Регулятор давления "после себя" — это автоматический регулятор прямого действия, который предназначен для снижения и поддержания заданного давления воды на выходе из клапана. Регулирование давления воды происходит изменением проходного сечения клапана. Если давление воды после регулятора превысит настроенное значение — клапан перекрывает поток, а если снизится относительно настройки — клапан открывается. Принцип работы регулятора давления прямого действия основан на использовании энергии воды для управления клапаном. С одной стороны на мембрану жёстко соединённую с затвором действует давление воды направленное на закрытие клапана, а с другой усилие сжатой пружины направленное на открытие. Равновесие сил определяет положение затвора.
   В системах водоснабжения регуляторы давления применяются для решения следующих задач:
 - стабилизации давления
 - сокращения водопотребления
 - защиты оборудования от высокого давления
-  устранения гидравлических шумов
В системах отопления регуляторы давления "после себя" применяют для автоматической подпитки котельных и независимых систем, а также для снижения давления воды в подающем трубопроводе тепловых сетей, хотя для этих целей лучше подойдёт регулятор перепада.

Достоинства:
 - Простая настройка
 - Высокая надёжность
 - Пригоден для ремонта
 - Не требует технического обслуживания
 - Не требует внешних источников энергии
 - Высокая точность поддержания давления

Недостатки:
 - Высокая цена
 - Сложная конструкция
 - Высокие требования к качеству теплоносителя
 - Диапазон регулирования ограничен усилием сжатия пружины

Назначение регулятора давления

   Наиболее часто регуляторы давления "после себя" применяются в системах водоснабжения для решения следующих задач:
 - Стабилизация давления воды у водоразборных кранов разветвлённых систем водоснабжения, в которых давление сильно колеблется в зависимости от времени суток.
 - Предотвращение шумообразования на водоразборных и регулирующих устройствах. Все мы слышали как умеют гудеть водоразборные краны, и причина тому высокое давление перед ними, а следовательно и высокие потери напора на них. Регулятор давления "после себя" позволяет снизить и стабилизировать это давление до оптимального значения.
 - Снижает потребление воды. Не секрет, что чем меньше давление воды у водоразборного крана, тем меньше её вытечет при его открытии. Всем известна ситуация, когда незначительное открытие крана приводит к значительному вытеканию из него воды, а последующее его открытие практически не влияет на расход. Причина тому - высокое давления у водоразборного крана и исключается также, установкой регулятора давления после себя.
 - Защищает системы от превышения давления выше расчётного значения. Зачастую, давление на вводе водопровода в дом значительно превышает минимально необходимое давление в системе водоснабжения, а иногда даже превышает максимально допустимое, что может быть губительно для бытовой техники подключённой к системе водоснабжения: водонагревательных баков, стиральных и посудомоечных машин. Установка регулятора давления воды позволяет защитить эти устройства.

Устройство и конструкция регулятора давления

   Устройство регулятора давления прямого действия не требует внешних источников энергии, используя для поддержания заданного параметра лишь энергию протекающей воды. Это пропорциональные регуляторы, в которых открытие клапана соответствует отклонению регулируемой величины, а скорость открытия соответствует скорости изменения давления.
   Обязательными элементами в конструкции регулятора давления являются:
 - Задатчик — пружина, пневматический или рычажно-грузовой механизм
 - Импульсная линия — внешняя или всторенная в корпус клапана
 - Измерительный элемент — мембрана, сильфон или поршень
 - Регулирующий элемент — седельный клапан с линейным перемещением штока

  Мембранный регулятор давления — регулятор с пружинным задатчиком и мембранным измерительным элементом, отличается высокой точностью поддержания давления, надёжной конструкцией и ремонтопригодностью, хотя обладает большей ценой по сравнению с пружинной конструкцией. Мембранные регуляторы применяются в котельных, тепловых пунктах и домовых узлах ввода водопровода.

  Пружинный регулятор давления — регулятор с пружинным задатчиком, в котором измерительным элементом служит затвор клапана. Конструкция регулятора давления пружинного типа проще, а точность поддержания давления и цена ниже, по сравнению с аналогичным мембранным регулятором. Как правило, пружинные регуляторы применяются на вводе водопровода в квартиру.

Принцип работы регулятора давления воды

   Принцип работы регулятора давления воды рассмотрен на примере мембранного регулятора с пружинным задатчиком и односедельным клапаном. В конструкции регулятора предусмотрена герметичная камера разделённая мембраной на две полости. Центральная часть мембраны жёстко соединена со штоком клапана, а периферия — с корпусом. Эластичность мембраны позволяет ей смещаться, перемещая шток и затвор. По импульсной линии, в одну полость мембранной камеры поступает вода, а другая открыта и заполнена воздухом с атмосферным давлением. Так как, давление воды выше атмосферного — мембрана стремится выгнуться и передвинуть шток, но ей противодействует усилие сжатой пружины, которое направлено в противоположную сторону. Положение затвора определяет баланс сил на штоке. Регуляторы "после себя" поддерживают давление на выходе из клапана, а значит превышение настроенного значения приводит к закрытию затвора. При отсутствии давления регулятор полностью откроется, поэтому их ещё называют "нормально открытыми". На приведенной анимации показана работа регулятора давления "после себя".
   Пропорциональными регуляторы давления прямого действия называют потому, что скорость и степень открытия затвора пропорциональны скорости и степени изменения давления относительно настроенного значения задаваемого сжатием пружины.

Схема подключения регулятора давления

  В системах водоснабжения регуляторы давления "после себя" устанавливают для снижения и стабилизации давления воды, а в котельных и тепловых пунктах на автоматизированных линиях подпитки. Независимо от места установки схема подключения регулятора давления должна включать в себя:
 - Сетчатый фильтр
 - Манометры до регулятора и после него в месте подключения импульсной трубки
 - Запорную арматуру и дренажный кран для проведения профилактических работ
 - Если рост давления может спровоцировать аварийную ситуацию, после регулятора давления следует установить предохранительный клапан.

   Внешнюю импульсную трубку подключают после регулятора давления по ходу движения воды. Давление воды закрывает клапан, поэтому при отключённой импульсной трубке регулятор будет в полностью открытом положении, а при подключении перед клапаном (неправильно) — регулятор перекроет поток.

Настройка регулятора давления

   Настройка регулятора давления выполняется после промывки и заполнения трубопровода водой. Если точно известно давление настройки и чётко определена позиция на настроечной шкале, допускается настройка регулятора до момента заполнения.
   Настраивается регулятор давления, вращением регулировочного винта сжимающего пружину до момента выравнивания давления в месте отбора импульса с заданным значением. Вращение регулировочного винта плавно изменяет давление настройки, при этом каждому числу оборотов соответствует определённое значение в рабочем диапазоне. Для проверки регулятора давления изменяют расход воды любой регулирующей или запорной арматурой установленной на том же трубопроводе, при этом обращают внимание на скорость срабатывания и точность поддержания давления. Допустимая погрешность калибровки пружины на граничных значениях диапазона настройки составляет 10%. Регуляторы давления "после себя" могут только понизить давление. Если давление в трубопроводе будет меньше настроенного значения — регулятор полностью откроется и закрываться начнёт лишь c превышением давления над заданным значением.

Технические характеристики регуляторов давления

DN регулятора давления — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регуляторов давления. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

PN регулятора давления — номинальное давление - наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру регуляторов давления. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Kvs регулятора давления — коэффициент пропускной способности соответствует расходу воды, м³/ч с температурой в 20°C, при котором потери напора на клапане регулятора составят 1 бар. Значение коэффициента пропускной способности используется в гидравлических расчётах для определения потерь напора.

Диапазон настройки — диапазон давлений поддерживаемых регулятором, зависит от упругости пружины (усилия задатчика).

Методика расчёта

   Расчёт регулятора давления "после себя" заключается в определении пропускной способности регулятора, требуемого диапазона настройки, проверке на возникновения шума и кавитации.

Расчёт пропускной способности:
   Зависимость потерь напора от расхода через регулятор давления называется пропускной способностью - Kvs.
Kvs - пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый затвор регулятора давления, при котором потери напора на нём равны 1бар. Kv – то же, при частичном открытии затвора регулятора. Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на регуляторе изменяются в «n» в квадрате раз не сложно определить требуемый Kv регулятора давления подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора. Некоторые производители рекомендуют выбирать регулятор давления с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать регуляторы давления "после себя" таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 70% хода штока. Регулятор давления, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.
   Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список регуляторов давления "после себя", для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 40 до 70%.В результатах подбора приведен процент открытия затвора регулятора давления, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе.

   Диапазон настройки регулятора давления зависит от силы сжатия пружины. Некоторые регуляторы давления серийно комплектуются одной пружиной и имеют всего лишь один диапазон настройки по давлению, а некоторые могут быть укомплектованы пружинами различной жёсткости и имею несколько диапазонов настройки. Давление которое будет поддерживать регулятор давления "после себя", должно находиться, примерно, в средней трети диапазона регулирования.
Выше приведенный алгоритм подбора регулятора давления выводит список регуляторов у которых заданное давление попадет в диапазон от 20 до 80% диапазона поддерживаемых давлений. При выборе диапазона настройки необходимо учитывать, что допустимая погрешность калибровки пружины на граничных значениях диапазона настройки составляет 10%.

Расчёт регулятора на возникновение кавитации:
   Кавитация – образование пузырьков пара в потоке воды проявляющееся при снижении давления в нём ниже давления насыщения водяного пара. Уравнением Бернулли описан эффект увеличения скорости потока и снижения давления в нём, возникающий при сужении проходного сечения. Проходное сечение между затвором и седлом регулятора давления является тем самым сужением, давление в котором может опуститься до давления насыщения, и местом наиболее вероятного образования кавитации. Пузырьки пара нестабильны, они резко появляются и также резко схлопываются, это приводит к выеданию частиц метала из затвора регулятора, что неизбежно станет причиной его преждевременного износа. Кроме износа кавитация приводит к повышению шума при работе регулятора.

Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации:
 - Температура воды – чем она выше, тем большие вероятность возникновения кавитации.
 - Давление воды – перед регулятором давления, чем оно выше, тем меньше вероятность возникновения кавитации.
 - Дросселируемое давление – чем оно выше, тем выше вероятность возникновения кавитации.
 - Кавитационная характеристика регулятора – определяется особенностями дросселирующего элемента регулятора. Коэффициент кавитации различен для различных типов регуляторов давления и должен указываться в их технических характеристиках, но так, как большинство производителей не указывают данную величину, в алгоритм расчёта заложен диапазон наиболее вероятных коэффициентов кавитации.
В результате проверки на кавитацию может быть выдан следующий результат:
 - «Нет» - кавитации точно не будет.
 - «Возможна» – на клапанах некоторых конструкций возникновение кавитации возможно, рекомендуется изменить один из вышеописанных факторов влияния.
 - «Есть» – кавитация точно будет, измените один из факторов влияющих на возникновение кавитации.

Расчёт регулятора на возникновение шума
   Высокая скорость потока во входном патрубке регулятора давления может стать причиной высокого уровня шума. Для большинства помещений в которых устанавливаются регуляторы давления допустимый уровень шума составляет 35-40 dB(A) который соответствует скорости во входном патрубке клапана примерно 3м/c. Поэтому, при подборе регулятора давления рекомендуется не превышать выше указанной скорости.

Установка и монтаж регулятора давления

   Установка регулятора давления должна производится в соответствии с индивидуально разработанным проектом и инструкцией производителя, кроме того следует учесть ниже приведенные рекомендации:
 - Монтаж регулятора давления следует выполнять на горизонтальном трубопроводе мембранной камерой вниз, если другое положение не оговорено в проекте или инструкции производителя.
 - Регулятор давления не должен испытывать нагрузок кручения, растяжения или сжатия от присоединённых трубопроводов.
 - Направление потока должно совпадать с направлением стрелки на клапане регулятора.
 - Различные производители представляют различные данные, но в среднем при монтаже регулятора давления, рекомендуется выдержать прямые участки 5DN перед и 10DN после него.
 - До и после регулятора должны быть установлены манометры.
 - Перед регулятором давления по ходу движения теплоносителя должен быть установлен сетчатый фильтр.
 - Подключение импульсной трубки регулятора давления рекомендуется выполнять через кран для продувки и проведения профилактических работ, если это не запрещено инструкцией производителя.
 Некоторые производителя рекомендуют между местом отбора импульса и регулирующим клапаном выдержать расстояние не менее 5DN.
 - Для установки регулятора на трубопровод транспортирующий воду с высокой температурой, может потребоваться охладитель импульсов и охладитель штока.
 - Если выход из строя регулятора может спровоцировать аварийную ситуацию, в месте поддержания давления рекомендуется установить предохранительный клапан.

Последовательность паковки резьбового соединения

1. Взять прядь льняного волокна с таким количеством нитей, чтобы в скрученном состоянии её диаметр были примерно равен глубине резьбы на монтируемом элементе. Длина пряди должна обеспечивать количество подмотки в 1,5-2раза превосходящее число витков резьбы.
2. Отступив примерно 50-70 мм от начала пряди, следует слегка скрутить её, уложить в первый виток резьбы и удерживая её рукой, плотно намотать длинную ветвь пряди по часовой стрелке, укладывая её в каждый виток резьбы.
3. Дойдя до конца резьбы, продолжить намотку вторым слоем, перемещая витки к началу резьбы. Длина второго слоя намотки должна быть примерно равна 2/3 длины резьбы.
4. Оставшийся конец пряди (50-70мм) намотать аналогично по часовой стрелке, укладывая от конца резьбы к её началу.
5. Нанести слой герметика поверх подмотки.
6. Навернуть рукой сопрягаемые элементы. При правильной подмотке, монтируемый элемент должен завернуться на 1,5-2 оборота.
7. Гаечным ключом или динамометрическим продолжить наворачивание элемента. В случае, когда монтируемому элементу необходимо придать определённое положение, закончить наворачивание в необходимом для этого элемента положении.

Обслуживание и ремонт регулятора давления

 — С периодичностью раз в месяц рекомендуется проверить давление настройки, скорость срабатывания и точность поддержания давления регулятором. Проверяют работу регулятора давления, изменяя расход воды проходящей через него — плавно закрывая арматуру, установленную на том же трубопроводе, при этом следят за отклонением давления в месте отбора импульса.
 — С периодичностью раз в пол года следует прочищать линию отбора импульсов. Для этого участок, на котором установлен регулятор давления - следует отключить, дренировать, а импульсную линию продуть, предварительно отключив от регулятора и трубопровода.
 — Сетчатый фильтр, установленный перед регулятором давления, очищают по мере загрязнения. Засорённость фильтра определяют по показаниям манометров предусмотренных до и после него, сравнивая фактическое падение давления на фильтре с падением давления на чистом фильтре.

Требования норм, касающиеся регуляторов давления "после себя"

Ниже собраны требования норм и правил касающиеся подбора, монтажа и эксплуатации регуляторов давления "после себя". Приведенный перечень нормативных требований не является исчерпывающим, и со временем будет расширяться. Выдержки взяты из нормативных документов регулирующих порядок проектирования, монтажа и эксплуатации инженерных систем жилых, общественных и административно бытовых зданий. В разделе не приведены требования норм и правил которые относятся к регуляторам давления "после себя" применяемым в промышленности и технологических установках.

ДБН В.2.5-39 Тепловые сети

Пункт 10.18 — Глава 10 Гидравлический режим

При определении напора сетевых насосов перепад давления на вводе двухтрубных водяных тепловых сетей в здание следует принимать равным расчётным потерям давления на вводе в тепловой пункт и местной системе с коэффициентом 1,5 но не менее 0,2МПа.
Рекомендуется избыточное давление снижать в тепловых пунктах.

Пункт 12.12 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Для тепловых сетей, как правило, используют арматуру с концами под приварку или фланцевую.
Муфтовую арматуру допускается использовать с условным проходом Dу<100мм с давлением 1,6МПа и ниже, и температурой 115°C и ниже для случаев использования водо-газопроводных труб.

Пункт 17.4 — Глава 17 Электроснабжение и система управления

В тепловых сетях следует использовать автоматические регуляторы, противоаварийное оборудование и блокировки, обеспечивающие:
 - заданное давление воды в подающем или обратном трубопроводах водяных тепловых сетей с поддержанием в подающем трубопроводе постоянного давления "после себя" а в обратном - "до себя" (регулятор подпора);
 - рассекание водяной сети на гидравлически- независимые зоны при повышении давления воды больше допустимого;
 - включение подпиточного оборудования в узлах пересечения для поддержания статического давления воды на заданном уровне в отключенной зоне;

СНиП 2.04.01 Внутренний водопровод и канализация зданий

Пункт 10.9 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Для автоматического поддержания в системе водоснабжения или в ее частях заданного давления независимо от давления на вводе и расхода воды в системе следует применять регуляторы давления.
Установку регуляторов давления следует предусматривать:
 - на вводах систем хозяйственно-питьевых водопроводов в здания и микрорайоны в тех случаях, когда напор на вводе превышает величины, указанные в п. 6.7;
 - на подводящем трубопроводе к сети хозяйственно-питьевого водоснабжения, подключенном после пожарных насосов в зданиях с раздельными сетями хозяйственно-питьевого и противопожарного водопроводов, питающихся от одного ввода.

Примечания:
 1. Установка регуляторов давления не исключает в случае необходимости установки регуляторов на вводах в отдельные здания, группу квартир или квартиру.
 2. При отсутствии регуляторов давления допускается устанавливать диафрагмы перед водоразборной арматурой. Расчет диафрагм следует производить согласно п. 8.6.

Пункт 10.10 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Установку регуляторов давления на вводах систем водоснабжения в здания и микрорайоны следует предусматривать после отключающей задвижки водомерного узла или насосов хозяйственно-питьевого водоснабжения, при этом после регулятора надлежит предусматривать установку задвижки. Для контроля за работой и наладкой регулятора давления до и после него должны быть установлены манометры. Установку регулятора давления на вводе в квартиру следует предусматривать после запорной арматуры на вводе.

Пункт 12.20 — Глава 12 Насосные установки

При проектировании циркуляционно-повысительных насосов необходимо предусматривать мероприятия по защите систем горячего водоснабжения от повышенных давлений в часы малого водоразбора или в его отсутствие.

СНиП II-35 Котельные установки

Пункт 15.21 — Глава 15 Автоматизация

В циркуляционных трубопроводах горячего водоснабжения и в трубопроводе перед сетевыми насосами следует предусматривать автоматическое поддержание давления.

ГОСТ 11881-76 Регуляторы работающие без использования постороннего источника энергии. Общие технические условия
ГОСТ 12678-80 Регуляторы давления прямого действия. Основные параметры
ГОСТ 12.2.063-81 Общие требования безопасности. Арматура промышленная трубопроводная
ГОСТ 12893-83 Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Общие технические условия
ГОСТ 23866-87 Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные. Основные параметры
ГОСТ 24856-81 (ISO 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения
ГОСТ 4666-75 Маркировка и отличительная окраска. Арматура трубопроводная

Благодарность за предоставленные материалы:
http://www.ktto.com.ua