燃气调压器课件剖析

燃气调压器场站内的重要设备 在此我们将讨论在此我们将讨论o 概述o 调压器分类o 调压器基本原理o 调压器主要元件o 调压器受力分析o 调压器技术特性及其影响因素o 调压器型式与分类o 调压器标准与技术特性指标o 调压器流量计算o 调压器实例调压器的定义调压器的定义o调压器是一种无论气体的流量和上游压力如何变化，都能保持下游压力稳定的装置。o调压器应能够：o 1、将上游压力减低到一个稳定的下游压力；o 2、当调压器发生故障时应能够限制下游压力在安全范围内。为什么需要调压器为什么需要调压器o理想的燃气供应系统将气体从井口输送到最终用户不需要调压器；o 这样的理想供应系统得以维持的条件是用户需求恒定，矿井的供给能力恒定，同时两者之间是一致的；o 这样的系统实际上不可能存在，为此，相应的装置-调压器-应运而生。调压器的功用调压器的功用o调压器最大的功用是保持燃气在使用时有稳定的压力，从而保证燃气用具得到稳定的燃空比（燃气与空气的配合比例）；燃气供应系统中使用调压器将气体压力降低并稳定在一个能够使气体得到安全、经济和高效利用的适当水平上。调压器基本原理o调压器的功用是当入口气体压力和流过的气体流量发生变化时，保持出口压力的稳定。调压器调压器入口压力出口压力不断变化的气体消耗量调压器调压器出口压力不断变化的气体消耗量不断变化的管网压力调压器分类调压器分类 o调压器的种类较多，可以从适用压力、用途、作用原理上加以区分。o一、按压力划分一、按压力划分o为了明确表示调压器的压力性能，根据调压器的进口压力与出口压力的级别加以区分，分为：o 低 低压；o 中压A 低压；o 中压B 低压；o 中压A 中压B；o 高压 中压A；o 高压 中压B；o 超高 高压。二、按用途划分二、按用途划分o按用途或供应对象加以区分，分为：o1.区域调压器区域调压器o用于供应某一地区的居民用户或企事业单位用户的调压器，称为区域调压器。在三级制供气城市中，一般为高中压、中低压调压器。o2.专用调压器专用调压器o调压器的设置是专供某一单位的特殊需要而设置，如玻璃厂、冶炼厂等大型工业用户，他们一般需要高于区域供应压力的气源，因此必须为它们设置专用调压器。o3.用户调压器用户调压器o用户调压器是一种小型调压器，一般用于一幢楼或一户居民。这主要用于高、中压供气系统。民用液化石油气的减压阀也是一种用户调压器。用户调压器一般分为高低，中低压两种。三、按作用原理划分三、按作用原理划分调压器按不同作用原理分为：直接作用式和间接作用式两种。o直接作用式调压器只依靠敏感元件（薄膜）所感受的出口压力变化来对阀门进行移动和调节。敏感元件就是传动装置的受力元件，使调节阀门移动的能源是被调介质。o通俗讲，直接作用式调压器就是直接依靠调压器薄膜所感受的出口压力的变化，来移动阀门和进行调节。使阀门移动和调节的能量，是被调燃气的压力。直接作用式调压器工作原理图 间接作用式调压器工作原理图 o间接作用式调压器是当出口压力变化时没，使操纵机构（指挥器）动作，接通能源（或给出信号），使调节阀门移动。它的敏感元件（即感应出口压力的元件）和传动装置（即受力动作并进行调节的元件）是分开的。o通俗讲，间接作用式调压器就是多了一个指挥器部分。指挥器与调压器结果相似，也由阀门、皮膜、弹簧等组成。指挥器的作用是放大出口压力P2升高或降低的信号，从而加快调压器的动作，提高调压器的精度和灵敏度。间接作用式调压器间接作用式调压器：直接作用式调压器直接作用式调压器详细解说详细解说o调压器的设计取决于对其技术特性的定义，通常要考虑到以下特性：o 压降及导致压降的原因o 盲区或调压器如何关闭o 临界流量及其与调压气供气能力的关系o 动作方式及其与调压精度的关系调压器的五个基本元件调压器的五个基本元件o5大元件负载元件（弹簧或指挥器）感应元件（皮膜）作用元件（阀瓣/阀口）围护元件（阀体）信号元件（连接下游管道的信号管）阀塞橡胶软阀座作用元件作用元件（阀瓣（阀瓣/阀口）阀口）o作用元件（阀瓣/阀口）在感应元件的驱动下，对气体给出可变的约束。阀口的开度基于调压器下游燃气的需求量，当下游有用气需求时，阀口打开；当下游用气需求为零时，阀口关闭。o主阀杆的动作频率取决于阀口的开/关频率。o作用元件要求具有长期的稳定性能、密封性能和可靠的质量。感应元件感应元件（皮膜）（皮膜）o感应元件（皮膜）用以测量下游工况压力与要求的压力之间的差异，感应元件的任何变动度将导致作用元件产生相应的动作。o感应元件是动态元件，要求具有长期的稳定性能、密封性能和一定的机械强度。负载元件负载元件（弹簧或指挥器）（弹簧或指挥器）o负载元件决定要求的下游压力。感应元件（皮膜）持续比较负载元件给出的调节力和经信号管传递来的下游压力，从而将得出的动作指令（打开或关闭）传递给作用元件阀瓣，经一定周期的动态过程，两者趋向协调，阀瓣趋向稳定。o负载元件是动态元件，要求具有长期的稳定性能、抗腐蚀性能和可靠的质量。Weight围护元件围护元件（阀体）（阀体）o围护元件形成调压器的封闭的空间。围护结构的主要作用是：o -与管道的物理连接物；o -对作用元件的机械保护；o -对其它功能元件和附件的机械支撑。o围护元件是静态元件，要求具有长期的稳定性能和抗腐蚀性能。调压器的受力平衡（直接作用式调压器）调压器的受力平衡（直接作用式调压器）o受力原理：向下的力和向上的力的处于平衡状态的要求-燃气需求量的变化决定下游管网压力的变化-向上的力的增大或减小-阀口开度的变化+向下的作用力：弹簧力+入口压力X阀口截面积连接到下游管道的信号管向上的作用力：出口压力X皮膜截面积+出口压力X阀口截面积+=调压器力平衡分析调压器力平衡分析调压器皮膜的受力处于平衡状态Pe=100 PsigPa=10 Psig皮膜面积=10 In2FD=(P2)(AD)=(10 Psig)(10 In2)=100 Lb100 LbFw=100LbFD=100Lb皮膜调压器力平衡分析调压器力平衡分析o调压器皮膜的受力平衡被打破，下游需求增大，压力下降。Pe=100 PsigPa=9 Psig皮膜面积=10 In2FD=(P2)(AD)=(9 Psig)(10 In2)=90 Lb100 LbFw=100LbFD=90Lb固定的重量会导致钟摆皮膜调压器力平衡分析调压器力平衡分析o再平衡Pe=100 PsigPa=10 Psig皮膜面积=10 In2调节弹簧有利于消除钟摆，尽快达成新的平衡与大气连通调压器力平衡分析调压器力平衡分析FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FSFD皮膜皮膜FD=(10 Psig)(10 in2)=100 LbK=弹性系数=使弹簧的高度压缩或拉升1inch所需要的力FD=(9 Psig)(102)=90 LbFs=(100 Lb/In)(X)=90 LbK=.9 Inch 压缩量弹簧高度回复量=1-.9=.1 Inch因此皮膜向下移动.1 InchFS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD 调压器力平衡分析调压器力平衡分析Pe=100 PsigQ=200 SCFHPa=9 Psig1 InchesFS=90 LbFD=90 Lb.1 调压器压力特性调压器压力特性P2Psig0 50111098200300500理想的压力曲线实际的压力曲线P1=100 psig理想的调压器：出口压力不随流量的变化而改变流量 scfhP2Psig0-50111098200300500理想的压力曲线P1=100 psig400使用轻型弹簧适用重型弹簧 调压器压力特性调压器压力特性使用轻型弹簧任何情况下，尽可能使用轻型弹簧。流量 scfh当 P2 降至 9 时FD=P2 x AFD=10 x 10-100 LbFD2=9 x 11=99 Lb弹簧的作用力仅改变 1 Lb因此阀口的移动量很小FD2FD1A=11 In.2A=10 In.2皮膜对压降的影响调压器参数o调压器关闭压力调压器关闭压力o-达成完全关闭的压力；o -零流量时的压力。o调压器临界流量调压器临界流量o-给定作用元件（阀瓣/阀口）的最大流量；o -取决于前端压力Pe和阀口尺寸。调压器盲区及临界流量调压器盲区及临界流量P2psig111098理想的压力曲线实际的压力曲线P1=100 psig盲区临界流量经验：在满足流量的前提下，尽可能使用小口径阀口。流量 scfh505000 压力信号取样点压力信号取样点Pe=100 Psig取压点P1=100 Psig流速流速In流速OutVena Contracta（静脉曲张）静脉曲张）P2=10 PsigPa=10 Psig 取压点对压力控制精度的影响取压点对压力控制精度的影响P2Psig0-50111098200300500P1=100 psig400BoostNo boost理想的压力曲线增加取压点距离 出口压力范围受限制出口压力范围受限制 10%-20%的压力偏移的压力偏移+最大出口压力 最大的向上的作用力能够平衡掉由弹簧和入口压力X阀口截面积产生的向下的作用力 弹簧的作用力受限于弹簧规格.同时，皮膜的直径是不可变得.因此，直接作用是调压器的出口设定压力范围是受限制的向上的作用力：出口压力X皮膜截面积+出口压力X阀口截面积 正作用式正作用式 反作用式反作用式直接作用式调压器o优点o -结构简单o -响应速度快o -成本低o缺点o -调压精度较低o -压力控制范围窄o -流通能力较小o -由于受皮膜尺寸的限制，难以做到大规格的阀体o应用o -小型区域压力调节o -工商业及公福用户压力调节o -直燃设备o -工矿企业 指挥器作用式调压器指挥器作用式调压器o调压器的设计取决于对其技术特性的定义，通常要考虑到以下特性：o 调压精度o 流通能力o 盲区o 响应速度o 成本+=连接到下游管道的信号管调节压力来自於指挥器向下的作用力：调节压力X皮膜截面积+入口压力X阀口截面积向上的作用力：出口压力X皮膜截面积+出口压力X阀口截面积向下的力和向上的力的处于平衡状态的要求-燃气需求量的变化决定下游管网压力的变化-向上的力的增大或减小-阀口开度的变化 PePa 大气排气型大气排气型大气排气型优缺点大气排气型优缺点o大气排气型大气排气型o优点o -压力控制精度高o -出口压力范围大o -流通能力大o缺点o -对外排气比较危险o -对外排气有浪费o -成本高P1下游排气型下游排气型下游排气型优缺点下游排气型优缺点o优点o -压力控制精度高o -出口压力范围大o -流通能力大o缺点o -响应速度慢o -成本高 下游排气下游排气 双作用式双作用式 下游排气下游排气 轴流式（轴流式（IGA）轴流式调压器优缺点o优点o -很高的调压精度o -很宽的压力控制范围o -流通能力大o -能够做到较大的阀体尺寸o -比压力调节阀便宜o缺点o -响应速度慢o -成本高o应用o -地区型分输压力调节o -城市门站o -燃气透平o -大型直燃设备o -大型工矿企业 调压器基本特性与相关标准-标准-精度-压力控制与流通特性基础标准基础标准欧洲欧洲 EN 334法国 Gaz de France approval 德国 DVGW approval (DIN 3380/3381)荷兰 Gasunie approval意大利 Snam/Italgas (UNI-CIG)英国 British Gas approval BS西班牙 Gas Natural approval (UNE 60402/60403)调压器没有通用的国际标准 本地客户的要求、相竞争的产品、本地标准以及本地的法规要求均可以作为调压器的设计条件。中国中国 GB 16802 CJ274-2008主要定义及符号主要定义及符号oPe=入口压力(1 bar=105 Pascal=14,5 psig)oPa=出口压力o标准状况=绝对压力为 1,01325 bar 且 t=15C（欧洲或北美）o 或 t=20C（中国）oQ=流量范围(1 m/h=35,1 SCFH)oPas=出口压力设定值oPf=关闭压力。流量Q=0时的压力oWh=弹簧的可设定压力范围 oWa=调压器的可设定压力范围 oRG(AC)=精度等级，最大的出口压力波动许可范围oSG=关闭压力精度等级，Pf 与 Pas之间许可的最大压差oSZ=关闭压力等级范围，Qmin/Qmax 时的SG的%oKG/CG=流量特性压力范围与等级压力范围与等级 Class Pzul(bar)ClassPzul(bar)PN 1616 ANSI 15019,2PN 2525 ANSI 30051PN 4040 ANSI 600 102PN 6464PN 100 100Pzul=最大允许工作压力(入口压力)调压精度调压精度0Pas流量范围出口压力理想的调压器能够满足不管入口压力如何变化，当流量从 0 增加到 时，均能保持出口压力的稳定。285 315 Pas=300Pf=330 Pa in mbarQmin=10%of QmaxAC5 AC5SG10Qmax Q in m/h临界点SZ 调压精度调压精度 调压精度等级调压精度等级 RG(#)class允许的压力偏移设定压力的%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 关闭压力精度等级关闭压力精度等级 SG class允许的压力偏移设定压力的%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 mbar 关闭压力等级范围关闭压力等级范围 SZ class 限制值限制值%Qmax/QminSZ 2,5 2,5%SZ 5 5%SZ 10 10%SZ 20 20%调压器流量特性系数调压器流量特性系数 Cg调压器的流量特性系数Cg 或 Kg主要用于调压器的选型计算。Cg值 调压器阀口全开时，压力为1个标准大气压、温度为15 C、相对密度为0.6的天然气的通过量（Sm3/h)。对于英制单位，则为调压器阀口全开时，压力为psia、温度为60 F、相对密度为0.6的天然气的通过量（SCFH)。调压器流量计算调压器流量计算按照EN334 6.2的规定，调压器流量计算可按以下方式（误差10%）：低于临界点 Pe/Pa2Q=Cg13.15d(te+273)Pa(Pe-Pa)大于临界点 Pe/Pa2Q=Cg Pe 213.15d(te+273)式中：Q 流量范围(Sm3/h)Pe 入口压力(bar abs)Pa 出口压力(bar abs)Cg流量特性系数te 入口侧气体温度(C)d气体相对密度(天然气为 0.6)调压器实例（直接作用式）调压器实例（直接作用式）调压器实例（直接作用式）调压器实例（直接作用式）-国产调压器实例（间接作用式）调压器实例（间接作用式）调压器实例（间接作用式轴流式）调压器实例（间接作用式轴流式）切断阀实例楼栋调压箱国产区域调压柜2+0调压撬1+1调压撬锅炉用调压柜撬装调压器集成场站调压撬集成场站调压撬分离器汇管及收发球装置谢谢大家！2012、2