燃氣調(diào)壓器課件

1、燃氣調(diào)壓器場站內(nèi)的重要設(shè)備 在此我們將討論在此我們將討論o 概述o 調(diào)壓器分類o 調(diào)壓器基本原理o 調(diào)壓器主要元件o 調(diào)壓器受力分析o 調(diào)壓器技術(shù)特性及其影響因素o 調(diào)壓器型式與分類o 調(diào)壓器標準與技術(shù)特性指標o 調(diào)壓器流量計算o 調(diào)壓器實例調(diào)壓器的定義調(diào)壓器的定義o調(diào)壓器是一種無論氣體的流量和上游壓力如何變化，都能保持下游壓力穩(wěn)定的裝置。o調(diào)壓器應(yīng)能夠：o 1、將上游壓力減低到一個穩(wěn)定的下游壓力；o 2、當調(diào)壓器發(fā)生故障時應(yīng)能夠限制下游壓力在安全范圍內(nèi)。 為什么需要調(diào)壓器為什么需要調(diào)壓器o理想的燃氣供應(yīng)系統(tǒng)將氣體從井口輸送到最終用戶不需要調(diào)壓器；o 這樣的理想供應(yīng)系統(tǒng)得以維持的條件是用戶需求

2、恒定，礦井的供給能力恒定，同時兩者之間是一致的；o 這樣的系統(tǒng)實際上不可能存在，為此，相應(yīng)的裝置-調(diào)壓器-應(yīng)運而生。調(diào)壓器的功用調(diào)壓器的功用o調(diào)壓器最大的功用是保持燃氣在使用時有穩(wěn)定的壓力，從而保證燃氣用具得到穩(wěn)定的燃空比（燃氣與空氣的配合比例）；燃氣供應(yīng)系統(tǒng)中使用調(diào)壓器將氣體壓力降低并穩(wěn)定在一個能夠使氣體得到安全、經(jīng)濟和高效利用的適當水平上。調(diào)壓器基本原理o調(diào)壓器的功用是當入口氣體壓力和流過的氣體流量發(fā)生變化時，保持出口壓力的穩(wěn)定。調(diào)壓器調(diào)壓器入口壓力出口壓力不斷變化的氣體消耗量調(diào)壓器調(diào)壓器出口壓力不斷變化的氣體消耗量不斷變化的管網(wǎng)壓力調(diào)壓器分類調(diào)壓器分類 o調(diào)壓器的種類較多，可以從適用壓力

3、、用途、作用原理上加以區(qū)分。o一、按壓力劃分一、按壓力劃分o為了明確表示調(diào)壓器的壓力性能，根據(jù)調(diào)壓器的進口壓力與出口壓力的級別加以區(qū)分，分為：o 低 低壓；o 中壓A 低壓；o 中壓B 低壓；o 中壓A 中壓B；o 高壓 中壓A；o 高壓 中壓B；o 超高 高壓。 二、按用途劃分二、按用途劃分o按用途或供應(yīng)對象加以區(qū)分，分為：o1. 區(qū)域調(diào)壓器區(qū)域調(diào)壓器o用于供應(yīng)某一地區(qū)的居民用戶或企事業(yè)單位用戶的調(diào)壓器，稱為區(qū)域調(diào)壓器。在三級制供氣城市中，一般為高中壓、中低壓調(diào)壓器。o2. 專用調(diào)壓器專用調(diào)壓器o調(diào)壓器的設(shè)置是專供某一單位的特殊需要而設(shè)置，如玻璃廠、冶煉廠等大型工業(yè)用戶，他們一般需要高于區(qū)域

4、供應(yīng)壓力的氣源，因此必須為它們設(shè)置專用調(diào)壓器。o3. 用戶調(diào)壓器用戶調(diào)壓器o用戶調(diào)壓器是一種小型調(diào)壓器，一般用于一幢樓或一戶居民。這主要用于高、中壓供氣系統(tǒng)。民用液化石油氣的減壓閥也是一種用戶調(diào)壓器。用戶調(diào)壓器一般分為高低，中低壓兩種。三、按作用原理劃分三、按作用原理劃分調(diào)壓器按不同作用原理分為：直接作用式和間接作用式兩種。o直接作用式調(diào)壓器只依靠敏感元件（薄膜）所感受的出口壓力變化來對閥門進行移動和調(diào)節(jié)。敏感元件就是傳動裝置的受力元件，使調(diào)節(jié)閥門移動的能源是被調(diào)介質(zhì)。o通俗講，直接作用式調(diào)壓器就是直接依靠調(diào)壓器薄膜所感受的出口壓力的變化，來移動閥門和進行調(diào)節(jié)。使閥門移動和調(diào)節(jié)的能量，是被調(diào)燃

5、氣的壓力。直接作用式調(diào)壓器工作原理圖 間接作用式調(diào)壓器工作原理圖 o間接作用式調(diào)壓器是當出口壓力變化時沒，使操縱機構(gòu)（指揮器）動作，接通能源（或給出信號），使調(diào)節(jié)閥門移動。它的敏感元件（即感應(yīng)出口壓力的元件）和傳動裝置（即受力動作并進行調(diào)節(jié)的元件）是分開的。o通俗講，間接作用式調(diào)壓器就是多了一個指揮器部分。指揮器與調(diào)壓器結(jié)果相似，也由閥門、皮膜、彈簧等組成。指揮器的作用是放大出口壓力P2升高或降低的信號，從而加快調(diào)壓器的動作，提高調(diào)壓器的精度和靈敏度。 間接作用式調(diào)壓器間接作用式調(diào)壓器： 直接作用式調(diào)壓器直接作用式調(diào)壓器詳細解說詳細解說o調(diào)壓器的設(shè)計取決于對其技術(shù)特性的定義，通常要考慮到以下特

6、性：o 壓降及導致壓降的原因o 盲區(qū)或調(diào)壓器如何關(guān)閉o 臨界流量及其與調(diào)壓氣供氣能力的關(guān)系o 動作方式及其與調(diào)壓精度的關(guān)系調(diào)壓器的五個基本元件調(diào)壓器的五個基本元件o5大元件負載元件（彈簧或指揮器）感應(yīng)元件（皮膜）作用元件（閥瓣/閥口）圍護元件（閥體）信號元件（連接下游管道的信號管）閥塞橡膠軟閥座作用元件作用元件 （閥瓣（閥瓣 / 閥口）閥口）o作用元件（閥瓣/閥口）在感應(yīng)元件的驅(qū)動下，對氣體給出可變的約束。閥口的開度基于調(diào)壓器下游燃氣的需求量，當下游有用氣需求時，閥口打開；當下游用氣需求為零時，閥口關(guān)閉。o主閥桿的動作頻率取決于閥口的開/關(guān)頻率。o作用元件要求具有長期的穩(wěn)定性能、密封性能和可靠

7、的質(zhì)量。感應(yīng)元件感應(yīng)元件 （皮膜）（皮膜）o感應(yīng)元件（皮膜）用以測量下游工況壓力與要求的壓力之間的差異，感應(yīng)元件的任何變動度將導致作用元件產(chǎn)生相應(yīng)的動作。o感應(yīng)元件是動態(tài)元件，要求具有長期的穩(wěn)定性能、密封性能和一定的機械強度。 負載元件負載元件 （彈簧或指揮器）（彈簧或指揮器）o負載元件決定要求的下游壓力。感應(yīng)元件（皮膜）持續(xù)比較負載元件給出的調(diào)節(jié)力和經(jīng)信號管傳遞來的下游壓力，從而將得出的動作指令（打開或關(guān)閉）傳遞給作用元件閥瓣，經(jīng)一定周期的動態(tài)過程，兩者趨向協(xié)調(diào)，閥瓣趨向穩(wěn)定。o負載元件是動態(tài)元件，要求具有長期的穩(wěn)定性能、抗腐蝕性能和可靠的質(zhì)量。Weight圍護元件圍護元件 （閥體）（閥體）

8、o圍護元件形成調(diào)壓器的封閉的空間。圍護結(jié)構(gòu)的主要作用是：o - 與管道的物理連接物；o - 對作用元件的機械保護；o - 對其它功能元件和附件的機械支撐。o圍護元件是靜態(tài)元件，要求具有長期的穩(wěn)定性能和抗腐蝕性能。調(diào)壓器的受力平衡（直接作用式調(diào)壓器）調(diào)壓器的受力平衡（直接作用式調(diào)壓器）o受力原理：向下的力和向上的力的處于平衡狀態(tài)的要求 - 燃氣需求量的變化決定下游管網(wǎng)壓力的變化 - 向上的力的增大或減小 - 閥口開度的變化 +向下的作用力：彈簧力 + + 入口壓力X閥口截面積連接到下游管道的信號管向上的作用力：出口壓力X皮膜截面積 + + 出口壓力X閥口截面積+=調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析

9、調(diào)壓器皮膜的受力處于平衡狀態(tài)Pe = 100 PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2FD = (P2)(AD) = (10 Psig)(10 In2) = 100 Lb100 LbFw=100LbFD=100Lb皮膜調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析o調(diào)壓器皮膜的受力平衡被打破，下游需求增大，壓力下降。Pe = 100 PsigPa = 9 Psig皮膜面積 = 10 In2FD = (P2)(AD) = (9 Psig)(10 In2) = 90 Lb100 LbFw=100LbFD=90Lb固定的重量會導致鐘擺皮膜調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析o再平衡Pe = 100

10、PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2調(diào)節(jié)彈簧有利于消除鐘擺，盡快達成新的平衡與大氣連通調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析FS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FSFD皮膜皮膜FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 LbK = 彈性系數(shù) = 使彈簧的高度壓縮或拉升1inch所需要的力FD = (9 Psig)(102) = 90 LbFs = (100 Lb/In)(X) = 90 LbK = .9 Inch 壓縮量彈簧高度回復量 = 1-.9 = .1 Inch因此皮膜向下移動 .1 InchFS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS

11、= FDFSFD 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析Pe = 100 PsigQ = 200 SCFHPa = 9 Psig1 InchesFS = 90 LbFD = 90 Lb.1 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器壓力特性P2Psig0 50111098200300500理想的壓力曲線實際的壓力曲線P1 = 100 psig理想的調(diào)壓器：出口壓力不隨流量的變化而改變流量 scfhP2Psig0-50111098200300500理想的壓力曲線P1 = 100 psig400使用輕型彈簧適用重型彈簧 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧任何情況下，盡可能使用輕型彈簧。流量 scfh當 P2 降至 9

12、時FD = P2 x AFD = 10 x 10 - 100 LbFD2=9 x 11 = 99 Lb彈簧的作用力僅改變 1 Lb因此閥口的移動量很小FD2FD1A = 11 In.2A = 10 In.2皮膜對壓降的影響調(diào)壓器參數(shù)o調(diào)壓器關(guān)閉壓力調(diào)壓器關(guān)閉壓力o- 達成完全關(guān)閉的壓力；o - 零流量時的壓力。o調(diào)壓器臨界流量調(diào)壓器臨界流量o- 給定作用元件（閥瓣/閥口）的最大流量；o - 取決于前端壓力Pe和閥口尺寸。 調(diào)壓器盲區(qū)及臨界流量調(diào)壓器盲區(qū)及臨界流量P2psig111098理想的壓力曲線實際的壓力曲線P1 = 100 psig盲區(qū)臨界流量經(jīng)驗：在滿足流量的前提下，盡可能使用小口徑閥

13、口。流量 scfh505000 壓力信號取樣點壓力信號取樣點Pe = 100 Psig取壓點P1 = 100 Psig流速流速In流速OutVena Contracta（靜脈曲張）（靜脈曲張）P2 = 10 PsigPa = 10 Psig 取壓點對壓力控制精度的影響取壓點對壓力控制精度的影響P2Psig0-50111098200300500P1 = 100 psig400BoostNo boost理想的壓力曲線增加取壓點距離 出口壓力范圍受限制出口壓力范圍受限制 10% - 20% 的壓力偏移的壓力偏移+最大出口壓力 最大的向上的作用力能夠平衡掉由彈簧和入口壓力X閥口截面積產(chǎn)生的向下的作用力

14、 彈簧的作用力受限于彈簧規(guī)格 . 同時，皮膜的直徑是不可變得 .因此，直接作用是調(diào)壓器的出口設(shè)定壓力范圍是受限制的向上的作用力：出口壓力X皮膜截面積 + + 出口壓力X閥口截面積 正作用式正作用式 反作用式反作用式直接作用式調(diào)壓器o優(yōu)點o - 結(jié)構(gòu)簡單o - 響應(yīng)速度快o - 成本低o缺點o - 調(diào)壓精度較低o - 壓力控制范圍窄o - 流通能力較小o - 由于受皮膜尺寸的限制，難以做到大規(guī)格的閥體o應(yīng)用o - 小型區(qū)域壓力調(diào)節(jié)o - 工商業(yè)及公福用戶壓力調(diào)節(jié)o - 直燃設(shè)備o - 工礦企業(yè) 指揮器作用式調(diào)壓器指揮器作用式調(diào)壓器o調(diào)壓器的設(shè)計取決于對其技術(shù)特性的定義，通常要考慮到以下特性：o

15、調(diào)壓精度o 流通能力o 盲區(qū)o 響應(yīng)速度o 成本+=連接到下游管道的信號管調(diào)節(jié)壓力來自於指揮器向下的作用力：調(diào)節(jié)壓力X皮膜截面積 + + 入口壓力X閥口截面積向上的作用力：出口壓力X皮膜截面積 + + 出口壓力X閥口截面積向下的力和向上的力的處于平衡狀態(tài)的要求 - 燃氣需求量的變化決定下游管網(wǎng)壓力的變化 - 向上的力的增大或減小 - 閥口開度的變化 PePa 大氣排氣型大氣排氣型大氣排氣型優(yōu)缺點大氣排氣型優(yōu)缺點o大氣排氣型大氣排氣型o優(yōu)點o - 壓力控制精度高o - 出口壓力范圍大o - 流通能力大o缺點o - 對外排氣比較危險o - 對外排氣有浪費o - 成本高P1下游排氣型下游排氣型下游排

16、氣型優(yōu)缺點下游排氣型優(yōu)缺點o優(yōu)點o - 壓力控制精度高o - 出口壓力范圍大o - 流通能力大o缺點o - 響應(yīng)速度慢o - 成本高 下游排氣下游排氣 雙作用式雙作用式 下游排氣下游排氣 軸流式（軸流式（IGA）軸流式調(diào)壓器優(yōu)缺點o優(yōu)點o - 很高的調(diào)壓精度o - 很寬的壓力控制范圍o - 流通能力大o - 能夠做到較大的閥體尺寸o - 比壓力調(diào)節(jié)閥便宜o缺點o - 響應(yīng)速度慢o - 成本高o應(yīng)用o - 地區(qū)型分輸壓力調(diào)節(jié)o - 城市門站o - 燃氣透平o - 大型直燃設(shè)備o - 大型工礦企業(yè) 調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標準- 標準- 精度- 壓力控制與流通特性基礎(chǔ)標準基礎(chǔ)標準歐洲歐洲 EN 334

17、法國 Gaz de France approval 德國 DVGW approval (DIN 3380/3381)荷蘭 Gasunie approval意大利 Snam/Italgas (UNI-CIG)英國 British Gas approval BS西班牙 Gas Natural approval (UNE 60402/60403) 調(diào)壓器沒有通用的國際標準 本地客戶的要求、相競爭的產(chǎn)品、本地標準以及本地的法規(guī)要求均可以作為調(diào)壓器的設(shè)計條件。中國中國 GB 16802 CJ274-2008主要定義及符號主要定義及符號oPe = 入口壓力 (1 bar = 105 Pascal = 14

18、,5 psig )oPa = 出口壓力o標準狀況 = 絕對壓力為 1,01325 bar 且 t = 15C （歐洲或北美）o 或 t = 20C （中國）oQ = 流量范圍 (1 m/h = 35,1 SCFH)oPas = 出口壓力設(shè)定值oPf = 關(guān)閉壓力。流量Q=0時的壓力oWh = 彈簧的可設(shè)定壓力范圍 oWa = 調(diào)壓器的可設(shè)定壓力范圍 oRG(AC) = 精度等級，最大的出口壓力波動許可范圍oSG = 關(guān)閉壓力精度等級， Pf 與 Pas之間許可的最大壓差oSZ = 關(guān)閉壓力等級范圍，Qmin/Qmax 時的SG的% oKG/CG = 流量特性壓力范圍與等級壓力范圍與等級 Cla

19、ss Pzul (bar)ClassPzul (bar)PN 1616 ANSI 15019,2PN 2525 ANSI 30051PN 4040 ANSI 600 102PN 6464PN 100 100Pzul = 最大允許工作壓力 (入口壓力) 調(diào)壓精度調(diào)壓精度0Pas流量范圍出口壓力 理想的調(diào)壓器能夠滿足不管入口壓力如何變化，當流量從 0 增加到 時，均能保持出口壓力的穩(wěn)定。285 315 Pas=300Pf =330 Pa in mbarQmin = 10% of QmaxAC5 AC5SG10Qmax Q in m/h臨界點SZ 調(diào)壓精度調(diào)壓精度 調(diào)壓精度等級調(diào)壓精度等級 RG(#) class允許的壓力偏移設(shè)定壓力的%RG 1 1 % (*)RG 2,5 2,5 % (*)RG 5 5 % (*)RG 10 10 %RG 20 20 %RG 30 30 %(#) 也可用AC表示(*) 但不低于 1 mbar 關(guān)閉壓力精度等級關(guān)閉壓力精度等級 SG class允許的壓力偏移設(shè)定壓力的%SG 2,5+ 2,5 % (*)SG 5+ 5 % (*)SG 10+ 10 % SG 20+ 20 %SG 30+ 30 %SG 50+ 50 %(*) 但不低于 1