Регуляторы для чистых газов и смесей

Регулятор (редуктор) газового давления – это важный элемент для любой технологической системы, использующей в своей работе принцип газоподачи. Качество редуктора наиболее важно при работе оборудования с газами особой чистоты (ОСЧ) и со специальными газами. Подобные требовательные виды газа предполагают создание в системе лабораторных (или приближенных к ним) условий. Поэтому работоспособность и эффективность газового оборудования напрямую зависит от правильно подобного типа регулятора.

Регуляторы газового давления для чистых и высокочистых газов имеют множество различных модификаций. В России подобные баллонные регуляторы принято классифицировать по следующим важным критериям:

• Вид используемых газов: пропан, азот и т.д.
• Чистота газа. Определяется по содержанию примесей в основном газе. Для ОСЧ класс чистоты должен находиться в пределах от 4.0 (99,99%) до 6,0 (99,99999%).
• Предназначение газа: электронный, технический ВЧ и т.д.
• Тип конструкции: одноступенчатый или двухступенчатый.
• Наличие в конструкции страхующих элементов: предохранительные и запорные клапаны, контактный манометр.
• Разница между входным и рабочим давлением.
• Параметры выходного соединения.
• Специальные возможности: наличие в редукторе нескольких подключений для баллонов.

Исходя из предполагаемых условий эксплуатации, конструкторы подбирают для изготовления специализированного редуктора соответствующие материалы и утверждают подходящий технологический принцип, по которому в приборе будет регулироваться давление газа.

Основная задача газового редуктора для чистого и специального газа — это выравнивание газового давления до рабочих показателей и поддержание этого уровня на выходе при любом перепаде на входе. Поступающий из заряженного баллона газовый поток всегда намного плотнее потока, выпускаемого из регулятора. Поэтому сдерживание давления в корпусе прибора достигается с помощью закрытия или открытия дросселирующего рабочего органа. Однако работа со сверхчистыми газами требует от выбираемого редуктора обеспечение следующих эксплуатационных условий:

• Высокая степень изолированности конструкции редуктора, предотвращающая смешение ОСЧ с фоновыми газами окружающей среды.
• Ни внутренняя поверхность корпуса, ни контактирующая мембрана, ни материалы других компонентов не должны диффундировать в газ, становясь диффузным источником его загрязнения.
• Характеристики газа (токсичность, коррозийность, агрессивность) не должны приводить к деформации элементов конструкции редуктора.
• Диапазон рабочих температур выбранного регулятора обязан соответствовать максимально возможному нагреву или охлаждению в нем ОСЧ.
• Накопление электростатического заряда не должно изменять характеристики ОСЧ либо приводить к возгоранию взрывоопасных чистых газов.

Регулятор давления для чистых газов обладает более усложненной конструкцией, в сравнении со стандартными газовыми редукторами. В корпус подобных регуляторов могут встраиваться системы очистки газа ультразвуком и металлические уплотнения. В компонентах редуктора производители часто применяют особые сплавы (Hastelloy, Elgiloy). А продвинутые варианты современных конструкций редукторов позволяют добиться точности регулировки давления и минимизировать «мертвую зону».

При подборе регулятора для ОСЧ, инженеры газовых сетей рекомендуют обратить внимание на следующие важные моменты:

• Всё контактирующее оборудование в сети обязано сохранять требуемую чистоту газа. Качественный регулятор бесполезен, если газ начинает загрязняться ещё в ёмкостях хранения или в трубах.
• Контактирующее с регулятором оборудование должно поддерживать все рабочие характеристики чистого газа в пределах требуемых входных параметров. К примеру, чрезмерное сжатие в трубах может вызвать опасный нагрев на входе редуктора.
• Недопустимо выбирать регуляторы с показателями чистоты близкими, но не точными (например, регулятор для чистого газа, вместо сверхчистого). Каждый класс чистоты газового потока требует свои рабочие условия, которые предполагают соответствующую конструкцию редуктора.
• Если сеть чувствительна к перепадам давления на выходе, то лучше выбирать двухступенчатый регулятор. Вторая ступень позволяет снять зависимость выходного газового потока от скачков давления на входе.
• Для работы со взрывоопасными типами ОСЧ редуктор проходит тестирование на накопление электростатики и на сдерживание воспламенения. Необходимо обратить внимание на наличие соответствующей сертификации для регулирующего прибора (ISO7291, TRGS 727 и т.д.). В сопроводительной документации к прибору производители указывают выдерживаемые редуктором группы взрывоопасности ОСЧ (I, IIA, IIB и т. д.) а также возможный класс взрывоопасности рабочей зоны.

  Грамотный выбор редуктора для требовательных сетей с ОСЧ предполагает тщательное изучение технических характеристик подбираемых регуляторов и базовое понимание принципов действия его различных конструкций.