燃气锅炉和直燃机专用调压器的选型设计.docx

文章编号: 167226413 (2004) 0220041202燃气锅炉和直燃机专用调压器的选型设计李军, 姚欣(太原市煤气公司, 山西 太原 030024)摘要: 分析了燃气锅炉和燃气直燃机的用气特点, 将直接作用式与其它几种常用调压器相比较, 阐述了直接作用式调压器作为专用调压器的优势。关键词: 燃气锅炉; 直燃机; 调压器; 设计中图分类号:t k 174文献标识码:a111 燃气供应系统组成目前, 市场上燃气锅炉、 直燃机一般采用较为精 密的进口燃烧机提供热源, 燃气供应系统由两部分组 成。 一部分属于燃烧器自带的附属设备, 它由两个主 电磁阀 (其中后一个带有稳压装置)、一个流量调节阀、两个点火电磁阀、 点火调节器、 球阀、 节流孔板、 防 回火装置、 整流板及稳焰板等组成; 另一部分属于燃 气供应企业提供的设备, 由燃气调压器、 过滤器、 手 动阀门、 超压切断阀、 放散阀、 压力表等组成。 其燃 气供应系统组成见图 1。0 引言近年来, 燃气锅炉和燃气直燃机数量的迅速增长 大大拓展和丰富了传统燃气应用的概念, 同时由于此 类用气设备自身的特点, 也对过去燃气供应的方式提 出了新的挑战。 传统的燃气供应主要是围绕城市居民炊事用气而进行的, 而燃气锅炉、 直燃机对燃气供应 在压力、流量、可靠性等方面与灶具有着显著的区别, 笔者就此问题, 探讨在燃气供应中起重要作用的燃气 调压器的选型设计。1 燃气锅炉和直燃机燃气供应系统组成及特点图 1燃气供应系统组成图11212燃烧机要求稳压精度高 对燃气锅炉和直燃机而言, 当炉膛内的火焰长度112燃气供应系统的特点及要求11211燃烧机的用气压力高、 耗气量大 由系统图可看出, 当燃气管道口径一定时,供应压力直接决定燃烧机的输入气量 (n m 3 h ) ,燃气即燃达到炉膛允许最大长度时, 其机组的供热量或制冷量最大,火焰变短时机组的供热量或制冷量将不足, 长烧机的功率 (kw ) , 而燃气供应压力主要取决于燃气调压器的工作。 一般锅炉、 直燃机用户的最大耗气量 都 在 300n m 3 h 以上, 要求燃气供应压力为 5k p a12k p a, 远远高于灶前的 0175k p a 115k p a。常见的雷诺调压器难以提供所需压力。度超过炉膛允许最大长度时, 将对炉膛后部烟室的安全和炉膛使用寿命造成不良影响。 因此, 机组调试完 成时 (即达到最大供热量或制冷量) , 燃气调压器的出 口压力应稳定在调试时的设定值, 即调压器的出口压 力减去经过过滤器、 主电磁阀、 流量调节阀、 整流板收稿日期: 2003212230作者简介: 李军 ( 19752) , 男, 山西省长治市人, 助工, 1998 年毕业于武汉城市建设学院, 本科; 姚欣 ( 19772) , 女, 河北省徐水县人, 技术员, 2001 年毕业 于太原理工大学, 大专。42机 械 工 程 与 自 动 化2004 年第 2 期和管路阀门的压降后, 仍能使大、 小火各个阶段均能在稳焰板上保持相对稳定的燃烧压力。 调压精度的大 小直接对锅炉、 直燃机的效率和安全带来影响, 这就要求调压器有足够高的精度, 远远高于一般灶具对燃 气调压器的精度要求。11213燃烧机要求燃气供应量变化迅速 燃气锅炉和直燃机的燃气用量一般是突变型的,而针对居民用户的燃气供应是渐变型的。 大型燃烧机前大都装有电磁阀, 它只有全开和全关两个状态, 流 量由最大变为零或由零变为最大, 时间间隔特别短。间 接作用式调压器很难对这种流量突变作出及时的响 应, 如将其用做专用调压器, 在电磁阀突然开启时调 压器后压会出现大幅衰减现象, 在电磁阀突然关闭时 调压器后压又会出现急剧升高的现象。 这种压力突变 将对下游燃烧设备产生不良影响。 因此, 此类用户需 要调压器对流量变化响应非常快。11214燃烧机对供气系统的可靠性要求高 燃气锅炉和直燃机通常是连续工作, 要求调压器工作稳定可靠、便于在线维修, 当调压器发生故障时,能够根据设定的切断压力自动迅速切断调压器进口中 压煤气, 防止中压过流, 以保证专用调压站及用气设 施的安全。2 燃气专用调压器的选择考虑到燃气锅炉和直燃机用气特点, 在满足其用 气需求方面, 直接作用式调压器与其它类型调压器相比有较为明显的优势。 常用的主要是膜片和弹簧控制的直接作用式调压器, 其结构见图 2。阀瓣在弹簧作用下向下位移将阀开大, 促使流量增加进而使出口压力恢复; 反之, 如流量需求减少或进口 压力上升, 阀会自动关小, 从而维持出口压力不变。212直接作用式调压器的性能及选择 由直接作用式调压器的结构可以看出, 可通过更换调压器弹簧选择其出口压力范围 (该型调压器的出口压力范围为 018k p a 440k p a) 或利用调压器的开放 结构, 在较低压力时通过更换大的头部来保证调压器 的精度。 直接作用式调压器与其它类型调压器的性能比较见表 1。表 1 直接作用式调压器与其它类型调压器的性能比较由表 1 可以看出直接作用式调压器相对于其它调压器具有较高的调压精度; 而其关闭压力等级在正常 情况下也高于其它调压器。常规间接作用式调压器流量变化速度大于出口压力的变化速度, 往往造成中压供气, 如有安全防护装 置, 将造成超压切断, 影响燃气设备的正常连续工作。 而由直接作用式调压器结构可知, 其阀口的动作直接 由调压器出口压力控制, 反应速度快, 时间小于 1 s。所 以该种调压器应用在流量剧变的燃气锅炉和直燃机上 具有明显的优势。直接作用式调压器设有内装式紧急切断阀, 当发 生皮膜破裂等故障时, 将自动切断调压器的内部阀口, 防止燃气泄漏, 保护燃气站的安全。紧急切断阀可根据需 求设定切断压力, 切断精度可达1% , 且该调压器结构 简单, 工作稳定可靠, 发生故障时便于在线修理。3 实际使用效果太原市煤气公司 2000 年开始使用直接作用式调 压器, 三年来已有江南大酒店、山西国际贸易大厦、东大盛世华庭、奥林花园等 50 余家用户陆续采用直接作用式调压器供气, 运行安全正常, 用户反映良好。 现 已选定直接作用式调压器为燃气锅炉和直燃机的专用 调压设备。图 2 直接作用式调压器的结构图211工作原理 出口压力由引压管引入并作用在膜片上,参考文献:此力与1邓渊. 煤气规划设计手册 m . 北京: 中国建筑工业出版社, 1992.同济大学, 哈尔滨建筑工程学院. 燃气燃烧与应用 ( 第二 版) m . 北京: 中国建筑工业出版社, 1988.(英文摘要转第 44 页)膜片另一侧的弹簧力相平衡, 平衡位置决定了阀的开度, 从而有一定的流量。 运行中如流量需求增加或进 口压力下降, 调压器出口压力就会随之有所降低, 膜 片上所受燃气压力作用的力减小, 膜片及与其相连的2 1994-2015 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 类型 性能指标雷诺式 调压器t 型 调压器自力式 调压器直接作用式 调压器调压精度% ( 10 20)10 ( 5 10)5关闭压力精度%15 2520 25201044机 械 工 程 与 自 动 化2004 年第 2 期d21 =( (c-1) 3 d1 -23 m ) (c+ 1)p 轴 = (g - g 1 ) 8。式中: g 机车总重, g = 25104ng 1 簧下重量, g 1 = 4104n 。代入数值, 计算得 p 轴 = 216104n 。通过反复设置, 反 复计算, 观察各个参数对弹簧的影响, 最后初步确定 弹簧参数, 见表 1。表 1 初步确定的弹簧参数d2 = c in t (d21 )d z11 = c3 d1d z1 = c in t (d z11 ) d z21 = c3 d2d z2 = c in t (d z21 ) n1 = n 3 d zd z1 n2 = n 3 d zd z2p 1 = (d1 d) 23 p p 2 = (d2 d) 23 pfv1 = 83 p 1 3 d z1 33 n 1 80000d1 fv2 = 83 p 2 3 d z2 33 n 2 80000d2 h c1 = (n1 + 1) 3 d1h c2 = (n2 + 1) 3 d2p r in t 双圈圆弹簧参数计算结果44但是上述得到的弹簧参数只是满足公式计算的需要, 另对其参数进行优选, 最终确定的该弹簧参数见 表 2。表 2 最终确定的弹簧参数p r in t 外簧内簧p r in t 簧条直径: d1 = ; d1; d2 = ; d2; (mm ) p r in t 弹簧直径: d 1 = ; d z1; d 2 = ; d z2; (mm ) p r in t 工作圈数: n1 = ; n 1; n2 = ; n 2; (1) p r in t 工作载荷: p 1 = ; p 1; p 2 = ; p 2; (n ) p r in t 簧静挠度: fv1 = ; fv1; fv2 = ; fv2; (mm ) 通过上述程序, 只要输入弹簧中径、簧丝直径、工作 圈数及载荷, 就能初步算出单圈圆弹簧的参数, 通过单圈 圆弹簧的参数就能相应算出双圈圆弹簧的参数。上述输入数据中轴向载荷 p 轴 是通过以下计算得 到: 设全车每侧 4 个簧, 则每一圆簧的平均轴向载荷 p 轴 为:3结束语由于 t y 2f 轴箱弹簧的参数是在设计时运用计 算机进行了大量的比较、 计算及优化而得到的, 经过多次的试车,最大运行速度达到 100km h ,运行性能良好, 得到了用户的认可。ana ly s is an d d e s ign of w hee lboxspr in g of ty 2f ca tenary w ork carl e i l in g- l in g(t a iyuan l o com o t ive and ro lling s to ck w o rk s o f cn r , t a iyuan 030009, c h ina)a bstrac t: w h ee lbo x sp r ing is th e k ey p a r t o f unde rf ram e and runn ing com po nen t s o f th e ca tena ry w o rk ca r, so it s p e rfo rm ance w ill effec t d irec t ly th e runn ing stab ility o n ve r t ica l d irec t io n and dynam ic fo rce o n t rack s o f th e ca r. so it is nece ssa ry to ca r ry o n ca refu l ca lcu la t io n and ana ly sis o f th e w h ee lbo x sp r ing, and w e can f ina lly de te rm ine th e sp ec if ica t io n s o f th e sp r ing th ro ugh g radua lly com p a r iso n and op t im izing.key words: ca tena ry w o rk ca r; w h ee lbo x sp r ing; ana ly sis(上接第 42 页)cho ice d e s ign of ga s regula tor f or ga s- f iredbo iler an d d irec t- f ired un itl i jun , yao x in(t a iyuan ga s com p any, t a iyuan 030024, c h ina)a bstrac t: t h is p ap e r ana ly se s ch a rac te r o f ga s2f ired bo ile r and d irec t2f ired un it o n u sing ga s. a cco rd ing to com p a r iso n o f d irec t ac t2ing regu la to r and o th e r regu la to r s, th e advan tage s o f d irec t ac t ing regu la to r is de sc r ibed.key words: ga s2f ired bo ile r; d irec t2f i