1、燃氣調壓器場站內的重要設備 在此我們將討論在此我們將討論o 概述o 調壓器分類o 調壓器基本原理o 調壓器主要元件o 調壓器受力分析o 調壓器技術特性及其影響因素o 調壓器型式與分類o 調壓器標準與技術特性指標o 調壓器流量計算o 調壓器實例調壓器的定義調壓器的定義o調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定的裝置。o調壓器應能夠：o 1、將上游壓力減低到一個穩定的下游壓力；o 2、當調壓器發生故障時應能夠限制下游壓力在安全范圍內。 為什么需要調壓器為什么需要調壓器o理想的燃氣供應系統將氣體從井口輸送到最終用戶不需要調壓器；o 這樣的理想供應系統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 這樣的系統實際上不可能存在，為此，相應的裝置-調壓器-應運而生。調壓器的功用調壓器的功用o調壓器最大的功用是保持燃氣在使用時有穩定的壓力，從而保證燃氣用具得到穩定的燃空比（燃氣與空氣的配合比例）；燃氣供應系統中使用調壓器將氣體壓力降低并穩定在一個能夠使氣體得到安全、經濟和高效利用的適當水平上。調壓器基本原理o調壓器的功用是當入口氣體壓力和流過的氣體流量發生變化時，保持出口壓力的穩定。調壓器調壓器入口壓力出口壓力不斷變化的氣體消耗量調壓器調壓器出口壓力不斷變化的氣體消耗量不斷變化的管網壓力調壓器分類調壓器分類 o調壓器的種類較多，可以從適用壓力

3、、用途、作用原理上加以區分。o一、按壓力劃分一、按壓力劃分o為了明確表示調壓器的壓力性能，根據調壓器的進口壓力與出口壓力的級別加以區分，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按用途或供應對象加以區分，分為：o1. 區域調壓器區域調壓器o用于供應某一地區的居民用戶或企事業單位用戶的調壓器，稱為區域調壓器。在三級制供氣城市中，一般為高中壓、中低壓調壓器。o2. 專用調壓器專用調壓器o調壓器的設置是專供某一單位的特殊需要而設置，如玻璃廠、冶煉廠等大型工業用戶，他們一般需要高于區域

4、供應壓力的氣源，因此必須為它們設置專用調壓器。o3. 用戶調壓器用戶調壓器o用戶調壓器是一種小型調壓器，一般用于一幢樓或一戶居民。這主要用于高、中壓供氣系統。民用液化石油氣的減壓閥也是一種用戶調壓器。用戶調壓器一般分為高低，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節。敏感元件就是傳動裝置的受力元件，使調節閥門移動的能源是被調介質。o通俗講，直接作用式調壓器就是直接依靠調壓器薄膜所感受的出口壓力的變化，來移動閥門和進行調節。使閥門移動和調節的能量，是被調燃

5、氣的壓力。直接作用式調壓器工作原理圖 間接作用式調壓器工作原理圖 o間接作用式調壓器是當出口壓力變化時沒，使操縱機構（指揮器）動作，接通能源（或給出信號），使調節閥門移動。它的敏感元件（即感應出口壓力的元件）和傳動裝置（即受力動作并進行調節的元件）是分開的。o通俗講，間接作用式調壓器就是多了一個指揮器部分。指揮器與調壓器結果相似，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，從而加快調壓器的動作，提高調壓器的精度和靈敏度。 間接作用式調壓器間接作用式調壓器： 直接作用式調壓器直接作用式調壓器詳細解說詳細解說o調壓器的設計取決于對其技術特性的定義，通常要考慮到以下特

6、性：o 壓降及導致壓降的原因o 盲區或調壓器如何關閉o 臨界流量及其與調壓氣供氣能力的關系o 動作方式及其與調壓精度的關系調壓器的五個基本元件調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）在感應元件的驅動下，對氣體給出可變的約束。閥口的開度基于調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，閥口關閉。o主閥桿的動作頻率取決于閥口的開/關頻率。o作用元件要求具有長期的穩定性能、密封性能和可靠

7、的質量。感應元件感應元件 （皮膜）（皮膜）o感應元件（皮膜）用以測量下游工況壓力與要求的壓力之間的差異，感應元件的任何變動度將導致作用元件產生相應的動作。o感應元件是動態元件，要求具有長期的穩定性能、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。感應元件（皮膜）持續比較負載元件給出的調節力和經信號管傳遞來的下游壓力，從而將得出的動作指令（打開或關閉）傳遞給作用元件閥瓣，經一定周期的動態過程，兩者趨向協調，閥瓣趨向穩定。o負載元件是動態元件，要求具有長期的穩定性能、抗腐蝕性能和可靠的質量。Weight圍護元件圍護元件 （閥體）（閥體）

8、o圍護元件形成調壓器的封閉的空間。圍護結構的主要作用是：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圍護元件是靜態元件，要求具有長期的穩定性能和抗腐蝕性能。調壓器的受力平衡（直接作用式調壓器）調壓器的受力平衡（直接作用式調壓器）o受力原理：向下的力和向上的力的處于平衡狀態的要求 - 燃氣需求量的變化決定下游管網壓力的變化 - 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+=調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析

9、調壓器皮膜的受力處于平衡狀態Pe = 100 PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2FD = (P2)(AD) = (10 Psig)(10 In2) = 100 Lb100 LbFw=100LbFD=100Lb皮膜調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析o調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壓器力平衡分析調壓器力平衡分析o再平衡Pe = 100

10、PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2調節彈簧有利于消除鐘擺，盡快達成新的平衡與大氣連通調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析FS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FSFD皮膜皮膜FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 LbK = 彈性系數 = 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 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析Pe = 100 PsigQ = 200 SCFHPa = 9 Psig1 InchesFS = 90 LbFD = 90 Lb.1 調壓器壓力特性調壓器壓力特性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 調壓器壓力特性調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壓器參數o調壓器關閉壓力調壓器關閉壓力o- 達成完全關閉的壓力；o - 零流量時的壓力。o調壓器臨界流量調壓器臨界流量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。 調壓器盲區及臨界流量調壓器盲區及臨界流量P2psig111098理想的壓力曲線實際的壓力曲線P1 = 100 psig盲區臨界流量經驗：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閥口截面積產生的向下的作用力

14、 彈簧的作用力受限于彈簧規格 . 同時，皮膜的直徑是不可變得 .因此，直接作用是調壓器的出口設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壓器o優點o - 結構簡單o - 響應速度快o - 成本低o缺點o - 調壓精度較低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，難以做到大規格的閥體o應用o - 小型區域壓力調節o - 工商業及公福用戶壓力調節o - 直燃設備o - 工礦企業 指揮器作用式調壓器指揮器作用式調壓器o調壓器的設計取決于對其技術特性的定義，通常要考慮到以下特性：o

15、調壓精度o 流通能力o 盲區o 響應速度o 成本+=連接到下游管道的信號管調節壓力來自於指揮器向下的作用力：調節壓力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的要求 - 燃氣需求量的變化決定下游管網壓力的變化 - 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缺點大氣排氣型優缺點o大氣排氣型大氣排氣型o優點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、氣型優缺點下游排氣型優缺點o優點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）軸流式調壓器優缺點o優點o - 很高的調壓精度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 - 比壓力調節閥便宜o缺點o - 響應速度慢o - 成本高o應用o - 地區型分輸壓力調節o - 城市門站o - 燃氣透平o - 大型直燃設備o - 大型工礦企業 調壓器基本特性與相關標準- 標準- 精度- 壓力控制與流通特性基礎標準基礎標準歐洲歐洲 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) 調壓器沒有通用的國際標準 本地客戶的要求、相競爭的產品、本地標準以及本地的法規要求均可以作為調壓器的設計條件。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 = 出口壓力設定值oPf = 關閉壓力。流量Q=0時的壓力oWh = 彈簧的可設定壓力范圍 oWa = 調壓器的可設定壓力范圍 oRG(AC) = 精度等級，最大的出口壓力波動許可范圍oSG = 關閉壓力精度等級， Pf 與 Pas之間許可的最大壓差oSZ = 關閉壓力等級范圍，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) 調壓精度調壓精度0Pas流量范圍出口壓力 理想的調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定。285 315 Pas=300Pf =330 Pa in mbarQmin = 10% of QmaxAC5 AC5SG10Qmax Q in m/h臨界點SZ 調壓精度調壓精度 調壓精度等級調壓精度等級 RG(#) class允許的壓力偏移設定壓力的%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 關閉壓力精度等級關閉壓力精度等級 SG class允許的壓力偏移設定壓力的%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