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第五章燃气设备,第一节燃气储罐一、低压储罐二、高压储罐第二节燃气的压力调节与计量一、调压器工作原理二、调压器的种类三、调压器的选择四、燃气调压站五、燃气调压箱,第三节燃气的压送一、燃气压缩机二、压缩机的选型三、压缩机台数的确定P114四、压缩机室布置五、压缩机的工艺流程第四节燃气门站和储配站一、门站二、低压储配站,第一节燃气储罐,燃气储罐是燃气输配系统中常用的储气设施之一.燃气储罐的应用可调节气源供气的均匀性与用户用气不均匀性之间的矛盾,改善供气管网的运行工况。一、低压储罐储罐的工作压力一般在5KPa以下，储罐容积随储气量的变化而变化，而储气压力基本稳定。1.湿式储罐P113图5-1，也称螺旋罐。特点：罐体可升降，容积可变化，燃气压力有波动。出口燃气含水分高（水封）。对地基要求高，占地面积大。（自重大）,2.干式储罐P114图组成：外壳、活塞、底版、顶板常用的干式曼型储罐见P100图，活塞随燃气的进出在壳体内升降。活塞与壳体间的密封采用油封。可自动控制。燃气压力由活塞自重与在活塞上面增加的配重所决定。特点：压力稳定，气体干燥占地面积小，地基处理简单(自重轻)两种罐的比较见P114表5-1可以看出低压干式罐与低压湿式罐相比有很多优点，所以干式罐是低压储气的发展方向目前国内应用较多的低压干式罐是曼型干式储罐。常用的公称容积有1万m3，5万m3和10万m3等。,二、高压储罐p115高压储罐的几何容积固定，储气量变化时，储气压力相应变化。按形状分可分圆筒形和球型两种,圆筒形储罐制作方便，耗钢量相对较大。（小规模储气）球形储罐制作麻烦，耗钢量相对较小。二者均为压力容器，都需要设置安全阀。,高压储罐储气量计算及容积利用系数有效容积：式中，V储气罐的有效储气容积，m3；Vc储气罐的几何容积，m3；P最高工作压力，MPa；Pc最低允许压力，MPa，其值取决于罐出口处连接的调压器最低允许进口压力；Po大气压，MPa；容积利用系数P102（5-2）,返回,第二节燃气的压力调节与计量,一、调压器工作原理燃气供应系统的压力工况是利用调压器来控制的，调压器的作用是根据燃气的需用情况将燃气调至所需不同压力。调压器通常安装在气源厂，分配站，输配管网和用户处。在燃气输配系统中，所有调压器均是将较高压力降至较低的压力，并能随燃气用量的变化自动的保持其出口压力稳定。因此，调压器是一个降压的设备。,调压器一般均由感应装置和调节机构组成。起工作原理图见P117图5-5。感应装置的主要部件是敏感元件，如薄膜等。调节机构是各种形式的节流阀。出口压力的变化通过薄膜使节流阀移动。调节进气量以保证供压稳定。,返回,p117图5-5中P1为调压器进口压力，P2为设定的出口压力，N为气体作用在薄膜上的力N=P2Fa（5-3）Fa薄膜有效面积，m2；N燃气作用在薄膜上的力，N。调节阀门的平衡条件可近似的认为N=W（式中W为重块的质量），此时阀门的开启度维持一定，不变化。,返回,二、调压器的种类p118按调节形式分为：直接作用式间接作用式按使用对象分为：区域调压器专用调压器用户调压器按进出口压力分为：高高压调压器，中中压调压器高中压调压器，中低压调压器高低压调压器，低低压调压器,(一)、直接作用式调压器p118直接作用式调压器只依靠敏感元件（薄膜）所感受的出口压力的变化移动阀门进行调节，不需要消耗外部能源，敏感元件即传动装置的受力元件。常用的有：液化石油气调压器，拥护调压器及各类低压调压器。1.液化石油调压器常用的YJ0.6型液化石油气减压气，是国产的一种小型家用调压设备，其构造见p118图5-6,2.用户调压器用户调压器适用于集体食堂，饮食服务行业，用户不大的工业用户及居民点。它可以直接与中压管道相连，燃气减至低压后送入用户。其结构图见P119图5-7优点：体积小，重量轻，性能可靠，安装方便。它在结构上克服了液化石油气调压器的缺点。,(二)、间接作用式调压器间接作用式调压器的敏感元件和传动装置的受力元件是分开的。当敏感元件感受到出口压力的变化后，使操纵机构（指挥器）动作，接通外部能源或被调介质（压缩空气或燃气），使阀门动作。由于多数指挥器能将所受力放大，所以，出口压力的微小变化，也可导致调节阀动作，因此间接作用式调压器的灵敏度比直接作用式高。,返回,三、调压器的选择（一）选择时的考虑因素p120（1）流量(重要参数）工程上，为保证调节阀出口压力的稳定，不应在小于最大流量10%的情况下工作，一般在最大流量的20%80%之间使用。（2）燃气种类(类型、材料）（3）调压器进出口压力(类型、尺寸）（4）调节精度（偏差与额定值之比）5%15%（5）阀座形式（柔、硬）（6）连接方式（螺纹、法兰）,（二）选择方法常按厂家产品样本选择调压器，样本给出了不同型号下的气流通过能力、压降、出口压力、气体密度。是按某种特定气体（如空气）在一定和下实验得出的，使用时要换算到燃气所在的状态。（106）由此求得调压器的燃气最大通过能力max。调压器的计算流量，按其所承担的管网计算流量p的1.2倍确定。选型时使1.2pmax即可。,四、燃气调压站p121调压站在城市燃气管网系统中是用来调节和稳定管网压力的设施。调压站适用于规模大、进口压力较高（P0.4Mpa）且需遥控调度的调压的场所。一般高压次高压；次高压中压调压装置宜设在调压站内。（一）调压站的选址力求布置在燃气负荷中心，或近大用户。尽可能避开城市繁华地段，主要道路，重要建筑物。调压站与其它建筑物，构筑物的水平间净距应符合P122表5-2之规定,（二）调压站的组成及工艺流程1.调压站的组成，调压站通常由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管、以及测量仪表等组成。有的调压站除了调压之处，还需对燃气进行计量，称为调压计量站。区域调压站布置图见P122图5-9。,（1）阀门,（2）过滤器,（3）安全装置。（4）调压器（5）旁通管,（4）,（5）,（1）阀门切断燃气用，敞开，检修，事故时关闭。位置：调压站进口及出口必须设置。距调压站10m以外的进出口管道上也应设置阀门。（2）过滤器。作用：清除燃气中央带的悬浮物杂质。位置：调压器入口处。（3）安全装置。（4）调压器（5）旁通管,（5）,（4）,（5）,2.调压站的工艺流程P108图510高压燃气入口阀门过滤器带安全阀的调压器流量计出口阀门管网,（三）调压站的运行管理调压站是燃气输配系统重要组成部分，管理维修要制度化，经常化。该站通常无人看管，需要在调压器进行出口处安装自记压力计，记录13天内压力变化情况，用以了解调压器的工作情况，在日常更换压力记录纸时（换气进入），对设备及附件进行检查。调压站内的测量和控制仪表需定期校验,调压器定期检查和清洗。,返回,五、燃气调压箱p109当燃气直接由中压管网经用户调压器降至燃具正常工作所需的额定压力时，可将用户调压器装在金属箱中挂在墙上，故亦作燃气调压箱。特点：节材、节地、便于施工，供气压力稳定。区域性调压器多为落地式的。其与建筑物构筑物的水平净距应符合表5-2的规定。落地式调压器应单独设置在钢筋混凝土基础上。箱底距地坪高度宜为0.3m。箱体体积大于1.5m3时，应有爆炸泄压口。箱体均设自然通风口，调压箱四周宜设护栏及雨罩。,六、燃气的计量p110燃气的生产、经营、管理以及消费等活动，都必须依据计量仪表的测量值进行核算及结算。燃气计量含有燃气供需流量和总量的测定计量（产量、供量、销量及购量）。主要是流量测量。根据物量单位有以下三种计量单位：体积计量单位：流量符号立方米/小时总量符号立方米质量计量单位：质量符号千克/小时总量符号千克热值计量单位：热值符号千焦/立方米,(一)容积式流量计依据流过流量计的液体或气体的体积在测定流量。如膜式计量表适用燃气用量不大的用户。(二)速度式流量计原理：叶轮转速与流量成正比（V与Q成正比）测量范围宽、计量性能好、应用广泛。(三)差压式流量计（节流流量计）工业上用得最广。(四)涡衔式流量计无运动部件、稳定性较好、精度高。,返回,第三节燃气的压送,一、燃气压缩机压缩机的总类很多，按工作原理可分为两大类：（一）活塞式压缩机（1）工作原理：在活塞式压缩机中，气体是依靠在汽缸内做往复运动的活塞进行加压的。图5-14是单级压缩机的示意图。（P112）,吸气过程4-1左右开启进气关P1T1不变m增压缩过程1-2右左和关状态变为P2T2m不变排气过程2-3右左开启排气关P2T2不变m减,单级压气机的工作示意图压气机的工作过程分为三个阶段：吸气、压气、排气。在这三个过程中，只有在压缩过程气体的状态发生了变(vTp)，而在吸气、排气过程中，只是气体的质量迁移，热力状态不发生变化。只有1-2压缩过程才是闭口系统的热力过程。压缩过程中，终压与初压之比称为升压比:=p2/p1,压缩机的排气量，常指单位时间内，压缩机最后一级排出的气体量，换算成第一级进口状态时的气体体积值。单位常用m3/min、m3/h。（2）特点P112效率高，对压力的适应范围大输气量小，且不连续，气体可能被缸内的润油污染当气体压力高时，需要多级压缩（串联）（开启比有限制）还要有中间冷却装置，以降低能耗,（二）离心式压缩机P113图1.工作原理：当原动机传动轴带动叶轮旋转时，气体被吸入并以很高的速度被离心力甩出叶轮而进入扩压器中。在扩压器中，由于通道变宽，气体部分动能转变为压力能速度随之降低而压力提高。这一过程相当于一级压缩，当气流接着通过弯道和回流器经第二道叶轮的离心力作用后，其压力进一步提高，又完成第二级压缩。这样，依次逐级压缩，一直到达规定的额定压力，同轴上安装的级数最多不超过12级，在出口压力相同的条件下，提高压力所需的动力大致与吸入气体的密度成正比。,2.特点优点：排气量大，连续而平稳;机壳内不需润滑，排出的气体不被污染；机器外形小，占地少；设备轻，易损件少，维修费低；转速高，可直接和电动机或汽轮机连接，传动效率高。缺点：局部阻力较大，效率比活塞式压缩机低，有喘振现象,3.离心压缩机使用中的异常现象喘振喘振又叫飞动，是离心式压缩机的一种特殊现象。任何离心式压缩机按其结构尺寸，在某固定的转数下，都有一个最高的工作压力，在此压力下有一个相应的最低流量。当离心式压缩机出口的压力高于此数值时，就会产生喘振。见P133图5-16发生喘振时，机组开始强烈振动，伴随异常的吼叫声；(周期性的)和机壳组相连的进出管线也随之发生较大的振动；入口管线的压力表和流量计发生大幅度的摆动；严重时，破坏压缩机造成事故。,返回,二、压缩机的选型选型时,压缩机排气量和排气压力必须和管网的负荷及压力相适应,同时在设计中还必须考虑将来的发展.各种类型压缩机目前所能达到的排气量的大至范围如P114图5-17.从图中可以看出高排气压力时宜选用活塞式,高排气流量时,宜选用离心式.通常在燃气输配系统中,最常用的压缩机是活塞式压缩机;而远距离输气干管的压气站中常用离心式的。,如果输气系统负荷较大(流量大)宜选用大排气量的压缩机，若选用多台小排气量的压缩机组，会增加压缩机的建筑面积及机组的维修费用。通常一个压缩机室内相同排气量的压缩机不超过5台。在负荷波动较大的压缩机室，可以选用排气量大小不同的机组，大流量时用大机组，小负荷时用小机组，但不宜超过两中规格。,返回,三、压缩机台数的确定P114压缩机型号确定后,其台数可按下式计算:式中：n压缩机工作台数Qp压缩机室的设计排量，m3/hQg压缩机选定后工作点的排量m3/hK1压缩机允许误差系数；通常K1=0.95K压缩机并联系数，新建K=1Kv体积校正系数,Kv=（1+）+(273+)(+p)式中：Kv-体积校正系数d1压缩机设计入口燃气含湿量，kg/Nm3t1压缩机设计入口燃气温度，p1压缩机设计入口燃气压力，Pap建站地区平均大气压（Pa）备用台数：若采用计算流量（最大排气量）计算，则n=1-5台时备用1台；若采用平均流量计算，则n=1-2台时，备用1台n=3-5台时，备用2台压缩机总台数=工作台数+备用台数,返回,四、压缩机室布置1压缩机在室内宜单排布置（双排时两排净距2m）2室内主要通道一般不应小于1.5m3室内应留有适当的检修场地，并选用适合的起重吊车4压缩机之间的净距及压缩机和墙之间的距离不应小于1.5m5对于有卧式设备的机室，应考虑抽出其部件抽出检修时所需的空间。6辅助设备的位置应便于操作，不妨碍门、窗的开启并不影响自然采光和通气。,7压缩机室的高度1）当不设置吊车时，净高不低于4m.2）有吊车时净高不低于H1H5之和H1H2由起吊设备定H3H5又被起吊设备定若设备较大时，为方便操作节省占地，可双层布置，主要设备在第二层（操作层）（压缩机、电机、变速器）辅助设备在底层（冷却器、润滑油系统、进出口管道）,H1,H2,H4,H3,H5,H1,五、压缩机的工艺流程p115以活塞式压缩机室为例，其工艺流程图见P116图低压燃气过滤器压缩机中间冷却器二次压缩最终冷却器油分离器储罐或干管,返回,第四节燃气门站和储配站p116,门站和储配站一般具有接收气源来气，控制供气压力、气量分配、计算等功能。当接收长输管线来气并控制供气压力，计量时称之为门站。是连接城镇用户与长输管线的节点，对长输管线来将门站是终点站。,返回,一、门站P117图5-19所示是天然气为气源的门站，工艺流程为：在用气低峰时：干线高压来气一级调压高压球罐二级调压城镇用户网在用气高峰时：干线高压来气一级调压高压球罐二级调压城镇管网,二、低压储配站1.当城镇采用低压气源，而且供气规模又不是特别大时，燃气供应系统通常采