Газораспределительный: Газораспределительный механизм, ГРМ – назначение, устройство, работа

Газораспределительный механизм: устройство, типы, виды неисправностей

Алина Деева

разобралась, как работает ГРМ

Профиль автора

Большинство водителей знают, что ремень ГРМ может порваться, а цепь — растянуться и проскочить.

Чтобы понять, как этого избежать, важно разобраться, что такое газораспределительный механизм и как он работает.

Внутри двигателя внутреннего сгорания — ДВС — горит топливовоздушная смесь: поступает в цилиндры, поршни сжимают смесь, она взрывается. Образуется давление газа, которое толкает поршни. А за наполнение цилиндров рабочей смесью и выпуск отработанных газов отвечает газораспределительный механизм — ГРМ. Он открывает и закрывает впускные и выпускные клапаны в соответствии с тактами работы двигателя.

Разберемся, что такое ГРМ, почему он так важен и какие с ним могут случиться проблемы кроме порвавшегося ремня или растянутой цепи.

Как устроен ГРМ

Объяснить простыми словами, как устроен и работает ГРМ, будет сложно — проще посмотреть видео. Но мы все же попытаемся.

ГРМ состоит из распредвала или распредвалов, цепного или ременного привода, впускных и выпускных клапанов, толкателей, гидрокомпенсаторов или регулировочных шайб и коромысла. Бывают ГРМ с системами изменения фаз газораспределения — в таких есть фазовращатели.

Распределительный вал вращается, открывает и закрывает клапаны: в одни поступает топливовоздушная смесь, в другие выходят отработавшие газы. Все происходит в определенной последовательности и с определенной частотой. Вал вращается, открывает и закрывает клапаны с помощью кулачков — специальных участков асимметричной формы.

Геометрия и степень износа кулачков влияют на длительность и степень открытия клапанов, а значит, и на работу двигателя в целом. Распредвал фиксируется подшипниками и фланцем.

6 способов сломать двигатель автомобиля

ГРМ может быть с одним или с двумя валами, но в большинстве современных двигателей два распредвала в головке блока цилиндров.

Шестерня распредвала располагается с торца, соединяется ремнем или цепью с шестерней на передней части коленвала — от нее и передается вращение.

Головка блока цилиндров двигателя Фольксваген 1,6 л CFNA с двумя распредвалами. Асимметричные утолщения на валах — кулачки. Их столько же, сколько клапанов. Фото: Алексей Федоров Тот же двигатель, шестерни распредвалов. Фото: Алексей Федоров

Коленвал через шатуны получает механическую энергию от цилиндро-поршневой группы и отдает крутящий момент на трансмиссию и далее на колеса. Одновременно с этим коленвал приводит в движение распредвал. У коленвала сложная изогнутая форма.

Башмак нужен в ГРМ с цепным приводом, чтобы цепь не провисала. Он прилегает к самой цепи, на него давит гидронатяжитель.

Успокоитель прилегает к цепи и гасит остаточные колебания.

Натяжной ролик в ГРМ с ременным приводом отвечает за постоянное и равномерное натяжение ремня.

Передняя часть коленвала — сразу за болтом и звездочкой в центре фото. Оранжевые пластмасски — успокоители. Черная слева сверху — башмак. Мотор — 1,8 TSI, CFNA, в нем три цепи. Первую сняли, она лежит снизу — цепь привода масляного насоса. Вторая — та, что сейчас прижата башмаком и стоит ближе всех, — цепь ГРМ. Под ней третья — цепь привода балансирных валов. Фото: Алексей Федоров Натяжной ролик ремня ГРМ двигателя Фольксваген 1,6 л BSE. Фото: Алексей Федоров

Клапаны, с которыми взаимодействуют кулачки распредвала, бывают впускные и выпускные. Это стержни с плоской тарелкой на конце.

Впускные клапаны цельные и с тарелкой большего диаметра. Когда они открываются, топливная смесь попадает в цилиндры двигателя. У выпускных клапанов внутри полый стержень с натриевым наполнителем. Благодаря такому решению клапан лучше охлаждается, ведь он отвечает за выпуск отработанных газов и работает при более высоких температурах.

В современных двигателях клапаны устанавливают в головке блока цилиндров — ГБЦ. Их обычно по два или четыре на цилиндр. Место контакта клапана и ГБЦ называют седлом.

Клапаны впуска и выпуска: у них есть стержень с фаской в верхней части и тарелка. У впускного клапана тарелка большего диаметра — это обеспечивает максимальное наполнение цилиндра топливной смесью. Фото: Kudrin Ilia / Shutterstock

Кроме самих клапанов в механизме есть:

1. Пружины — возвращают клапаны в исходное положение после открытия.
2. Маслосъемные колпачки — препятствуют попаданию масла в камеру сгорания.
3. Направляющие втулки — установлены в корпусе ГБЦ и определяют направление движения клапанов.
4. «Сухари» и «тарелки» удерживают пружину на стержне клапана.

Распредвал передает усилие на клапаны через толкатели. Они обычно стальные и могут быть механическими, роликовыми, бывают и гидротолкатели. Толкатель двигается линейно — внутри корпуса или по направляющей — и передает усилие на коромысло.

/guide/motor-oil/

Моторное масло: из чего состоит и как его правильно выбирать

Рокер, или коромысло, доводит усилие до самого клапана. Это рычаг с двумя плечами разной длины: более короткое получает усилие от толкателя, длинное давит на стержень клапана.

Клапанный механизм двигателя с двумя распредвалами. Один вал открывает и закрывает впускные клапаны, второй — выпускные. Фото: patruflo / Shutterstock

Детали ГРМ двигателя расширяются и сужаются под воздействием температуры. Чтобы это не влияло на работу ДВС, важно поддерживать тепловой зазор между клапанами и кулачками распредвала. В ГРМ с механическими толкателями зазор выставляют и регулируют вручную.

Гидрокомпенсаторы поддерживают зазор автоматически. Если совсем просто, это стальной корпус с полостью для масла и плунжерной парой внутри. Плунжерная пара состоит из металлического цилиндра — плунжера — и втулки, в которой он двигается. Плунжер ходит вверх-вниз под действием толкателя и компенсирует изменения теплового зазора.

Гидрокомпенсатор можно установить в любую часть привода клапанов — хоть в толкатель, хоть в рокер. В современных ДВС чаще встречаются гидрокомпенсаторы в толкателях — тогда кулачки распредвала давят на него напрямую, без помощи рокера.

Системы изменения фаз газораспределения устанавливают в газораспределительный механизм дополнительно. Они регулируют параметры ГРМ в зависимости от режима работы двигателя. Вот какие параметры ГРМ можно регулировать:

1. Моменты, в которые клапаны открываются и закрываются.
2. Время, на которое клапаны открываются.
3. Высоту, на которую клапаны поднимаются

ГРМ без системы изменения фаз может обеспечить работу ДВС только с одним набором параметров. Но двигателю на холостом ходу и двигателю на высоких оборотах требуются разные уровни очистки от отработанных газов и разная мощность.

/guide/wheel-drive/

Какой привод выбрать: RWD, FWD, 4WD или AWD

Вот что можно сделать, чтобы системы изменения фаз подстраивали параметры ГРМ под разные режимы работы двигателя:

1. Регулировать движение распредвала с помощью гидроуправляемой муфты.
2. Применять кулачки различной формы.
3. Регулировать высоту подъема клапана с помощью эксцентрикового вала и промежуточного рычага.

Как работает ГРМ

Газораспределительный механизм действует синхронно с тактами работы двигателя. У современных автомобилей четырехтактные ДВС, а значит, четыре фазы работы. Опишем процесс на примере бензинового двигателя:

1. На такте впуска распредвал через цепной или ременной привод начинает вращаться от вращения коленвала. Кулачки распредвала набегают на толкатели, которые передают движение коромыслу. Длинное плечо коромысла опускается вниз и надавливает на стержень клапана впуска. Клапан сжимает пружину, открывается и впускает топливную смесь.
2. На такте сжатия кулачок распредвала сходит с толкателя, клапан впуска под действием пружины садится на место. Клапан выпуска остается закрытым. Рабочая смесь сжимается внутри цилиндра.
3. Во время рабочего такта двигателя все клапаны закрыты. Срабатывает свеча зажигания, сгорает топливовоздушная смесь.
4. На такте выпуска кулачки распредвала снова надавливают на толкатели, а те передают движение на коромысло, которое открывает клапаны выпуска. Отработанные газы выходят в выпускной коллектор.

При переходе от такта выпуска к такту впуска впускные и выпускные клапаны открыты одновременно: так цилиндр лучше очищается от отработанных газов. Моменты и продолжительность открытия и закрытия клапанов подбираются для каждого типа двигателя.

/osmotr-avto/

Как осмотреть автомобиль с пробегом

Типы ГРМ в зависимости от управления впуском и выпуском

ГРМ различаются по количеству распредвалов, по их положению, по числу клапанов и так далее.

В зависимости от механизма впуска и выпуска топлива ГРМ могут быть поршневые, золотниковые, гильзовые и клапанные:

1. В поршневых ГРМ впуск и выпуск производит сам поршень, который открывает и закрывает окна в стенке цилиндра. Это двухтактные ДВС, у них нет ГРМ как такового — просто окна в стенках цилиндра.
2. В золотниковых ГРМ открытием окон впуска и выпуска управляет золотниковый клапан. Он вращается вокруг неподвижной оси внутри цилиндрической втулки.
3. У гильзовых ГРМ в цилиндре двигателя две гильзы, одна внутри другой. Они двигаются в противоположных направлениях, а впуск и выпуск происходят, когда совпадают окна цилиндра и гильзы.
4. В клапанных ГРМ за впуск и выпуск отвечают тарельчатые клапаны. Они открываются и закрываются под действием кулачков распредвала.

В ДВС легковых автомобилей используют только клапанное управление газораспределением. Клапанный механизм может различаться по расположению распредвала. Раньше были широко распространены двигатели с нижневальной компоновкой — в блоке цилиндров. Но в современных ДВС вал устанавливают сверху, в головке блока цилиндров.

/guide/china-auto/

Что нужно знать о китайских машинах

Есть два вида верхневальных ГРМ по количеству распредвалов, клапанов на цилиндр и по типу привода.

ГРМ с распредвалом в блоке цилиндров. Нижнеклапанные двигатели с валом в блоке цилиндров компактные и экономичные. Их нет в легковых автомобилях с середины 1990-х.

Верхнеклапанные двигатели с распредвалом в блоке цилиндров послужили переходом к верхневальным ДВС, но двигатель V8 до сих пор производят с такой компоновкой. Его ставят на машины «Дженерал-моторс», например на Джип Ранглер 2020 года.

ГРМ с распредвалом в головке блока цилиндров. Клапаны впуска и выпуска приводит в движение один распредвал в головке блока. В одном двигателе могут сочетаться разные механизмы воздействия на клапаны: например, коромысла для клапанов впуска и толкатели для выпуска. Система single overhead camshaft — SOHC — в современных ДВС встречается редко, но один распредвал у двигателей на автомобилях платформы B0: например, Рено Логан, Лада Гранта и Ниссан Альмера.

У ГРМ с двумя распредвалами — double overhead camshaft, или DOHC, — один открывает и закрывает клапаны впуска, другой — клапаны выпуска. У современных автомобилей обычно по четыре клапана на цилиндр, их приводят в движение толкатели. Схема DOHC сегодня самая распространенная в производстве двигателей для легковых авто.

/list/avtonovinki-zima-2022/

6 автомобилей, которые вышли на российский рынок зимой 2022

Типы ГРМ в зависимости от привода

Привод бывает ременной, цепной и зубчатый, или шестеренчатый, — в зависимости от того, что именно связывает коленвал и распредвал. В современных ДВС не бывает зубчатого ГРМ.

В ременном приводе ГРМ вращение от коленвала передает зубчатый ремень, который вынесен за картер ДВС. Он не требует дополнительной смазки и снижает уровень шума. Обслуживать такой привод относительно недорого и несложно.

Ресурс ремня сравнительно невелик — 60 000—70 000 км. Но, например, на Ауди А4 четвертого поколения, которые выпускались в 2007—2013 годах, производитель рекомендует менять ремень каждые 150 000 км пробега. На Ауди А6 с двигателем 2. 0 TD CAGB ремень может пройти более 200 000 км — как хорошая массивная цепь.

Обрыв ремня у 16-клапанного ДВС может привести к загибу клапанов и серьезным повреждениям самого двигателя — восстановление обойдется дорого. У одновальных ДВС поршень цилиндра не достает до клапанов даже в самом верхнем положении — если ремень внезапно порвется, велика вероятность, что машина просто заглохнет и больше не запустится. Например, так у большинства 8-клапанных двигателей для Лад.

С ременным приводом можно купить автомобиль любого размера: какую угодно Гранту, Поло 2015 года выпуска и моложе, все поколения Логана, новый Ленд Ровер Дискавери с дизельным двигателем 3.0 и старые авто бизнес-класса. Ремни ГРМ на БМВ и Мерседесах по надежности не уступают массивной долговечной цепи, но встречаются только на старых машинах, которые не выпускают с середины 1990-х.

/audi-80-cheap-restore/

Как я бюджетно привела в порядок 30-летнюю Ауди 80

Цепной привод ГРМ. Механизм приводит в движение цепь, которую устанавливают в корпусе двигателя. Цепному приводу необходима смазка и дополнительные детали вроде башмака и успокоителя.

Обычно срок службы цепи — 150 000—200 000 км, поэтому менять ее нужно реже, чем ремень, но стоит она прилично дороже. У некоторых современных двигателей ресурс цепи почти как у ремня — около 100 000 км. Например, у Тигуана предпоследнего поколения с двигателем 1,4 л или у Октавии с 1,8 л. Необходимость соответствовать жестким экологическим требованиям вынуждает автопроизводителей уменьшать вес авто и узел ГРМ в том числе.

В отличие от ремня, который может внезапно оборваться, цепь со временем растягивается и может перескочить на один, два и более зубьев. Фазы распределения ГРМ сместятся, появятся проблемы в работе двигателя. Это не так страшно и дорого, как если бы загнуло клапаны, хотя бывают и тяжелые случаи.

Например, если на цепных двигателях концерна VAG 1,2 и 1,4 л проскочит цепь, придется ремонтировать головку блока цилиндров и менять клапаны. А если все пойдет совсем плохо и клапан повредит стенки цилиндра, придется менять двигатель целиком.

В основном цепной привод устанавливают в двигатели легковых автомобилей бизнес-класса и внедорожники. У концернов «Мерседес» и БМВ комплектация с цепью ГРМ есть практически у всего модельного ряда. «Тойота» ставит цепной привод на Хайлюкс и Ленд Крузер, «Ниссан» — на Икстрейл и Патфайндер.

/bmw-tune/

Я дооснастил свою БМВ и сэкономил 540 тысяч

Вместе с тем цепи все чаще встречаются у малолитражек и авто эконом-класса. ДВС с цепным приводом есть у Тойоты Ярис, Фольксвагена Поло седан до 2014 года, у Шкоды Октавии и Рапид, у Киа Рио и Форда Фокуса.

Типичные неисправности ГРМ

От работы ГРМ зависит стабильность работы двигателя, поэтому механизм важно своевременно обслуживать. В системе ГРМ много деталей, каждая из которых может выйти из строя. Вот как это может почувствовать водитель:

1. Двигатель стучит на малых оборотах, машина разгоняется медленнее — мощность явно упала. Стоит проверить тепловой зазор и состояние кулачков и подшипников распредвала.
2. Двигатель стучит, пока не прогреется: возможно, неисправны гидрокомпенсаторы.
3. Двигатель шумит в районе распредвала, в выхлопной системе что-то стреляет. Сбились фазы ГРМ.
4. Синий дым из выхлопной трубы, уровень масла в двигателе падает. Стоит проверить состояние маслосъемных колпачков, стержней и направляющих втулок клапанов.
5. Кратковременные перебои в работе двигателя, падает мощность, температура выше стандартной несмотря на то, что с охлаждающей жидкостью все в порядке, — возможно, износились пружины клапанов. Самая тяжелая форма такой неисправности — зависание клапанов. Это когда пружина настолько износилась, что не может вернуть клапан на место, он остается в открытом положении дольше, чем нужно, и может встретиться с поршнем. С современными авто такое бывает очень редко.

Работы по диагностике и ремонту ГРМ

Капитальный ремонт двигателя	От 15 000 Р для ВАЗ, от 30 000 Р для иномарок
Замена клапана со снятием и установкой цепи или ремня и головки блока цилиндров	От 5500 Р + 6000 Р + 4000 Р
Замена гидротолкателей со снятием и установкой цепи или ремня	От 3000 Р + 6000 Р
Замена маслосъемных колпачков со снятием и установкой цепи или ремня	От 2500 Р + 6000 Р
Замена распредвала со снятием и установкой цепи или ремня	От 2000 Р + 6000 Р
Замена цепи ГРМ	От 6000 Р
Снятие и установка ГБЦ	От 4000 Р ременной, от 6500 Р цепной
Замена ремня ГРМ	От 3500 Р
Регулировка клапанов	От 2500 Р
Диагностика двигателя	700—1500 Р

Капитальный ремонт двигателя

От 15 000 Р для ВАЗ, от 30 000 Р для иномарок

Замена клапана со снятием и установкой цепи или ремня и головки блока цилиндров

От 5500 Р + 6000 Р + 4000 Р

Замена гидротолкателей со снятием и установкой цепи или ремня

От 3000 Р + 6000 Р

Замена маслосъемных колпачков со снятием и установкой цепи или ремня

От 2500 Р + 6000 Р

Замена распредвала со снятием и установкой цепи или ремня

От 2000 Р + 6000 Р

Замена цепи ГРМ

От 6000 Р

Снятие и установка ГБЦ

От 4000 Р ременной, от 6500 Р цепной

Замена ремня ГРМ

От 3500 Р

Регулировка клапанов

От 2500 Р

Диагностика двигателя

700—1500 Р

Цены на запчасти для ремонта ГРМ на 21 марта 2022 года

Цепь ГРМ	От 35 000 Р за неоригинальный комплект, от 18 000 Р за одну цепь
Комплект ремня ГРМ с роликами	От 10 000 Р для ВАЗ, от 18 000 Р для иномарок
Распредвал	От 8000 Р на ВАЗ, от 20 000 Р за неоригинальный распредвал на иномарку
Втулки клапанов, комплект из 16 штук	От 3500 Р для ВАЗ, от 6500 Р для иномарок
Гидрокомпенсаторы	От 3000 Р для ВАЗ за комплект из 8 штук, от 700 Р за штуку для иномарок
Клапан	От 200 Р для ВАЗ, от 1500 Р для иномарок
Пружины клапанов	От 100 Р, но бывают и очень дорогие пружины

Цепь ГРМ

От 35 000 Р за неоригинальный комплект, от 18 000 Р за одну цепь

Комплект ремня ГРМ с роликами

От 10 000 Р для ВАЗ, от 18 000 Р для иномарок

Распредвал

От 8000 Р на ВАЗ, от 20 000 Р за неоригинальный распредвал на иномарку

Втулки клапанов, комплект из 16 штук

От 3500 Р для ВАЗ, от 6500 Р для иномарок

Гидрокомпенсаторы

От 3000 Р для ВАЗ за комплект из 8 штук, от 700 Р за штуку для иномарок

Клапан

От 200 Р для ВАЗ, от 1500 Р для иномарок

Пружины клапанов

От 100 Р, но бывают и очень дорогие пружины

Газораспределительный механизм

Механизм газораспределения ГРМ служит для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов двигателя, обеспечивая качественное наполнение цилиндров двигателя свежим зарядом, их очистку от отработавших газов и герметизацию цилиндров при сжатии и рабочем ходе поршня.

Клапанный механизм Устройство клапанного механизма

Различают клапанные и золотниковые механизмы газораспределения. В четырехтактных двигателях газообмен осуществляется с помощью клапанов. В двухтактном двигателе газообмен происходит под действием поршня, открывающего и закрывающего впускные и перепускные каналы, или посредством смешанной системы газораспределения.

Клапанные механизмы газораспределения (ГРМ) разделяют:

• по месту установки клапанов  — верхнее расположение клапанов в головке блока цилиндров и нижнее — в блоке цилиндров;
• по месту установки распределителыюго вала — верхнее и нижнее;
• по виду привода распределительного вала  — зубчатый (шестеренчатый), цепной и ременный.

Механизм газораспределения включает в себя привод, распределительный вал, толкатели, штанги, коромысла и клапанный механизм.

Клапанный механизм состоит из клапанов, направляющих втулок, седел, клапанов, возвратных пружин с нижней и верхней опорными тарелками, сухарей, механизмов поворота клапана.

Распределительный вал предназначен для своевременного открытия клапанов. Также он осуществляет привод (в карбюраторных двигателях) топливного насоса, масляного насоса, прерывателя тока низкого напряжения и датчика ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала.

Распределительный вал имеет: коренные (опорные) шейки; кулачки, расположение которых на валу обусловлено числом клапанов на цилиндр и последовательностью их открытия в зависимости от порядка работы двигателя, схемы привода, фазы газораспределения; зубчатое колесо привода прерывателя-распределителя и масляного насоса; эксцентрик привода топливного насоса. На переднем конце вала имеется шейка со шпоночным пазом под зубчатое колесо и резьбой для ее крепления.
Для восприятия осевых усилий от косозубых зубчатых колес при нижнем расположении распределительного вала используются стальные упорные фланцы. С одной стороны во фланец упирается ступица зубчатого колеса привода, а с другой — торец передней опорной шейки распределительного вала. Необходимый осевой зазор при этом обеспечивается распорным кольцом, установленным между ступицей зубчатого колеса и шейкой вала. Ширина кольца на 0,1-0,2 мм больше толщины фланца.

Притирка клапанов Притирка клапанов обеспечивают лучшую герметичность. Как проводится притирка клапанов

Толкатели передают усилия от кулачков распределительного вала к штангам или непосредственно к клапанам и воспринимают возникающие при этом боковые усилия. Толкатели изготовляются в виде круглых стержней или стаканов, совершающих осевое возвратно-поступательное движение, а также в виде рычагов, совершающих качательные движения вокруг своей оси.

Толкатели изготовляются из стали с низким и средним содержанием углерода и из чугуна.
Цилиндрические толкатели выполняются пустотелыми с плоской или сферической поверхностью днища радиусом 700—1000 мм., а кулачок распределительного вала — коническим с углом при вершине конуса 6—12 градусов. При этом кулачок смещается относительно оси толкателя в сторону основания конуса на 2—3 мм, что обеспечивает проворачивание толкателя вокруг его оси, с целью предотвращения неравномерного износа его боковой направляющей поверхности при работе.
В двигателях марки «ЯМЗ»  применяют подвесные рычажные толкатели, свободно установленные на разрезной оси. На одном конце рычага выполнено гладкое отверстие пол ось качания на другом, в вилке на игольчатых подшипниках, установлен ролик, сверху вилки запрессована стальная пята со сферической поверхностью, на которую опирается штанга.

Что такое тепловой зазор? В процессе работы двигателя клапаны и детали привода клапана нагреваются,и. .

Штанга передает усилие от толкателя к коромыслу и должна обладать определенной продольной жесткостью. Штанги изготовляются трубчатыми или сплошными из стали или дюралюминия. На штанги из дюралюминиевых прутков напрессовывают стальные термообработанные наконечники. При использовании стальных трубок наконечники запрессовывают в трубках или получают путем высадки и завальцовывания торцов у трубки.
Коромысло представляет собой разноплечий рычаг таврового или двутаврового сечения, что повышает его жесткость. Оно передает усилия от штанги к клапану. Коромысла отливают из чугуна или стали метолом точного литья.

В коротком плече коромысла имеется резьбовое отверстие под регулировочный винт и канал для полвода масла к сферической поверхности штанги и винта. На другом плече коромысла имеется сферическая поверхность (боек коромысла), которая опирается на стержень клапана. В средней части выполнено гладкое отверстие под ось качения коромысла. От осевого смешения коромысло удерживается упорной шайбой и стопорным пружинным кольцом.

Неисправности ГРМ двигателя  Уход за механизмом газораспределения двигателя

Распределение природного газа | Mass.gov

Здесь вы можете узнать, как работает система распределения природного газа в штате Массачусетс.

Пропустить оглавление

Содержание

Вы пропустили раздел оглавления.

Откуда берется природный газ?

До 1950 года весь природный газ, используемый в Массачусетсе, производился из угля или нефти. Сегодня весь природный газ, используемый в Массачусетсе, добывается из скважин. Большинство из этих скважин расположены на юге США или западе Канады. В последнее время скважины в Атлантическом океане у побережья Новой Шотландии стали еще одним источником природного газа для Массачусетса и остальной части Новой Англии. Газ поступает из скважин по межгосударственным газопроводам в штат.

Как природный газ доставляется в Массачусетс?

В Массачусетсе проложено около 1000 миль линий электропередачи между штатами. Они принадлежат и управляются тремя компаниями: Algonquin Gas Transmission Company, Tennessee Gas Pipeline Company и Maritimes and Northeast Pipelines Company. Большинство из этих линий имеют диаметр от двенадцати до 24 дюймов. Обычно они работают при давлении от 400 до 750 фунтов на квадратный дюйм («psi»).

В дополнение к газу, доставляемому по линиям электропередач, Массачусетс также использует сжиженный природный газ («СПГ»), который доставляется на судах на терминал Distrigas в Эверетте. Большая часть СПГ поступает из Алжира и Тринидада. СПГ доставляется грузовиками на заводы СПГ в штате. Он хранится на этих заводах для использования в зимние месяцы, когда спрос высок.

Как природный газ доставляется в мой дом?

Каждая из семи местных распределительных компаний («НРС») и четырех муниципальных отделов газового хозяйства штата Массачусетс имеет распределительную систему, подключенную к трубопроводам передающих компаний на измерительных станциях по всему штату. Эти станции (также называемые приемными станциями или городскими воротами) служат для двух целей: измерение количества газа и контроль давления. Передающие компании измеряют количество газа, поступающего на каждую станцию. НРС снижают давление газа в линиях электропередачи, чтобы оно соответствовало давлению в их распределительных системах.

Давление газа контролируется регуляторами, клапанами особого типа. Регуляторы могут снизить давление газа. Если давление газа превышает установленные пределы, регуляторы также могут полностью перекрыть подачу газа.

Какие трубы доставляют газ в мой дом?

Распределительные системы состоят в основном из двух типов трубопроводов: магистральных и вспомогательных. Магистрали – это трубопроводы, по которым газ поступает от счетчиков по распределительным системам. Обычно они имеют диаметр от двух до 16 дюймов. Давление газа колеблется от 1/4 фунта на квадратный дюйм до 200 фунтов на квадратный дюйм. Они изготавливаются из стали, пластика или чугуна. В штате около 21 000 миль сети.

Услуги подводят газ от магистрали к вашему газовому счетчику. Обычно они имеют диаметр от 1/2 дюйма до 1 1/2 дюйма и изготовлены из стальной или пластиковой трубы. Давление в сервисе такое же, как давление в магистрали, к которой он подключен.

Обратная связь

Вы нашли то, что искали на этой веб-странице? * требуется

Спасибо, ваше сообщение отправлено в Департамент ЖКХ!

Если вы хотите и дальше помогать нам улучшать Mass.gov, присоединяйтесь к нашей пользовательской панели, чтобы протестировать новые функции сайта.

Присоединиться к пользовательской панели

Обратная связь

Введение в газораспределение | Свагелок

Понимание промышленных газораспределительных систем

Технический документ, посвященный проектированию, эксплуатации и техническому обслуживанию газораспределительных систем (ГРС) промышленного класса.

СВЯЖИТЕСЬ С СПЕЦИАЛИСТОМ ПО РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ГАЗА СЕГОДНЯ

Основной целью этого документа является изучение и выделение факторов, которые наиболее непосредственное влияние на проектирование, эксплуатацию и техническое обслуживание газовой промышленности промышленного класса. системы распределения.

Мы изучаем, как и почему GDS часто предоставляют богатые возможности для операционных улучшение. Для объектов, внедряющих новые системы, «сделать все правильно в первую очередь». время» — это работа, требующая специальных знаний и опыта для оптимизации окупаемости инвестиций. Для объектов, использующих устаревшие системы, недостатки производительности часто увеличивают связанные с этим расходы и риски, связанные с неизменной работой, до неуправляемых размеров.

Чтобы лучше сформулировать проблемы, обычно связанные с надежным газораспределением, в этом техническом документе основное внимание уделяется проблемам лаборатории, объекта и менеджеры по надежности, отвечающие за обеспечение доставки газа для различных приложений без незапланированных перерывов.

В документе также рассматриваются темы, важные для проектировщиков и инженеров, которым поручено проектирование и спецификация систем, критически важных для производительность инженерных бригад. Кроме того, мы решим проблемы аналитических приборов и менеджеров операций, доверенных с сохранением операционных целей, таких как пропускная способность, выход и рентабельность.

Узнайте больше о системах газораспределения

Введение в газораспределительные системы

Что такое газораспределительные системы?

Газораспределительные системы представляют собой взаимосвязанные наборы специализированных компонентов, включая регуляторы, шланги, трубки, фитинги, коллекторы и клапаны, которые подают газ от одного или нескольких источников высокого давления к назначенным точкам использования.

Где они используются?

Объекты, которые регулярно используют значительные объемы технического газа, управляют его доступ из точек использования с помощью GDS. Примеры объектов, которые обычно использовать GDS, включая:

• Локальные лаборатории (например, проверка проб)
• Промышленные операции (например, укрытия для анализаторов)
• Исследовательские центры (например, коммерческие НИОКР, государственные учреждения, университетские учреждения)
• Химические и газовые компании (например, нефть, упаковка)
• Медицинские учреждения

Почему они используются?

Объекты, использующие GDS, могут признать существенную ценность этих систем в четырех категориях производительности:

Как они используются?

В дополнение к простой функции предоставления дискретных точек доступа к управляемому газоснабжению, важность GDS заключается в ее поддержке критически важных эксплуатационных функций, включая возможность: без опасных утечек

Доставка газа к точкам использования при заданном давлении в диапазоне скоростей потока

Предотвращение внеплановых перебоев в подаче критического газа

Работа с дорогостоящими газами высокой чистоты без загрязнения или потерь

Преодоление проблем газораспределения

Устаревшие системы в сравнении с новыми системами

При проектировании надлежащей эксплуатации и технического обслуживания система газораспределения, полезно сравнить задачи встречались при поддержке устаревшей GDS — возможно, одна установлен до пребывания в должности команды, работающей в настоящее время и поддерживать его — в отличие от требований новых установок. Несмотря на то, что между этими двумя категориями существует сходство, различия могут потребовать изменения приоритета и акцента в решение проблем с производительностью и обслуживанием.

Унаследованные системы

Инженеры, менеджеры и техники, ответственные за эксплуатацию и обслуживание унаследованных GDS часто сталкиваются с препятствиями, возникающими в первую очередь из-за их происхождения и конструкции. В во многих случаях система была предоставлена ​​поставщиком газа бесплатно для клиента. Пока удобно, эти системы могут быть не оптимизированы для долгосрочной работы на основе потребности конкретных приложений. Проблемы могут возникнуть из-за:

• Универсального подхода
• Ограниченные возможности выбора компонентов
• Предусмотренная подверженность фитингов износу во время периодического обслуживания
• Выбор материала, который соответствует минимальным нормативным и эксплуатационным требованиям
• Ограниченная поддержка по оптимизации и устранению неполадок

Без точной документации даже устаревшие системы с хорошо продуманными спецификациями может поставить поддержку и оперативные группы с проблемами. В частности, старые конструкции как правило, имеют неадекватную маркировку и менее интуитивны, чем их современные аналоги. Без соответствующей диаграмме, может быть трудно быть уверенным, что даже плановое техническое обслуживание или ремонт не оставит систему в состоянии ухудшения работоспособности или даже полного дисфункция.

Эти проблемы могут усугубляться, когда функция системы выходит за рамки ее первоначальный объем с добавлением более новых компонентов — часто от поставщиков, отличных от те, которые использовались в первоначальном проекте. Совокупный эффект этих опасений может оставить инженеров и менеджеры с устойчивым чувством, что они унаследовали чужое неуправляемые проблемы. Как следствие, даже усилия по обнаружению утечек и ремонту могут закончиться отодвинуты на второй план или лишены приоритета из-за неопределенности результата или ожидаемых затрат.

Новые системы

Изучив некоторые проблемы, связанные с эксплуатацией устаревших систем распределения, давайте рассмотрим требования к производительности. связанных с проектированием новой системы. Понимание этих требований, которые применяются как к устранению унаследованных проблем, так и к правильная спецификация новых систем поможет определить, как лучше всего обеспечить надежность и производительность обеих систем.

Для каждой из четырех категорий, в которых должны работать хорошо спроектированные GDS (безопасность, экономия ресурсов, время безотказной работы и стоимость), производительность может быть улучшена за счет усилий, прилагаемых в трех основных областях улучшения: тематическое образование, правильный компонент. Подбор и профессиональная консультация.

Повышенная безопасность

Независимо от горючести или воспламеняемости любой газ, выходящий из распределительная система представляет собой потенциальный риск для безопасности. Даже инертные газы, такие как азот может представлять опасность удушья, поскольку атмосферный кислород уровни могут смещаться до опасной степени в закрытых помещениях. Токсичный а реактивные газы представляют еще большую угрозу при утечке.

Арматура и противопожарная защита

Пожар становится очень серьезной опасностью везде, где три ингредиента, необходимые для горения присутствуют в одном и том же месте: топливо, тепло и кислород (как показано на диаграмме «огненный треугольник»). Пока удаление любого из трех ингредиентов предотвратит возгорание, всегда необходимо соблюдать осторожность при распределении газа Что касается возможных пожаров. Например, необнаруженные концентрации водорода или кислорода из негерметичных фитингов. могут создавать опасные условия возгорания.

Везде, где это возможно, следует проводить программы обучения и информирования о пожарах. доступны проектировщикам систем, менеджерам и пользователям. Правила и лучшие практика, связанная с распределением конкретных газов, всегда должна тщательно изучены и включены в политики и руководящие принципы, наряду с регулярные проверки их практики — для обеспечения надлежащего обращения с опасными вещества. Лица, ответственные за проектирование системы распределения, должны быть обучены правильному обращению со всеми потенциально вредными газами и должны отметить проектные документы, указывающие, где и почему были предусмотрены средства безопасности. заложены в конструкцию системы.

При выборе хорошо спроектированных фитингов, более устойчивых к износу, вероятность утечки могут быть заметно уменьшены, тем самым снижая риски, обычно связанные с распределение как реактивных, так и инертных газов. Выбор регуляторов давления, которые правильный размер и состав материала для предполагаемых применений также могут решить риски, связанные с условиями избыточного давления. Тщательный отбор этих компонентов будет способствовать не только обеспечению безопасности и здоровья персонала, но и также может снизить возможную подверженность вторичным рискам: нормативным штрафам и/или негативная огласка, связанная с неисправностью системы. Правильный выбор компонентов также вносит существенный вклад в производительность и долговечность системы.

Чтобы полностью решить вопросы безопасности, профессионалы, специализирующиеся на потенциальных Опасности, связанные с газораспределением, следует учитывать при проектировании и реализации системы. Когда имеешь дело с унаследованных распределительных систем, в частности, для определить, классифицировать и расставить приоритеты любых возможных опасностей.

Экономия времени и ресурсов

Точный, предсказуемый и надежный контроль давления во всей системе основные средства, с помощью которых хорошо спроектированная GDS может способствовать эффективному использованию ресурсы объекта. Несоответствие компонентов управления давлением часто приводит к низкая эффективность системы, повышенная потребность в устранении неполадок и негативное влияние на качество или результат процесса.

Поведение компонентов системы

Функциональное понимание того, как различные регуляторы взаимодействуют для поддержания давления во всей GDS имеет жизненно важное значение для правильного проектирования системы. Хотя GDS обычно рассматриваются как не более чем наборы клапаны с несколькими трубками, чтобы соединить их с газовыми баллонами, правда гораздо сложнее и иногда является предметом радикальных недоразумение. Например, рассмотрим явление, известное как «эффект давления подачи» (SPE).

Когда баллон со сжатым газом выбрасывает свое содержимое в распределительную систему с регулируемым давлением, давление на входе также падает. Если на вопрос, каково ожидаемое влияние на давление на выходе, типичный ответ предполагает соответствующее падение давления на выходе. тот конец системы.

Однако при ТФЭ происходит обратное: давление на входе падает в ответ на опорожнение цилиндра, давление на выходе вместо этого повышается — противоречивый результат, который часто удивляет людей. Понятно, без работы знание SPE, явление может привести к путанице, даже порождая уверенность в том, что один или несколько компонентов системы вышли из строя. Устранение неполадок выполняется напрасно, а время тратится впустую.

Для противодействия SPE можно использовать несколько подходов, один из которых заключается в простом ручном сброс давления на выходе до желаемого уровня в ответ на эффект. Однако такой подход является неэффективным и громоздким во всех приложениях, кроме малоиспользуемых.

Одной из альтернатив ручному сбросу является выбор и установка «сбалансированного тарельчатого клапана». регулятор давления — тот, в котором компенсирующее выходное давление используется для противодействия эффект падения входного давления на специально разработанном тарельчатом узле.

Другой альтернативой является включение второго регулятора давления — либо встроенного в первый, либо с обоими регуляторами, содержащимися в единый встроенный корпус — для противодействия SPE в регуляторе выше по потоку с инверсией его основного эффекта нижестоящим регулятором регулятор. Эта конфигурация известна как двухступенчатая регулировка.

На примере SPE легко понять, почему понимание работы регулятора давления имеет решающее значение для правильной конструкции GDS. Подобные соображения важны и для понимания роли других компонентов, таких как регуляторы обратного давления, которые, при неправильной интеграции может непреднамеренно ухудшить или свести на нет работу других регуляторов в системе. Обучающие программы предоставляемые лидерами отрасли и преподавателями, могут быть эффективно использованы для надлежащего ознакомления инженеров и менеджеров с конструкцией и функциями соображения такого характера.

Помимо понимания работы регуляторов давления, также важно ознакомиться с их работой характеристики. Они выражаются в виде графиков, известных как «кривые потока».

Кривые расхода

Регуляторы давления. Клапаны, расположенные ниже по потоку, регулируют поток — объемная мера газа, проходящего через регулятор каждую секунду. У каждого регулятора есть соответствующая кривая расхода, которая описывает, насколько эффективно регулятор может поддерживать давление на выходе (ось Y на график) в ответ на изменения расхода (ось X на графике), происходящие при открытии и закрытии клапанов. Как видно на схеме, зависимость между расходом и поддерживаемым выходным давлением обратно пропорциональна: когда расход увеличивается, выходное давление уменьшается и наоборот.

Внимательное изучение графика показывает, что существует широкий диапазон по оси X, где изменения потока приводят к относительно плавным (или «сплющенный») изменяется на поддерживаемое давление. Эта область представляет собой «идеальный рабочий диапазон» регулятора, условия системы при котором он может наиболее эффективно контролировать выходное давление. Склон этой области называют «провисанием» с совершенно ровным, горизонтальная линия является гипотетическим, но реально недостижимым идеалом.

Существуют также диапазоны на обоих концах кривой, где даже небольшие изменения расхода приводят к резким изменениям поддерживаемого давления. В крайнем левом углу графика крутая область кривой известна как «падение нагрузки на сиденье» или «блокировка», диапазон очень низкого расхода в что нижний клапан почти закрыт. В дальней правой части графика крутой участок кривой известен как «задавленный». расход», диапазон высокого расхода, при котором нижний клапан находится в полностью открытом положении или почти полностью открыт. Это области потока, в которых регулятор не может надежно контролировать давление.

Путем выбора соответствующей кривой расхода для данного «установочного давления» (давление, при котором регулятор начинает работать) и применения регулировка температуры, давления на входе и удельного веса используемого газа, ожидаемые потребности в расходе могут быть использованы для выберите регуляторы, которые будут надежно поддерживать желаемое давление.

Выбор компонентов

После того, как будут определены желаемые рабочие характеристики (т. е. расход в зависимости от давления), можно выбрать подходящие регуляторы давления для использования в любой из четырех категорий настраиваемых подсистем газовых панелей, которые обычно составляют хорошо работающую GDS.

• вход источника
• автоматическое переключение
• Регулятор давления первичного газа
• точка использования

Вход источника

Вход источника – «начало» системы, точка у которых источники газа высокого давления, часто в виде баллоны под давлением, подаются в ГРС. Это может быть настроен — вместе с соответствующими вспомогательными компонентами такие как фильтры, шланги/трубки и т. д. — для одного или нескольких входов источники, варьирующиеся по форм-фактору от одиночных панелей до увеличенный коллектор, вмещающий несколько цилиндров.

Автоматическое переключение

Система автоматического переключения плавно переключается с одного источника газа на другой для обеспечения бесперебойной подачи. Это достигается за счет смещенных уставок двух регуляторов давления, что позволяет системе продолжать работать в качестве основного газа. источник изменен.

Регулятор давления первичного газа

Регулятор давления первичного газа находится в «середине» системы и обеспечивает начальное снижение давления для газов высокого давления питается от входа источника. Это может быть одноступенчатый или многоступенчатый регулятор (регуляторы) давления, который регулирует подачу газа на выходе. системные сегменты.

Панель в месте использования

Панель в месте использования представляет собой «конец линии», критическую заключительную стадию, на которой газ с регулируемым давлением подается в приложение поддерживается ГДС. Панели в месте использования обычно, как минимум, снабжают операторов регулятором давления, манометром и изоляцией. клапан для точной регулировки давления в соответствии с потребностями применения.

Рекомендации, предоставленные профессионалами, специализирующимися на разработке систем газораспределения, могут быстро вселить уверенность в процесс правильного понимания и выбора регуляторов давления. Регулируя давление «с первого раза», ненужные затраты ресурсов, включая материалы для тестирования, ресурсы проектирования и рабочие часы, сведены к минимуму.

Профессиональная консультация также может быть полезна для правильной настройки и/или подбора аксессуаров для выбранных компонентов. Например, исходные входы могут потребоваться специальные соединительные компоненты — часто с использованием специального состава материалов — при работе с высоким давлением или опасными средами. газы (например, кислород).

Увеличение времени безотказной работы

Одной из практических областей, в которой можно легко понять ценность GDS, является ее вклад до времени безотказной работы. Благодаря интеграции высокопроизводительных, высококачественных и не требующих особого обслуживания компоненты в конструкцию системы, подача газа с регулируемым давлением в критические приложения, такие как анализаторы, могут работать практически без незапланированного перерыва.

Обучение проектировщиков и менеджеров систем работе с регуляторами давления позволяет интуитивно понятное понимание функциональности компонентов, обеспечивающее бесперебойную непрерывность потока газа даже при замене источников. Кроме того, путем надлежащего обучения проектировщиков систем и менеджеров по широте характеристик компонентов, они будут оснащены для включать компоненты, требующие менее частого автономного обслуживания.

Один компонент, который легко способствует бесперебойной операция представляет собой переключение, особенно автоматическое переключение. Переключатель представляет собой специализированную входную панель, которая позволяет подключить два источника газа к распределительной системы таким образом, что когда один цилиндр выбрасывает свое содержимое, другой немедленно привлекается для обеспечения непрерывности обслуживания. Автоматическое переключение выполняет эту замену источника без необходимости ручного вмешательства.

Консультируясь со специалистами, специализирующимися в области проектирования и работа систем газораспределения, четкая картина вопросов может быть разработано влияние на время безотказной работы. Работаю с опытные и хорошо подготовленные специалисты для выявления и классификации компонентов в соответствии с их вкладом в время безотказной работы позволяет дизайнеры, чтобы лучше сосредоточиться на функциях, которые уменьшают потребность в частое обслуживание.

Снижение затрат

Важно отметить, что хорошо спроектированная GDS может снизить эксплуатационные расходы. Как отмечалось ранее, выбор высоконадежных компонентов, использующих материалы, подходящие для применения, могут значительно снизить частоту текущего обслуживания и осмотра, а также уменьшить вероятная потребность в незапланированном обслуживании. Кроме того, использование надлежащей фильтрации в сочетании с точным контролем давления может помочь гарантировать, что выход приложения не зависит от загрязнения или отклонения от спецификаций процесса.

Надлежащее обучение может помочь менеджерам и проектировщикам систем лучше согласовать свои усилия с аспектами работы системы, которые влияют расходы. Понимание того, как такие вопросы, как встроенная фильтрация и материаловедение потенциально может повлиять на производительность системы и Последующее качество может помочь избежать незапланированных расходов. Дизайн варианты, такие как модульные панели, которые включают в себя минимальную резьбу соединений, может уменьшить потенциальные точки утечки, которые могут повлиять на общие расходы. Обучение различным аспектам материаловедения связанных с газораспределением, также поможет избежать расходов, возникающих от неправильного использования материала.

Компоненты, выбранные для включения в систему распределения всегда следует выбирать с учетом проверенной долговечности и тщательно подобраны к ожидаемым рабочим характеристикам и требованиям к материалам. Кривые потока, например, изменяются значительно ухудшается, когда регулятор давления используется с давлением на входе, на которое он не рассчитан. Кроме того, некоторые газы следует использовать только с компонентами подходящего химического состава, которые точно соответствуют ожидаемой температуре и источнику давления.

Заключение

Когда речь идет о газораспределительных системах, каждое хорошее решение — это индивидуальное решение. Будь то разработка новой GDS или исправление устаревшей системы, необходимо уделить особое внимание инфраструктуре и эксплуатационным проблемам, уникальным для приложения.

Понимание нюансов различных конфигураций и компонентов GDS может помочь организациям повысить безопасность, сохранить ресурсы, увеличить время безотказной работы и, в конечном счете, снизить затраты.

Даже имея в наличии компоненты самого высокого качества, потребность в расходе любого приложения в сочетании с взаимодействием между источникам, регуляторам давления различных типов и выходным точкам применения требуется доскональное знание функции GDS до разработка решения, которое работает хорошо и устойчиво.