談?wù)勅毡镜膬身?xiàng)管道燃?xì)獍踩夹g(shù)

談?wù)勅毡镜膬身?xiàng)管道燃?xì)獍踩夹g(shù)

十年以前去日本考察，看到過(guò)日本已經(jīng)廣泛應(yīng)用的兩項(xiàng)燃?xì)馄桨布夹g(shù)。由于當(dāng)時(shí)這兩項(xiàng)平安技術(shù)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有應(yīng)用，也沒(méi)有看到國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)和資料上的介紹，并且其作用原理特別奇妙，有用性很好，所以給我留下很深印象。不過(guò)讓我感到懷疑的是，至今也沒(méi)有看到這種技術(shù)或產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)有多少應(yīng)用，沒(méi)有看到有仿制的產(chǎn)品，更沒(méi)有看到國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)上的介紹，不知是什么緣由(當(dāng)然也可能是有，而我孤陋寡聞，不知道)。我并沒(méi)有用過(guò)這種技術(shù)或產(chǎn)品！也沒(méi)有實(shí)際的閱歷，在這里只是把當(dāng)年考察留下的記憶和后來(lái)看到的日本的一些產(chǎn)品介紹結(jié)合起來(lái)，做一分析和探討，盼望能給同行有所啟示和借鑒。這里不是做產(chǎn)品介紹，而是分析它的結(jié)構(gòu)和工作原理。

所說(shuō)的技術(shù)，一項(xiàng)是調(diào)壓器的一種超壓自動(dòng)切斷技術(shù)；另一項(xiàng)是燃?xì)夤艿佬孤┑囊环N偵測(cè)技術(shù)，都是專(zhuān)利技術(shù)。這兩種技術(shù)，是在日本賽山公司考察時(shí)，看到其應(yīng)用狀況的。

一、防超壓的燃?xì)庹{(diào)壓器

目前，我們的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)上，稍大一些調(diào)壓設(shè)備，一般都裝有超壓切斷裝置，并且這些切斷裝置的結(jié)構(gòu)和原理是相像的。形式上，這些切斷裝置有獨(dú)立設(shè)置的，切斷設(shè)備串聯(lián)在主調(diào)壓器前端；也有復(fù)合式的切斷裝置，與調(diào)壓器構(gòu)成一個(gè)整體設(shè)備。結(jié)構(gòu)和原理是這樣的：一個(gè)壓力感應(yīng)部件、一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)和鎖定機(jī)構(gòu)和一個(gè)切斷管道的閥門(mén)；當(dāng)壓力感應(yīng)部件感應(yīng)到調(diào)壓器輸出端的壓力超過(guò)上限，便會(huì)引發(fā)機(jī)械傳動(dòng)裝置和鎖定裝置的動(dòng)作，動(dòng)作傳遞給閥門(mén)導(dǎo)致管道上的閥門(mén)關(guān)閉。這種切斷裝的一個(gè)基本特性是：一旦切斷動(dòng)作發(fā)生，就不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，必需人工到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，才能復(fù)位，使切斷閥恢復(fù)到開(kāi)啟狀態(tài)，才能恢復(fù)供氣。(我們現(xiàn)行的規(guī)范提倡使用這種方式的切斷裝置)

這里要介紹的防超壓調(diào)壓器，其切斷裝置的結(jié)構(gòu)和原理與上述的完全不同。結(jié)構(gòu)上的不同，是切斷裝置與調(diào)壓裝置合為一體，切斷裝置與調(diào)壓器公用同一個(gè)壓力感應(yīng)裝置，只是增加了用于關(guān)閉氣路的動(dòng)作部件，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔；原理上的不同，是它只是在調(diào)壓器輸出超壓時(shí)切斷氣路，限制輸出壓力持續(xù)上升，而當(dāng)超壓的條件消逝以后，它會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常供氣，不需要人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)位操作，超壓愛(ài)護(hù)過(guò)程中不會(huì)中斷對(duì)客戶的燃?xì)夤?yīng)。

一種防超壓調(diào)壓器的形狀，如圖(1)所示，看上去與一般調(diào)壓器沒(méi)有區(qū)分；內(nèi)部的主要構(gòu)造也與一般調(diào)壓器基本一樣，如圖(2)所示，只不過(guò)其中閥瓣和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有差別。

參見(jiàn)圖(2)，與一般調(diào)壓器不同之處在于，它內(nèi)部有兩個(gè)裝在同一閥桿上的閥瓣，并有兩個(gè)同心的閥座，右面的一個(gè)閥瓣，是工作閥瓣或主閥瓣，用于調(diào)整輸出壓力；它的左面，是防超壓閥瓣或幫助閥瓣，特地用作超壓切斷；結(jié)構(gòu)上不難看出：氣路中兩個(gè)閥瓣所構(gòu)成的兩個(gè)閥門(mén)之間呈串聯(lián)關(guān)系，只要有一道閥關(guān)閉，就會(huì)切斷氣路；在氣路走向上，先流過(guò)主閥瓣，再流過(guò)幫助閥瓣；兩個(gè)閥的關(guān)閉動(dòng)作不同步，挨次是主閥瓣在先，幫助閥瓣在后。

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工作原理是：正常工作狀態(tài)下，當(dāng)調(diào)壓器輸出壓力達(dá)到設(shè)定供氣壓力的時(shí)，主閥瓣會(huì)自動(dòng)保持肯定的開(kāi)啟度，以保證肯定壓力和流量的氣體輸出，參見(jiàn)圖(3)；當(dāng)用氣流量減小時(shí)，工作閥瓣就會(huì)漸漸關(guān)小，以保持輸出壓力的穩(wěn)定；當(dāng)流量減小為零時(shí)，工作閥瓣就會(huì)完全關(guān)閉，抑制壓力的連續(xù)上升，參見(jiàn)圖(4)；假如主閥瓣能夠完全切斷氣路，幫助閥瓣就移動(dòng)不到關(guān)閉位置，處于開(kāi)啟狀態(tài)，幫助閥瓣不發(fā)揮任何的作用，參見(jiàn)圖(4)。但，假如工作閥瓣或閥座消失故障(被異物墊住或變形)，導(dǎo)致主閥瓣的關(guān)閉不嚴(yán)，丟失關(guān)閉功能，那么當(dāng)全部用戶不用氣時(shí)，管網(wǎng)內(nèi)的壓力就會(huì)持續(xù)上升，當(dāng)這個(gè)特別的輸出壓力上升到設(shè)定的切斷壓力時(shí)(一般為設(shè)定出口壓力的1.25倍)，壓力感應(yīng)皮膜會(huì)連續(xù)向下移動(dòng)，推動(dòng)閥桿克服防超壓彈簧的彈力，使幫助閥瓣也連續(xù)下移動(dòng)，參見(jiàn)圖(5)，并漸漸關(guān)閉，切斷氣路，參見(jiàn)圖(6)。這時(shí)輸出壓力停留在設(shè)定的切斷壓力上不再上升，幫助閥瓣發(fā)揮了防止壓力持續(xù)上升的作用。只要用戶不用氣，管網(wǎng)壓力不會(huì)下降，那么這種狀態(tài)就會(huì)始終保持，參見(jiàn)圖(6)。

當(dāng)用氣端開(kāi)頭用氣時(shí)，供氣管道中的燃?xì)鈺?huì)漸漸流出，壓力開(kāi)頭漸漸下降；當(dāng)輸出壓力下降到切斷壓力以下時(shí)，壓力感應(yīng)膜開(kāi)頭向上移動(dòng)，彈簧推動(dòng)閥桿向上移動(dòng)，帶動(dòng)幫助閥瓣也向上移動(dòng)，使幫助閥瓣漸漸打開(kāi)；隨著供氣流量的增加，壓力感應(yīng)膜會(huì)連續(xù)向上移動(dòng)，通過(guò)閥桿帶動(dòng)主閥瓣也漸漸打開(kāi)，進(jìn)入工作狀態(tài)。這時(shí)幫助閥瓣完全停止工作，主閥瓣開(kāi)頭發(fā)揮調(diào)壓作用，調(diào)壓器進(jìn)入了正常的工作狀態(tài)，參見(jiàn)圖(3)。

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這里需要特殊提出的是，閱歷和試驗(yàn)都證明，調(diào)壓器閥瓣或閥座密封故障導(dǎo)致的關(guān)閉功能丟失，只影響調(diào)壓器小流量或零流量狀態(tài)下的調(diào)壓性能，不影響正常流量下的壓力調(diào)整功能。這種切斷裝置的設(shè)計(jì)剛好利用了調(diào)壓器的這個(gè)特點(diǎn)。

還有，正常工作狀態(tài)下防超壓閥瓣始終是常開(kāi)的，閥瓣與閥座不接觸，不發(fā)生開(kāi)關(guān)動(dòng)作，只有在故障狀態(tài)下形成超壓時(shí)，防超壓閥瓣才發(fā)生動(dòng)作，閥瓣與閥座磨損和擠壓的機(jī)會(huì)很??；相反，主閥瓣在工作狀態(tài)下，頻繁發(fā)生開(kāi)關(guān)動(dòng)作，磨損和擠壓很頻繁。因此，污物對(duì)防超壓閥瓣和閥座產(chǎn)生損害的的概率遠(yuǎn)小于主閥瓣，或者說(shuō)，防超壓閥瓣的故障率遠(yuǎn)小于主閥瓣的故障率。當(dāng)有一個(gè)故障緣由同時(shí)作用在兩個(gè)閥瓣或閥座上時(shí)，主閥瓣會(huì)先于幫助閥瓣消失損壞。從幫助閥瓣的工作原理我們知道，當(dāng)幫助閥瓣關(guān)閉時(shí)，輸出的壓力是高于正常供氣壓力的，這是這種調(diào)壓器使用上的一個(gè)外特征。

據(jù)此，我們可以通過(guò)記錄輸出壓力，并定期觀看分析壓力記錄，就能夠發(fā)覺(jué)主閥瓣的故障，假如消失了高于正常供氣壓力的記錄，就可以斷定主閥瓣已經(jīng)有故障，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)更換了，而此時(shí)并沒(méi)有發(fā)生超壓供氣的危急。

從原理和結(jié)構(gòu)上，不難看出這種切斷裝置設(shè)計(jì)上的針對(duì)性很強(qiáng)，主要針對(duì)調(diào)壓器主閥瓣和主閥座的故障，而導(dǎo)致的輸出壓力特別上升。為什么這種調(diào)整閥的設(shè)計(jì)者好像忽視掉調(diào)壓器的其他可能故障，而把不停止供氣的切斷功能作為重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)呢？

通過(guò)跟日本伊藤工機(jī)的技術(shù)人員的溝通，我們找到了答案。這要從提出這種調(diào)整閥的設(shè)計(jì)需求說(shuō)起。

據(jù)了解，這種調(diào)壓器是由日本東京瓦斯與伊藤工機(jī)合作研制的，設(shè)計(jì)需求實(shí)際上是由東京瓦斯提出的。日本的燃?xì)夥ㄒ?guī)有一項(xiàng)平安規(guī)定，一旦停止供氣，重新恢復(fù)供氣前，服務(wù)人員必需進(jìn)入每家用戶，確認(rèn)沒(méi)有平安問(wèn)題，才能進(jìn)行恢復(fù)供氣的操作。東京瓦斯城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)中調(diào)壓器數(shù)量以萬(wàn)計(jì)，以前也曾使用需要人工現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)的超壓切斷裝置。由于自動(dòng)關(guān)閉后入戶檢查的大量人力需求，尤其是這種狀況的突發(fā)性和隨機(jī)性，讓東京瓦斯疲于應(yīng)付。為了解脫這種突發(fā)性人力需求壓力，東京瓦斯提出與伊藤工機(jī)合作，尋求技術(shù)上的解決方案，從而產(chǎn)生了新型調(diào)壓器的研發(fā)需求。

技術(shù)研發(fā)人員對(duì)引發(fā)自動(dòng)切斷的調(diào)壓器故障緣由進(jìn)行了全面的分析討論，得出了這樣的結(jié)論：調(diào)壓器的故障超過(guò)80%是由燃?xì)庵械奈畚锖碗s質(zhì)引起的；調(diào)壓器超壓切斷故障則主要是由于污物對(duì)閥瓣或閥口的作用導(dǎo)致的，例如污物墊在閥瓣或