1. Воздействие окружающей среды
«Экономический срок службы» регулятора, как правило, зависит от смягчения коррозионного воздействия, возникающего в результате сочетания факторов окружающей среды, посредством проектирования и выбора материалов. Поэтому крайне важно глубокое понимание факторов окружающей среды и их воздействия.
Кратко обсудим эти воздействия по порядку, а затем объясним, как их можно устранить путем правильного проектирования и выбора материалов.
Воздействие окружающей среды включает механические, химические и термические факторы, влияющие на регулятор. Эти факторы часто действуют в совокупности, влияя как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность регулятора. Поэтому здесь мы обсудим совокупное воздействие этих факторов.
1.1. Механические факторы: Механические факторы можно рассмотреть по трем направлениям:
1.1.1. Воздействие сжимающих сил
1.1.2. Воздействие трения, износа и усталости
1.1.3. Нагрузки в точках соединения.
1.1. 1. Факторы давления
Давление, действующее на регулятор, можно разделить на две отдельные группы:
а) Рабочее давление/Входное давление; это давление распределительной сети, к которой подключен регулятор. Хотя это давление меняется в зависимости от сезона, обычно оно составляет около 4 бар. Из-за потерь во время работы или, предпочтительно, снижения рабочего давления, это давление может упасть до 0,5 бар. Влияние этого давления будет особенно заметно на блоке SSV на входной стороне регулятора. Эта область непосредственно подвержена воздействию входного давления.
Наша страна расположена в регионе с высокими сезонными колебаниями температуры. Кроме того, в регионах, находящихся под влиянием континентального климата, разница температур между днем и ночью также очень велика. Из-за этой постоянно меняющейся тепловой нагрузки резьба в алюминиевом корпусе со временем изнашивается и теряет крутящий момент, обеспечиваемый первоначальной затяжкой. Как естественное следствие, через несколько лет эксплуатации вокруг крышки предохранительного клапана (SSV) регуляторов появляются утечки. Это наблюдение наблюдается уже много лет в полевых условиях, особенно газовыми компаниями, использующими сервисные регуляторы типа SSV.
б) Аварийное давление в сети; В регуляторах на станциях, снабжающих газораспределительную сеть, выходное давление может повышаться по любой причине, и если предохранительный клапан (SSV) не срабатывает, существует риск попадания в сеть давления 15-20 бар. Для обеспечения безопасного состояния регулятора в стандарте TS10624 и других стандартах определено «выдерживаемое давление». Хотя оно варьируется в зависимости от материала корпуса сервисного регулятора, это давление составляет приблизительно 16 бар.
Регуляторы, содержащие пластиковые детали в блоке SSV и блоке Stage 1, не могут выдерживать такое высокое давление в течение длительного времени. Это приведет к внешним и внутренним утечкам, сократит срок экономической эксплуатации и затруднит безопасную работу.
1.1.2. Влияние трения, износа и усталости
Регулятор — это устройство с постоянно движущимися внутренними деталями, поддерживающими постоянное давление в зависимости от расхода газа. Поэтому износ является естественным следствием движения этих деталей. Износ приводит к увеличению зазоров в механических деталях, и, как следствие, могут изменяться допуски при эксплуатации. Важным параметром, влияющим на «экономический срок службы», является обеспечение работы устройства в пределах допусков, требуемых стандартами, на протяжении всего срока его службы. Для этого необходимо проводить ускоренные испытания регуляторов на долговечность. Эти испытания имитируют работу регулятора в течение 10 лет и повторно проверяют, остается ли он в пределах стандартных допусков. Еще одним следствием износа является потенциальная возможность «внутренних утечек» в регуляторе. Это может привести к неисправности и отказу регулятора или к его использованию при небезопасном давлении. Наиболее важным вопросом здесь является состояние конструкций, содержащих «подвижные уплотнительные кольца» или «гайки».
Как видно на изображении выше, вал первой ступени герметизируется постоянно движущимся уплотнительным кольцом. Объем уплотнительных колец может увеличиваться или уменьшаться на 30% из-за химического воздействия газа. В результате движущиеся уплотнительные кольца в этой области могут терять объем из-за химического воздействия и изнашиваться из-за механического трения. Внутренние утечки, возникающие в результате этого, могут привести к выходу из строя регулятора и сократить срок его службы. Стандарт TS 10624 подчеркивает, что детали регулятора должны обеспечивать герметизацию даже без смазки.
2. Химические факторы
Из-за условий эксплуатации регуляторы подвержены коррозии от внешних факторов, таких как вода, влажность, озон, чистящие средства, соль и т. д. Они также подвержены внутренней коррозии из-за влаги, воды, одорантов и химического воздействия самого газа. Давайте кратко рассмотрим последствия этой коррозии.
2.1. Внешняя коррозия
Из-за условий эксплуатации регуляторы могут подвергаться коррозии на своих внешних поверхностях. Степень коррозии может значительно варьироваться в зависимости от местоположения и условий эксплуатации регулятора. Например, влажность и соль могут быть очень эффективными коррозионными агентами вблизи моря, быстро разрушая регулятор. С другой стороны, изделия, используемые в подземных ящиках, могут непосредственно подвергаться воздействию воды и даже чистящих средств, используемых на улицах и дорогах. Эти коррозионные агенты оказывают большее воздействие, особенно на зоны крышки, закрывающие первые ступени регуляторов. Это связано с тем, что толщина зоны крышки значительно меньше толщины корпуса. Как показано на изображении ниже, защита регуляторов, содержащих давление под крышкой, от коррозии имеет еще большее значение. Потому что истончение и перфорация в этой области напрямую приведут к внешним утечкам и даже взрывам.
Поэтому, если под крышкой регулятора создается давление, толщина крышки должна быть достаточной, учитывая это, или же ее следует защищать от коррозии с помощью таких мер, как покраска.
2.2. Внутренняя коррозия;
Из-за воздействия проходящего через них газа, как и снаружи, на внутренних частях регулятора может возникать коррозия и связанный с ней износ. Эти эффекты особенно важны для деталей, участвующих в регулировании давления. Необходимые меры предосторожности в этом отношении описаны в разделе «Материалы».
3. Тепловые факторы
Одним из наиболее важных факторов, влияющих на срок службы и «безопасное использование» регулятора, является рабочая температура окружающей среды и температура газа. Из-за очень разных климатических условий нашей страны регуляторы могут подвергаться воздействию температур окружающей среды от -40 до +60 градусов Цельсия.
Кроме того, в регионах с континентальным климатом эти температуры могут часто значительно меняться между днем и ночью. В результате этого теплового воздействия металлические и пластиковые материалы постоянно «работают» и «изнашиваются». Из-за последствий усталости материала деформации компонентов регулятора высокого давления приводят к внешним утечкам. Это распространенная проблема, особенно после нескольких лет сезонных изменений.
С другой стороны, особенно при отрицательных температурах, замерзание воды в газе может вызывать заклинивание и блокировку механизмов, создавая проблемы с точки зрения безопасности и производительности. Поскольку процесс регулирования включает непрерывное движение, проблемы с компонентами, участвующими в регулировании, обычно не наблюдаются. Однако следует учитывать риск засорения таких компонентов, как статический предохранительный клапан, из-за воды и холода, и их неработоспособности в нужный момент.