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燃气调压设备工作原理及操作使用培训 一 调压设备相关标准 常用术语 1 1GB50028 2006 城镇燃气设计规范 术语1 1 1调压装置 将较高燃气压力降低至所需的较低压力单元总称 包括调压器及其附属设备 1 1 2调压箱 柜 将调压装置放置于专用箱体 设于用气建筑物附近 承担用气压力的调节 包括调压装置和箱体 悬挂式和地下式箱称为调压箱 落地式箱称为调压柜 1 1 3调压站 将调压装置放置于专用的调压建筑物或构筑物中 承担用气压力的调节 包括调压装置及调压室的建筑物或构筑物等 1 1 4加臭剂 一种具有强烈气味的有机化合物或混合物 当以很低的浓度加入燃气中 使燃气有一种特殊的 令人不愉快的警示性臭味 以便泄漏的燃气在达到其爆炸下限20 或达到对人体许的有害浓度时 即被察觉 1 2GB27790 2011 城镇燃气调压器 术语1 2 1调压器公称尺寸 调压器进口的公称尺寸 表示调压器的结构尺寸 1 2 2公称压力 一个用数字表示的与压力有关的标示代号 为圆整数 指进出口法兰的公称压力 1 2 3额定出口压力 调压器出口压力在规定范围内的某一选定值 1 1 3调压站 将调压装置放置于专用的调压建筑物或构筑物中 承担用气压力的调节 包括调压装置及调压室的建筑物或构筑物等 1 1 4加臭剂 一种具有强烈气味的有机化合物或混合物 当以很低的浓度加入燃气中 使燃气有一种特殊的 令人不愉快的警示性臭味 以便泄漏的燃气在达到其爆炸下限20 或达到对人体许的有害浓度时 即被察觉 1 2GB27790 2011 城镇燃气调压器 术语1 2 1调压器公称尺寸 调压器进口的公称尺寸 表示调压器的结构尺寸 1 2 2公称压力 一个用数字表示的与压力有关的标示代号 为圆整数 指进出口法兰的公称压力 1 2 3额定出口压力 调压器出口压力在规定范围内的某一选定值 1 2 4静特性 出口压力随进口压力和流量变化的关系 1 2 5稳压精度 一族静特性线上 工作范围内出口压力实际值与设定压间的最大正偏差和最大负偏差绝对值的平均值对设定压力的百分比 1 2 6稳压精度等级 稳压精度的最大允许值乘以100 1 2 7关闭压力 调压器调节元件处于关闭位置时 静特性线上零流量处的出口压力 此时 从开始关闭点流量减少至零流量所用的时间应大于调压器关闭的响应时间 1 2 8关闭压力等级 实际关闭压力与设定压力之比的最大允许值乘100 1 2 9关闭压力区 每一相应进口压力和设定压力的静特性线上 在零流量与最小流量间的区域 1 3GB27791 2011 城镇燃气调压箱 术语3 1公称流量 在基准状态下 调压箱在最低进口压力 设定出口压力情况下可通过城镇燃气的最大流量 单位为m3 h 1 3 2旁通 由于特殊需要而设置的并联于供气管道的辅助气体通道 1 3 3安全装置 确保调压箱的出口压力不超过安全限度的装置 包括切断装置 放散装置 监控调压器等 二 调压器简介 2 1调压器是专指用于气体输送管道上的减压器 自动调节气体出口压力 使其稳定在某一压力范围内的装置 它具有阀门的特点 可以控制气体的的通断和节流 也具有自动控制元件的特点 它自身构成一个闭环控制系统 而且不需要其它的辅助能源 只取自气体本身的压力差 压力势能 作为操作能源 调压器的基本功能是 在将系统压力维持于某个可接受范围内的同时 还必须满足下游的流量要求 当流速较低时 调压器阀瓣靠近阀座 缩小通道以限制流量 当需求流量增加时 阀瓣远离阀座 增大其开度 增大流量 在理想情况下 调压器应能够在输送所需流量的同时 提供恒定的下游压力 从流体力学的观点看 调压器是一个局部阻力可以变化的节流元件 即通过改变节流面积 使流速及流体的动能改变 造成不同的压力损失 从而达到减压的目的 然后依靠控制与调节系统的调节 使阀后压力的波动与弹簧力相平衡 并在一定的误差范围内保持恒定 图1 图1中每个方块表示组成系统的一个环节 两个环节之间用一条带有箭头的线条表示其相互关系 线条上的文字表示相互间的作用信号 箭头表示信号的方向 调压器出口压力在此自调系统中称为被调参数 被调参数就是调节对象的输出信号 引起被调参数变化的因素就是用气量及进口压力的改变 统称为干扰作用 这就是作用于调节对象的输入信号 通过调节机构的流量就是作用于调节对象并实现调节作用的参数 常称为调节参数 当外界给一个干扰信号时 则被调参数发生变化 传给测量元件 测量元件发出一个信号与给定值进行比较 得到偏差信号 并被送给传动装置 传动装置根据偏差信号发出位移信号送至调节机构 使阀门动作起来 并向调节对象输出一个调节作用信号克服干扰作用的影响 从图1中可以看出 自调系统中的任何一个信号沿着箭头方向前进 最后又回到原来的起点 从信号的角度 这是一个闭环系统 系统的输出参数 被调参数经过测量元件又返回到系统的输入端 这种将输出信号又引回到输入端的做法叫反馈 而且这个反馈信号总是作为负值和给定值比较 因此又被称为负反馈 所以 压力的自调系统总是带有反馈的闭环系统 2 2调压器结构图及外形图示例直杆直接作用式调压器结构图 杠杆直接作用式调压器结构图 平衡阀芯直接作用式调压器结构图 间接作用式调压器结构图 间接作用式调压器外形图 图2 自力式调压器 不需要辅助能源而依靠调节介质本身所提供能源进行调节和稳压的调压器 自力式调压器的被调节量是出口压力 P2 干扰量是进口压力 P1 和流量 Q 2 3调压器的结构常分为两种型式 直接作用式和间接作用式 直接作用式调压器和间接作用式调压器主要的区别在于 直接作用式调压器的传感单元同时又是调节单元的执行元件 其变化是以出口压力P2的变化直接驱动的 而间接作用式调压器的传感单元和执行元件是各自单独的 调节单元的变化是以负载压力P3来驱动 三 直接作用式调压器 3 1直接作用式调压器是通过内信号管路或外信号管路来感应下游压力的变化 下游压力通过在传感元件 皮膜 上产生的力与加载元件 弹簧装置 产生的力来进行对比 移动皮膜和阀芯 从而改变调压器流通通道的大小 直接作用式调压器具有三个关键结构 调节单元 阀座 阀瓣 阀芯 阀座与阀瓣组合 传感单元 通常为皮膜加载单元 通常为一弹簧装置 或重物 图3 3 2作用关系 被控制量P2 增加 传感元件向上作用力 增加 阀座和阀瓣之间的距离 减小 被控制量P2 减小 传感元件向上作用力 减小 阀座和阀瓣之间的距离 增加 3 3调节单元 一般由阀座和阀瓣构成 它的作用是改变阀座和阀瓣之间的距离 从而改变了介质的流通面积 3 4负载单元 一般是由弹簧或重块构成 其弹力或重力作用在传感单元上 并且有使调节单元的阀座和阀瓣之间的距离加大的趋势 3 5传感单元 一般由膜片托盘构成 在出口压力P2的作用下产生与负载单元作用力相反的力 并且有使调节单元的阀座和阀瓣之间的距离减小的趋势 因此 改变加载载荷的大小可以调整通过调压器的流量 或者调整所期望的设定值 杠杆式直接作用式调压器平衡方程 式 P1 Ad P2 Am FJ K Ad 阀座 阀口 面积mm2P1 进口压力MPaFJ 弹簧负载力NFJ Px P 弹簧刚度N mm 弹簧的变形量mmAm 膜片有效面积mm2P2 出口压力MPaK 杠杆比L2 L 3 6静特性 P1和流量的变化将引起P2的变化 我们常把这种关系称之为调压器的静特性 静特性好的调压器其抗P1干扰能力强 P2 FJ Am Ad P1 K Am 从式 中我们看到为了要减小P1变化对P2的干扰 可以减小阀口面积 增大皮膜有效面积 增大杠杆比 这也是我们常常建议用户在流量能够满足的前提下尽可能选用较小的阀座的原因之一 改善调压器的静特性的方法 减小阀座直径 增大皮膜面积 增大杠杆比 虽然有助于改善调压器的静特性 但是其作用是有限的 应用也是有限制的 所以通常采用的办法是用平衡阀芯或双阀座来解决 阀杆在平衡阀芯处受力的平衡方程 P1 S1 P2 S2 P1 S2 P2 S1S1 S2时 阀杆不受前后压变化的影响 平衡阀芯直接作用式调压器的平衡方程 Fj FDP2 Fj AD消除了进口压力P1对出口压力P2的影响 3 7流量特性 流量Q变化将引起P2的变化 我们常把这种关系称之为调压器的流量特性 流量特性好的调压器其抗Q流量干扰能力强 当进口压力P1不变的情况下 流量Q发生变化的原因是阀瓣与阀座的距离 即 阀口的开度 变化的结果 因此皮膜的工作位置要发生变化 弹簧的工作高度也发生了变化 如图5所示 在调压器的阀口开度L不同时 皮膜的有效面积Am和弹簧的弹力Fj是不同的弹簧的负荷力为 FJ P 弹簧压缩变形量mm P 弹簧刚度N mm 簿膜受力 FD P2 Am平衡时 P2 P Am 图5 随阀口开度增大 皮膜的有效直径增大 负载弹簧伸长 弹簧力减小 其结果是出口压力P2减小 如前面的流量曲线所示 随着流量Q的增加出口压力P2在减小 3 7 1改善调压器的流量特性的方法 为了改善流量特性 首先是 减小弹簧刚度或减小皮膜的有效面积的变化 在设计调压器时必须控制弹簧的刚度 所以经常用户要求我们提供一种调节范围大的弹簧时 常常无法办到的原因 所以对于不同的出口压力我们通常采用不同的弹簧去解决 对于皮膜常让它工作在较低的位置 因为皮膜处于低位时其有效 面积较大 而且在这一工作区时有效面积变化较小 必要时还要采用滚动皮膜 滚动皮膜的特点是在一定的行程内其有效面积基本保持一致 3 8调节精度调压器的精度综合的反映了调压器的流量特性和压力特性的优劣 调压器的调节精度一般以相对于设定压力偏差的百分比来表示 也有以相对于设定压力降落值来表示的 它等于出口压力偏离设定压力的偏差与设定压力的比值 图7是比较典型的流量特性曲线 根据允许的上 下偏差画出与X轴的平行线a和b在两平行线之间即为公差范围 平行线b与该曲线的交点M的X轴的坐标就是该调压器的最大流量值 流量特性曲线斜率当然越小表明出口压力P2受流量变化的影响较小 图7 未加平衡阀芯的调压器在同样的设定压力下 进口压力P1变化将对出口压力P2产生影响表现在流量特性曲线上将会向上或向下平移 平移越少压力特性越好 3 9影响调节精度的主要因素 1 弹簧刚度处于平衡状态时 Fj FDK X P2 AD设P2 1MPaP 10N mm弹簧压缩量X1 10mm 设P2 0 9MPaP 10N mm弹簧压缩量X1 9mmP 5N mm弹簧压缩量X2 18mm即 当 P 0 1MPa时 X1 1mm X2 2mm也就是说 出口压力变化0 1MPa 调压精度为10 要保持调压器的平衡状态 刚度为10N mm的弹簧需位移1mm 刚度 为5N mm的弹簧需位移2mm 刚度为10N mm的弹簧位移2mm 出口压力P2将变化0 2MPa 调压精度为20 对于弹簧刚度为5N mm的弹簧 使P2下降0 1MPa 调压器的打开程度将是弹簧刚度为10N mm的弹簧的两倍 此时的调压器具有更大的流量 也就是它具有更小的压力偏差或更高精确度 图8 3 10皮膜面积在实际情况下 皮膜面积随皮膜的游动将发生变化 它对精确度和压降幅度有着重要的影响 皮膜可以变形 这样就可以在弹簧额定的范围内能足够灵活地移动 随着它们位置的改变 它们的形状也会由于作用其上的压力而随之改变 考虑如图所示的例子 随着下游压力P2的下降 皮膜 向下移动 在它下降的过程中 皮膜面积增加 增大的皮膜面积会将P2的影响放大 因此更小的P2就可以使皮膜保持在原位 这种现象被称为皮膜效应 皮膜效应将会使调压器的稳压精度提高 这是因为 P2所增加的变化不会引起弹簧压缩量或阀瓣位置相应变化 增加皮膜面积会增加调压器的敏感性 在给定P2变化量的情况下 一个较大的皮膜 面积会产生更大的力 因此 在低压应用场合下 测量细小变化时 常使用到较大的皮膜面积 但当皮膜大小确定后 我们希望在调压器工作时 皮膜面积的变化越小 这样调压器的调节精度越高 P2从1MPa降至0 9MPa时 FD 1 100 100N保持面积不变 FD1 0 9 100 90N面积增加 FD2 0 9 110 99N皮膜面积增加后 弹簧只对1N的变化作 出反应 因此 阀瓣的行程就很小 图11中的三条曲线总结了弹簧刚度 皮膜面积和阀口尺寸对压力 流量曲线形状的影响 曲线A是典型调压器的参考曲线 曲线B表示增加皮膜面积或减小弹簧刚度所提高的调压器性能 曲线C表示增加阀口尺寸产生的影响 需要注意的是 阀口尺寸的增加同样也提供了更大的流量 但是 过大的阀口使调压器对于入口压力的波动更加敏感 性能不稳定 关闭压力升高 图11 所以虽然直接作用式的调压器简单 但是却给我们两个难题 1 随传感元件有效面积增大 与之相配的负载也将增大 当下游压力P2超过一定范围时将无法提供足够有负载力了 2 由于需要在较大的行程范围工作 而在不同的行程位置其有效面积也不同 同时负载弹簧力也随压缩量变化而变化 由于这两项误差叠加的结果使不利于提高直接作用式调压器精度 3 11调压器性能对于任何一个调压设备 通过检测其特征性能 就可以检验整个调压系统的工作情况 一般 图12所示的压力 流量曲线可较好地体现其性能 图12 假设在保证任何进口压力 流量变化的情况下 调压器都能不改变下游压力P2而满足该新的流量 在其极限范围内 需求 从而就可以作出理想调压器的性能曲线 这样的曲线便可以作为衡量真实调压器工作性能的一般标准 3 11 1压力设置点 设置点表示理想的恒定压力值 然而 没有一台调压器是完全理想的 图12中向下倾斜的线条表示一台真实的直接作 用式调压器 压力P2是流量的函数 设置点可由调压器弹簧的初始压缩量来决定 通过调整弹簧的初始压缩量就可以改变弹簧释放的弹力 为了平衡该弹力 下游压力便会变为一个新的值 就可以确定一个新的设置点 3 11 2压力偏差 压力偏差 比例带以及精确度 是用来描述下游压力随流量增加而下降到设置点以下的情况 压力偏差是在给定流量值的情况下 压力偏离设置点的量 它表示成设置点的百分数 对于使 用者来说 这一压降曲线是很重要的 因为它代表了调压器的调压 使用 性能 3 11 3稳压精度 调压器的稳压精度由流量来决定 在相同的进出口压力 流量下 调压器的压力偏差越小 其稳压精度越高 调压器的性能曲线 设置点 越接近理想曲线 该调压器就越精确 3 11 4关闭压力 高于设置点的压力值 此时 调压器需要完全关闭 流量为零 在许多调压器中 阀口具有刀刃式的边缘 而阀瓣的密封 垫为柔软材质 软密封垫与阀口刀刃边缘接触以形成密封严实 就需要一额外的压力值Pb 该压力值就是关闭压力 由于制造误差 阀座与阀瓣不可能完全吻合 阀瓣的密封垫是用柔软材质制造的 当进一步加力时相关的零件产生弹性变形 阀座与阀瓣就能完全吻合 所以要使调压器完全关闭就必须再增加一定的力使之完全关闭 完全无泄漏 关闭压力是以增加出口压力P2为代价产生的 关闭压力是相对于出口压力P2的整定值而言的 一般以出口压力P2的百分比表示 如何降低空载关闭压力 对于调压器制造厂商 无论在设计或制造各个环节都力图降低空载关闭压力 常用的措施是 提高零件的制造精度 提高装配的精度 阀瓣设计成可调结构 3 12典型直接作用式调压器工作原理举例图13中调压器的出口压力通过调节弹簧1设定 当调压器下游用气量增大时 出口压力P2有下降的趋势 此时 调节器下腔内的压力下降 使得主皮膜在调节弹簧1的作用下向下移动 在杠杆作用下 阀杆带动阀瓣1向右移动 使阀瓣1与阀口的开度加大 从而通过阀口的气体流量增加 维持下游压力的恒定 当调压器下游用气量减小时 其作用与上述过程相反 直到调压器关闭为止 切断阀启动压力通过调节弹簧2设定 当调压器出口压力P2超过切断阀的设定压力值时 切断阀皮膜在P2的作用下向左移动 推动托盘组件克服调节弹簧2的作用力 使切断阀杆在复位弹簧的作用力下 带动阀瓣2向右快速移动 关闭阀口 切断阀需排除故障后 拉动外拉环使阀杆复位 图13 3 13使用方法 3 13 1调压器出口压力设定若需调节调压器出口压力 选择调节范围适当的调节弹簧 开启调压器后管线上检测口阀门 缓慢打开调压器前端进口阀门 用搬手慢慢旋动调节螺杆 使出口压力达到设定值 顺时针旋转调节 出口压力升高 反时针旋转调节 出口压力降低 缓慢关闭检测口阀门 2分钟后检查此时压力表读数应为调压器的关闭压力 缓慢地稍微 打开调压器后端出口阀门 停留片刻直到出口压力设定气流稳定 再将调压器前 后阀门全部打开 2 13 2切断阀启动压力设定 当调整了调压器出口压力后 应相应调整切断阀的启动压力 启动压力为调压器出口压力的1 45 1 5倍 缓慢旋动调节旋钮 使启动压力达到设定值 顺时针旋转调节 启动压力增大 反时针旋转调节 启动压力减小 按切断阀启动压力设定值检查方法重复检查三遍 3 13 3切断阀的复位操作 当切断阀切断后 应检查超压原因 经处理解决后 方能进行复位操作 方法如下 1 先关闭调压器的进 出口阀门 2 用手将切断阀杆拉出 3 确认切断阀杆已被锁上后 将手松开 4 缓慢开启进 出口阀门 如开启得太快切断器可能再次启动 3 13 4调压器关闭压力的检查 缓慢关闭调压器出口端阀门 在调压器出口端检测口接压力表 并打开针形阀开关 三分钟后记录关闭压力值 检查是否在正常范围内 调压器关闭压力正常的情况下无须对调压器进行拆修 3 13 5常见故障及处理方法 四 间接作用式调压器 4 1间接作用式是由指挥器内出口压力和调压弹簧的相互作用调定一个负载压力来控制调压器主阀阀口的开度 从而改变调压器流通能力的大小 指挥器的主要功能是为了增加调压器的敏感性 如果可以感应到下游压力P2的变化 再将它转化成P3的更大变化值 这样调压器对于流量需求改变的相应程度 敏感性 将会增加 此外 压力 偏差也可以大大地减小 从而减小它对调压器精确度和流量的影响 图15 4 2作用关系被控制量P2 增加 指挥器传感元件向上作用力 增加 节流孔 减小 操作压力P3 减小 主调传感元件向上作用力 减小 阀座和阀瓣之间的距离 减小 被控制量P2 减小 被控制量P2 减小 指挥器传感元件向上作用力 减小 节流孔 增大 操作压力P3 增加 主调传感元件向上作用力 增加 阀座和阀瓣之间的距离 增加 被控制量P2 增加 由于指挥器是一种控制设备 我们前面讨论的直接作用式调压器一些性能标准也适用于指挥器 通过使用十分小的指挥器阀口和轻弹簧 可以使压力降落很小 由于压力降落的减小 就可以使调压器的可用流量增加 指挥器的关闭决定了系统的关闭性能 主调压器的弹簧装 置会在指挥器关闭时提供紧密的闭合 4 3压力设置 我们可以将指挥器看成整个系统的大脑 压力设置和一些性能变量可以由指挥器决定 它可以直接感应到下游压力P2的变化 然后连续改变加载到主调压器上的加载压力P3 直到系统达到平衡 主调压器可以看成系统的 肌肉组织 并且用以控制较大的压力和流量 4 4弹簧作用 我们可以注意到 指挥器采用了直接作用式调压器中的弹簧开启动作 主调压器使用了弹簧关闭动作 关闭是通过弹簧而不是负载压力来完成的 指挥器增加了作用于皮膜上的压力P3 进而将主体调压器打开 4 5压力增盈 使用指挥器所产生的压力放大量称为 压力增盈 调压器出口压力的任何变化都会作用在指挥器上 通过改变指挥器阀瓣与阀口的开度大小 然后改变负载压力P3 使它的变化大于P3的变化 P2 P3 P14 6压力增盈和节流器 稳定性压力增盈 敏感性增加 通常被认为是调压器的优点 但是 它同时也增加了整个压力调节系统的增盈 如果增盈过大 系统将变得不 稳定 换句话说 也就是调压器变得摇摆不定 连续不停地打开和关闭 指挥器的增盈量可以调整到适当值 使调压器与系统相适应 为了提供调整增盈量的方法 每台指挥器控制的调压系统内都包含着一个固定的和一个可动的节流器 一个节流器相对于另一个节流器的大小是可以改变的 从而改变了压力增盈和系统的响应速度 4 7压力限制下游压力P2的降低将会导致压力P3的增加 反之 下游压力P2的增加会导致压力P3的减小 同时 P3从较小的固定节流器中溢出 如果在可动节流器外 再使用一个较大的固定节流器 增盈 敏感性 便会减小 因为使用了较大的固定节流器 所以要使P3增加到需要的值 P2将需要一个更大的降落 图17 4 8稳压精度 由于具有较高的压力增盈 所以指挥器控制式调压器的精确度十分高 直接作用式调压器的压降幅度可能在10 到20 范围内变化 而指挥器控制式调压器的压降幅度为1 到5 甚至可能低于1 4 9流量 指挥器控制式调压器具有较高的流量 这通常有两方面的原因 第 一 前面已经说明了流量是与压降幅度有关的 由于指挥器的使用可能使压降幅度变得非常小 所以 流量也得以提高 此外 指挥器成了系统的 大脑 部分 控制了相对较大 有时还比其自身大得多的主体调压器 这样也同样使得流量增加 4 10关闭压力 指挥器控制式调压器的闭合性质就是指挥器的闭合性质 因此 在使用较小阀口的情况下 闭合压力可能很小 4 11流量当 0 53时 Q 10CxPe 2当 0 53时 Q 10Cx式中 Q 燃气流量 天然气 Nm3 hC 调压器流通系数Pe 绝对进口压力MPaPe P1 PbPa 绝对出口压力MPaPa P2 PbP1 实际进口压力MPa P2 实际出口压力MPaPb 绝对大气压力 0 1MPa 公式中的Q值为标准状态下 相对密度为0 61的天然气的流量 若为其它气体 应以计算所得的Q值乘以相应的系数f f s 1 293式中 s 气体的相对密度 气体的平均密度 kg Nm3 1 293 空气的平均密度 常用气体的换算系数f 甲烷 1 05 乙烷 0 76 丙烷 0 63 人工煤气 1 17 丁烷 0 55 空气 0 78 氮气 0 79 二氧化碳 0 63 几种燃气的平均密度和相对密度 4 12调压器的使用4 12 1调压器通气运行 调压器前应安装过滤器和紧急切断阀 切断阀处于开启状态 微量开启调压器后端的出口阀门 慢慢地微量开启调压器前的进口阀门 停留片刻直到气流稳定 将调压器前后的进出口阀门全部打开 4 12 2调压器出口压力设定调压器出厂时均按用户参数要求设定其额定出口压力 若需调节调压器出口压力 应略微开启调压器出口端检测阀门 缓慢打开调压器前端进口阀门 用工具缓慢旋动指挥器上的调节螺杆或调节螺塞 使出口压力达到要求值 顺时针旋转调节 出口压力升高 反时针旋转调节 出口压力降低 缓慢关闭出口阀门 检查此时压力表读数应为 调压器的关闭压力 缓慢地稍微打开调压器后端出口阀门 停留片刻直到气流稳定 再将调压器前 后阀门完全打开 4 12 3调压器关闭压力的检查缓慢关闭调压器出口端阀门 并打开压力表前针形阀开关 3分钟后记录关闭压力值 检查是否在正常范围内 4 12 4阻尼器 指挥器上设有阻尼调节螺钉 调压器在运行时 如出口压力有喘振现象 可调整阻尼调节螺钉 旋进阻尼调节螺钉 为提高调压器的开启灵敏度 旋出阻尼调节螺钉为降低调压器的开启灵敏度 若调压器的开启灵敏过高时调压器的关闭时间要滞后 且容易造成瞬时关闭时出口压力超高 注 阻尼调节螺钉在出厂时已调整好 一般情况下不需作调整 4 12 5常见故障及处理方法 五 直接作用式和间接作用式调压器比较 间接作用式是由指挥器来通过出口压力和调压弹簧的相互作用调定一个操作压力来控制调压器 而直接作用式是直接通过出口压力和调压弹簧的相互作用来直接控制调压器 间接作用式的主皮膜两侧都有工作介质 并且由两侧介质的压力比较来调节主阀瓣的开启 关闭 以及阀口的开度大小来达到对后压的控制 直接作用式的主皮膜一侧是工作介质一侧是通大 工作介质在皮膜上产生的压力与调压弹簧的作用力比较来调节主阀瓣的开启 关闭 以及阀口的开度大小来达到对后压的控制 由于间接作用式对后压的调节要经过指挥器输出一个操作压力与后压比较来推动主皮膜的移动 带动阀瓣使开度变化 而直接作用式是后压直接作用在主皮膜上与弹簧力比较来推动主皮膜的移动 带动阀瓣使开度变化 所以直接作用式的信号反馈很直接 反应速度快 但是 主皮膜面积很大 直接作用式由于主皮膜一侧是大气 较小的压力就可以产生很大的作用力 PxS 而弹簧的设计又不能无限大 与较高压力相平衡的弹簧无法实现 且作用力太大对主皮膜 托盘及阀杆等的强度要求又太高不容易实现 所以直接作用式只能用于调节较低的压力 一般作为居民小区及工商业用户的调压稳压设备及直燃设备的燃气供应 间接作用式主皮膜两侧都是工作介质 所以主 皮膜承受的是不同压力的差值 无论两侧的压力多大 我们都可以把这个差值控制的很小使相应的零件能够承受其产生的力 而且指挥器的皮膜可以做的很小 使很高的后压在上面产生的作用力都不大 指挥器弹簧的设计也成为可能 所以间接作用式可用于调节较高的压力 一般作为高 高压 高 中压的燃气管网 站场 CNG站 大中型工业用户的调压和稳压 当没有前压时 间接作用式的主阀瓣通常处于关闭位置 常闭状态 而直接作用式的主阀瓣通常处于开度最大的位置 常开状态 六 调压器的选择 6 1选择调压器参数 出口压力 入口压力 流量 关闭能力 处理介质的类型 处理介质的温度 稳压精度 管道尺寸 端部连接形式 材料特殊要求 控制线路要求 超压保护 6 2初步选择根据进口压力 出口压力范围进行初步选择 当对需求流量进行评价时 最低进口压力和最大流量需求是需要考虑的 对最坏的情况进行考虑就可以保证调压器可以在所有预计的情况下通过要求的流体流量 选择出一种或多种可能使用的调压器后 再对这种或几种调压器 的产品说明进行比对分析 从而检查调压器的各项规定和流量 对应用要求与调压器的具体规定进行对比 进一步缩小可选调压器的范围 将调压器功能与应用要求进行对比后 可选的调压器就可以缩小到一种 最终的选择可能取决于其它一些考虑因素 包括 特殊要求 性价比和用户的个人喜好 6 3特殊要求最后需要考虑的是一些特殊的要求 比如 外部控制线路的需要 特殊的结构材料或者是内部超压保护 尽管 超压保护可能是选择调压器时需要考虑的因素 6 4经验的重要性经验就是了解过去的应用情况以及熟悉特定的调压器类型 它在调压器的筛选和尺寸确定方面有着十分重要的作用 了解特殊应用所需 要的调压器性特征可以简化选择过程 例如 当实际应用中需要较快的响应速度时 就应该想到直接作用式调压器 或者是装备有大流量指挥器以加快负载压力变化的指挥器作用式调压器 6 5规格确定在确定指挥器作用式调压器的规格大小时 计算公式十分有用 它 们也可以用来计算调压器的全开流量 在选择直接作用式调压器的规格尺寸时 可以使用说明书中的流量表或曲线 在选择调压器规格尺寸时 可以咨询调压器制造商以获取全面应用的相关信息 6 6阀体尺寸调压器阀体的尺寸决不能大于各管道的尺寸 然而 一台适当大小的调压器可能小于管道尺寸 6 7连接方式所使用的调压器必须保证其材料与被控流体和温度相适应 同样地 还需要保证调压器具有要求的安装连接方式 6 8额定压力在根据最小入口压力选择调压器尺寸以保证调压器在任何情况下都具有足够的流量时 还要特别注意最大入口压力和出口压力的额定值 6 9全开流量调压器全开流动时的流量通常大于限制流量 由于这个原因 在选择调压器大小时应使用限定流量 6 10出口压力范围和弹簧如果对于一种或一种以上的弹簧列出了要求压力设置点所属的出口压力范围 那么 使用较小压力范围所对应的弹簧可以获得更好的精确度 因此 如果要保持在弹簧压力范围的中间位置是没有必要的 完全使用到所列的弹簧压力范围 并不会对弹簧性能或寿命有所损害 6 11稳压精度稳压精度是调压器性能指标中必须考虑的因素 精度通常以压降幅度的形式或出口压力随流量增加的减少量表示 它的单位为百分数 水柱英寸或磅每立方英寸 它表示了最小流量下的出口压力与规定最大流量下的出口压力之差 6 12入口压力损失用于尺寸选择参考的调压器入口压力应该直接于调压器入口处测 量 在调压器上游任何入口压力都是不准确的 这是因为沿线压力损失将大大减小调压器实际的入口压力 如果给定一个系统上游压力值为调压器的入口压力 那么 就需要考虑到一定的压力校正 同时 还应该注意到下游压力会随着上游压力的变化而发生改变 6 13阀口直径对于阀口的尺寸 推荐选用可以通过所需流量的最小尺寸 这可以 从几个方面为操作带来好处 可以避免不稳定性和过早磨损 以及减小闭合压力 6 14响应速度对于快速的流量变化 直接作用式调压器通常具有比指挥器作用式调压器具有更快的响应速度 七 调压器使用注意事项 7 1所有调压器的安装和使用都应该遵从政府和地方法规和规定 7 2为防止调压器过压情况的发生 每台调压器都应该安装充分的过压保护措施 当调压器发生故障时 为保护所有下游设备 也应该安装充分的过压保护措施 7 3大大高于调压器压力设定的下游压力可能会损坏皮膜等密封件及其他内部组件 7 4如果两种或两种以上弹簧都具有包括所 需压力设置的压力变化范围时 为得到更高的精确度应使用压力变化范围较小的一种 在弹簧的整个规定范围内进行使用不会损害到弹簧的性能和寿命 7 5调压器通常都适用于温度 20 60 的范围 检查可能出现的温度 以确定调压器材料和其温度范围 7 6调压器阀体大小决不能超过管道尺寸 在许多情况下 调压器阀 体的尺寸是一个小于管道尺寸的值 7 7调压器的响应速度快慢顺序为 自控制指挥器控制注意 尽管直接作用式调压器的响应最快 但所有调压器都会提供快速的响应 7 8对于流过调压器阀口气体介质 每下降 0 1 0 2MPa 压差 由 于自然制冷效应 气体温度大约会下降1度 当外界温度在 1 到7 之间时 常常存在冷凝的问题 从而容易形成冰堵 7 9出口宜朝下放置 以有助于避免水凝物或其他物质的累积 7 10具有高流量和大幅度压力降落的调压器会产生噪音 这种噪音易使部件疲劳 从而可能引起故障和 或不准确的控制 噪音需要保持在110dBA以下 7 11不能将控制线路直接安装于旋转式或涡轮式仪表的下游处 7 12当调压器表现出不能通过其规定的流量时 一定要检查在调压器阀体入口连接处测量的入口压力 调压器前后连接的管道都可能引起较大的流动压力损失 7 13在调节设置点时 调压器的流量至少应该为正常操作时流量的10 现在各种品牌的调压器其同样类型的结构发展趋势都大同小异 其发展趋势都在向着节约成本提高性能 主要是精度 关闭性能等 方向发展 同时因为电子产品的发展 有的调压器开始装上了专门的流量积算仪 可以根据其阀口开度大小提供出流量的大小 根据需要 有的调压器上还可以装阀口开度远传 切断器上装切断器状态远传 这些电子产品在调压器上的应用使调压器向着智能化的方向发展 八 安全保护装置分类及工作原理 常见故障和排除 8 1安全保护装置分类 主要为安全放散阀 或安全阀 安全切断阀 紧急 两类8 2安全切断阀 主要应用于燃气输配系统中作紧急切断保护用 具有监控燃气压力超 失压 人工复位 功能 当系统压力高于或低于切断阀某设定压力时 切断阀可迅速切断气流 以保证安全用气 产品具有动作精度高 响应快的特点 且无需 外加能源 利用管网自身能力即可操纵 安装 调试 操作 维护简单方便 8 2 1主要结构及工作原理 AQZ系列燃气紧急切断阀由主阀 传动部件 执行部件等组成 主阀内设有主阀瓣和内旁通副阀瓣 传动部件由凸轮和三个脱扣臂组成 另设有手动关闭旋钮 执行部件由膜片 撞块和压力设定弹簧组件等 组成 当信号压力失常 超过压力设定值时 执行部件皮膜带动撞块移动 使脱扣机构动作 主阀迅速关闭 达到保护调压器及计量仪器等下游设备的作用 取压阀 取压口 脱扣机构 膜片 套筒 手轮 复位手柄 手动脱扣旋钮 主阀 8 2 2安装使用及维护1 安装a检查燃气管网输配是否与切断阀铭牌所示的适合压力范围相符 b检查阀体上的气流箭头是否与安装管线的气流一致 c安装位置 切断阀与其它设备相连接时其间距无严格要求 以方便操作和维护即可 AQZ系列安全切断阀一般常用于对气体调压器的工作情况进行监控 图2 2 操作切断阀为自动切断 手动开启 在开启状态时手柄尾锥指向介质流向 关闭状态时手柄向上 切断阀也可手动关闭 只需转动脱扣机构上的手动关闭旋钮即可 开启切断阀请按下列方法进行 a开启检测口 将传感器气动皮膜腔内原有气体排空 b将手柄向开启方向缓慢旋转20 40度 以打开内旁通付阀瓣使切断阀上下游压力平衡 同时观测整个系统是否正常 c然后继续转动手柄使主阀瓣打开 使脱扣机构上扣 以保持其开启状态 当切断阀设置有外旁通阀门时 可以先开启外旁通阀门待切断阀上下游压力平衡后再缓慢旋转手柄 使脱扣机构上扣 以保持其开启状态 d关闭检测口旋塞 切断阀投入运行 注意 当切断阀设置有外旁通阀门时 切断阀正常运行时必须关闭外旁通阀门 否则切断阀将失去切断功能 3 维护a切断阀的日常检查可通过手动关闭旋钮的开启来确认切断阀是否灵敏正常 b检查脱扣机构及执行部件撞块的动作灵敏度 如不灵活应对其进行润滑 c检查切断阀切断后关闭是否严密 d建议对切断阀进行定期检查 如条件允许 可每月检查一次 e建议在运行过程中至少每3个月对切断阀进行一次动作压力的检查 f建议切断阀易损件至少每年更换一次 8 2 3一般常见故障及原因 8 3安全放散阀RF AF系列安全放散阀采用气压或弹簧平衡式调节结构 其放散压力可简单地调整放散阀上调节螺钉或调节盖来进行调整 该产品用于气体调压装置和气体输配压力管线等 它主要起超压安全放散保护装置的作用 8 3 1工作原理1 AF型放散阀由膜片6将其分隔为上下两腔室 取压管1来气后 打开上盖4顶端进气调节螺钉2 气体经调节螺钉孔进入调压器上腔5并作用于膜片上 膜片在气压的作用下向下运动 阀口关闭 这时放散阀出口关闭 通过进气调节螺钉2可设定要求的放散压力 当放散压力设定好后 应锁紧进气调节螺钉2 若设定压力偏高 可打开放散调节螺钉3 此时 放散阀上腔5压力会降低 膜片6向上运动 阀口打开 待系统压力恢复到设定压力 阀口关闭 满足要求后应锁 紧放散调节螺钉3 当系统出现故障 下腔7的压力超过放散阀设定的放散压力时 下腔7的压力推动膜片6向上运动 放散阀开始放散 当下腔7的压力小于或等于放散阀设定的放散压力时 放散阀自动关闭 2 RF型放散阀是通过调节弹簧1的预紧力来实现放散压力的设定 弹簧力作用于膜片4上 膜片4与阀口6实现密封 当进口下腔5的压力大于弹簧1整定压力时 放散阀开始放散 当下腔5的压力小于或阀设定的 放散压力时 放散阀自动关闭 RF型放散阀的放散压力整定顺序为 先拧开护盖3 再拧动调节盖2 顺时针调节 压力升高 逆时针调节 压力降低 当放散压力达到整定值时遂即停止拧动调节盖2 然后拧上护盖3 此时放散压力整定完毕 3 RFF型放散阀是通过调整弹簧9的预紧力来实现放散压力的设定 弹簧力作用于膜片6上 膜片6带动杠杆5 阀杆3与阀瓣1实现密 封 当进口和膜片6下腔的压力大于弹簧9整定压力时 放散阀开始放散 当膜片6下腔的压力小于或等于放散阀设定的放散压力时 放散阀自动关闭 RF型放散阀的放散压力整定顺序为 顺时针调节调节螺钉8 压力升高 逆时针调节调节螺钉8 压力降低8 3 2 放散阀的安装 使用及维护1 放散阀的安装要求放散阀的安装 操作和维护应遵照国家现行的标准和规则以及下述要求 安装之前 应严格清扫所有的管道 检查调压器是否有损坏 在运输和施工过程中是否有杂质进入放散阀 放散阀调节气压取放散阀进口压力 检查放散阀上的名牌是否与相应的压力范围相符 应严格按放散阀上的气流方向安装 同时应保证放散口不堵塞 放散阀应安装在安全区域 且安装设备的地方具备排放条件 对于特殊使用环境 用户必须做好检查并做好相应的防护措施 2 放散阀的维护放散阀和承压配件都会受到正常的磨损 必须定期检查 必要时进行更换 检查和更换的频率根据设备实际的使用程度而定 并遵循相关标准和规则 维修应尽可能由经过培训的人员按照正确的程序进行 任何维修之前 放散阀进口压力都应关闭并放空进口压力 使进口压力等于当地大气压 在对主要承压部件的拆卸进行检查和维修时 要 根据相关标准进行内外部的气密性试验 3 放散阀的检查 建议定期检查放散阀的使用情况 建议运行过程中至少每3个月对放散阀进行一次放散压力的检查 如果放散阀排出液体或系统有泄漏 说明放散阀需要进行维修 4 一般常见故障原因及维护 九 燃气净化设备分类 工作原理 合理选择 维护 维修 9 1燃气净化设备分类旋风分离器 气液分离器 过滤器三大类9 2旋风分离器工作原理在一定的压力下气体沿径向入旋风子 进入螺旋形轨道后 形成漩涡流 在离心力作用下 固体颗粒被甩向筒体壁靠本身的重力下落进入集尘腔 而气体则进入筒体上部 进入缓冲腔 从而达到了净化气体的作用 9 3气液分离器在特定压力和温度下将游离气体从油和 或 水中分离出来 通常由初级分离区 二级分离区 集液区组成 在初级分离区通过滤芯除去气体中的大部份液体 当气体进入二级分离区后在捕雾器 除沫器或防冲板 作用下再次将小液滴从气体中分离 液体进入集液区后由排液管排出 从而达到气液分离的效果 9 4过滤器在一定压力下气体通过特制滤芯后将尘埃和颗粒分离出来 以达到对气体净化的效果 气体净化效果由不同过滤滤芯精度决定 滤芯精度高 压损大 精度低 压损小 因此过滤器滤芯过滤精度选择应根据介质清洁度和保护的设备来灵活决定 过滤器由进口 壳体 滤芯 上盖和排污口 出口等部件组成 当流体通过进口进入壳体时后 固体杂质颗粒被阻挡在滤芯外 洁净 的流体通过滤芯由出口排出 杂质由排污口排出 当需要清洗时 拆卸法兰盖 取出滤芯清洗后重新装入 按进 出气位置分为同轴式 角式 按开启方式分为普通型 平盖 封头 快开型 按联接方式分为法兰式 卡套式 按材料分为铸造型 钢制型 接支承方式分为圆筒支承型 角钢支承型 根据不同的介质和使用要求 本过滤器芯筒采用不同的过滤材料 如不锈钢 特种微孔塑料 陶瓷或经过特殊处理的合成纤维等 当介质通过过滤芯筒时 固体杂质和有害成份被过滤掉 9 5安装 使用 维护1 压力损失是指使用中的滤芯在一定流量下产生的压力降 该顶指标规定了滤芯可以承受的外压 可由差压计测得 2 根据工作压力 处理量 工作温度及介质成份选用合适的净化设备 3 气液分离器 过滤器刚使用时是干净的新滤芯 一般情况下压损 P较小 在额定流量以内不超过10KPa 若使用后压损增至70KPa 4 说明过滤器需清洗或更换新滤芯 工作的最大压损由工艺确定 本设备的最大工作压损为0 1MPa 5 当介质较脏时应在本过滤器前安装分离器 以延长滤芯的清洗周期 由有经验的熟练维修人员进行维护 维修前应先将前后管道的进口和出口阀门关闭 泄掉内部压力 维修安装完后 应该用肥皂水检查所有连接密封部位 6 滤芯的清洗周期根据气体的清洁度而定 建议至少每周打开排污阀排污一次 当气体介质中含有较重的焦油等时 应定期对内部进行维修清洁 根据气质使用情况 每3 6个月 对滤芯进行清洗 打开过滤器法兰 取出滤芯 对其进行污垢清除 清洗后凉干再组装复原 9 6锁环式快开盲板 9 6 1 应用范围快开盲板是用于压力管道及压力容器的圆形开口上 能实现快速开启和关闭的一种机械装置 它可以快速开启和关闭收发球筒 过滤器等承压设备的端盖 也可替代炼油 化工 医疗 造纸 国防 给排水工程中频繁开关的管道或容器上的法兰盖 9 6 2产品特点锁环式快开盲板其整体式可伸缩锁环结构 比较以往的各种形式的快开盲板 大大缩短了开启和关闭的时间 只需一人用小于200N 的力在一分钟内即可轻松完成 其独特的自紧式唇形密封结构 使密封性更安全可靠 其安全锁紧系统具有安全自锁功能 其作用为 当设备升压之前 快开盲板及其锁紧机构在预定操作部位上能全部锁紧 若没到预定锁紧位置 则设备不能升压 当设备卸压之后 盲板盖打开之前 完全能使容器的内压全部泄放 实现二次卸压 避免了由于误操作所带来的安全隐患 锁环式快开盲板由盲板盖 筒体法兰 可伸缩的整体锁环 自紧式唇形密封圈 开门机构 安全锁紧装置等组成 9 6 4使用1 快开盲板的开启开启顺序 放空设置内压力 缓慢旋转报警螺杆 确认内压为零时 拧出报警螺杆 将报警螺杆旋入镶块的螺纹孔内作为手柄以取出镶块 安全板 逆时针扳动锁紧机构加力杆 使锁环收拢到位 开启 2 快开盲板的关闭关闭顺序 锁环两端面涂防锈润滑剂后 逆时针扳动加力杆将其收拢 彻底清理筒体法兰封面和盲板盖的密封槽 检查密封圈是否完好 涂抹防锈润滑脂 将盲板盖慢慢平行推入 到位后顺时针扳动锁紧机构加力杆 撑开锁环 放入镶块 安全板 将报警螺杆通过镶块旋入盲板盖并拧紧 注意密封胶圈不要脱落 3 安全操作与保养a开启盲板前 要先旋起报警螺杆 在旋出过程中密切注意有无气体泻出 如有应立即停止作业 b关闭盲板盖时 待镶块 安全板 放置到位后 报警螺杆应通过镶块再旋入 注意旋入前要检查O型橡胶密封圈是否放好 严禁镶块未放入而直接旋入报警螺杆 c吊装整台产品应利用筒体上的吊攀 严禁使用盲板盖上的吊环螺钉起吊 d工程过程中 严禁击打 冲撞各承压零部件 e使用后 各连接螺纹 转动部位 锁环面 密封面应涂防锈油脂 f如设备长期不用 各连接螺纹 转动部位 锁环面 密封面 至少一年清洗一次 并涂防锈油脂 g快开盲板如安装在室外 应加防护措施 h快开盲板的主要承压件 盲板盖 筒体法兰 锁环等 要定期进行检查 若发现严重锈蚀 裂纹等 要及时查找原因 请专业人员处理 10 1工艺设计要求应符合下列要求 10 1 1高压和次高压燃气调压站室外进出口管道上必须设置阀门 中压燃气调压站室外进口管道上应设置阀门 10 1 2在调压器燃气入口处应安装过滤器10 1 3在燃气调压器入口 或出口 处 应设防止燃气出口压力过高或过低的保护装置 当调压器本身带有安全保护装置时可不设 10 1 4调压器的安全保护装置宜选用人工复位型 安全保护 放散或 切断 装置必须设定启动压力值并有足够的保证能力 启动压力应根据工艺要求确定 当工艺无特殊要求时符合下列要求 a 当调压器出口压力为低压时 启动压力应使与低压管道直接相连的燃气用具处于安全工作压力以内 b 当调压器出口压力小于0 08MPa时 启动压力不应超过出口呀作压力上限的50 c 当调压器出口压力等于或大于0 08MP 但不大于0 4MPa时 启动压力不应超过出口工作压力上限的0 04MPa d 当调压器出口工作压力大于0 4MPa时 启动压力不应超过出口工作压力上限的10 10 1 5调压站内调压器及过滤器前后均应设置指示式压力表 工艺流程图10 2基本功能10 2 1燃气净化 对燃气进行过滤 以保证系统内设备正常工作 10 2 2燃气调压 将上游管网的燃气压力降至下游管网或管道所需的使用压力 并保持在规定的范围内 且不随上游压力和流量的变化而变化 10 2 3安全保护 当下游压力因故超过系统规定的压力范围时 可对上游气源自动切断保护和对下游超压放散保护 以保证安全用气 10 2 4流量计量 对燃气流量进行测量并换算为标准状态下的流量 10 3可扩展功能10 3 1自控系统 对运行状况进行遥测遥讯遥控 10 3 2报警系统 对泄露 故障进行报警 10 3 3加臭装置 将臭液加入燃气中使之具有臭味 10 3 4伴热装置 对管壁进行加