燃气调压器课件.ppt

燃气调压器 场站内的重要设备 1 在此我们将讨论 概述 调压器分类 调压器基本原理 调压器主要元件 调压器受力分析 调压器技术特性及其影响因素 调压器型式与分类 调压器标准与技术特性指标 调压器流量计算 调压器实例 2 调压器的定义 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 调压器应能够 1 将上游压力减低到一个稳定的下游压力 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 3 为什么需要调压器 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 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 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 4 调压器的功用 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 5 调压器基本原理 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 入口压力 出口压力 不断变化的气体消耗量 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 6 调压器分类 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 一 按压力划分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 低 低压 中压A 低压 中压B 低压 中压A 中压B 高压 中压A 高压 中压B 超高 高压 7 二 按用途划分 按用途或供应对象加以区分 分为 1 区域调压器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 2 专用调压器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 3 用户调压器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 8 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 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 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 9 直接作用式调压器工作原理图 10 间接作用式调压器工作原理图 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 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 11 间接作用式调压器 12 直接作用式调压器详细解说 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 压降及导致压降的原因盲区或调压器如何关闭临界流量及其与调压气供气能力的关系动作方式及其与调压精度的关系 13 调压器的五个基本元件 5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 14 作用元件 阀瓣 阀口 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 主阀杆的动作频率取决于阀口的开 关频率 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 15 感应元件 皮膜 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 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 16 负载元件 弹簧或指挥器 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 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 17 围护元件 阀体 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 与管道的物理连接物 对作用元件的机械保护 对其它功能元件和附件的机械支撑 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 18 调压器的受力平衡 直接作用式调压器 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 19 调压器力平衡分析 调压器皮膜的受力处于平衡状态 Pe 100Psig Pa 10Psig 皮膜面积 10In2 FD P2 AD 10Psig 10In2 100Lb 100Lb Fw 100LbFD 100Lb 皮膜 20 调压器力平衡分析 调压器皮膜的受力平衡被打破 下游需求增大 压力下降 Pe 100Psig Pa 9Psig 皮膜面积 10In2 FD P2 AD 9Psig 10In2 90Lb 100Lb Fw 100LbFD 90Lb 固定的重量会导致钟摆 皮膜 21 调压器力平衡分析 再平衡 Pe 100Psig Pa 10Psig 皮膜面积 10In2 调节弹簧有利于消除钟摆 尽快达成新的平衡 与大气连通 22 调压器力平衡分析 FS K X FD P2 AD 皮膜 皮膜 FD 10Psig 10in2 100LbK 弹性系数 使弹簧的高度压缩或拉升1inch所需要的力 23 FD 9Psig 102 90LbFs 100Lb In X 90LbK 9Inch压缩量弹簧高度回复量 1 9 1Inch因此皮膜向下移动 1Inch FS K X FD P2 AD FS FD 24 调压器力平衡分析 Pe 100Psig Q 200SCFH Pa 9Psig 1Inches FS 90Lb FD 90Lb 1 25 调压器压力特性 P2Psig 050 111098 200 300 500 理想的压力曲线 实际的压力曲线 P1 100psig 理想的调压器 出口压力不随流量的变化而改变 流量scfh 26 P2Psig 0 50 111098 200 300 500 理想的压力曲线 P1 100psig 400 使用轻型弹簧 适用重型弹簧 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 27 当P2降至9时FD P2xAFD 10 x10 100LbFD2 9x11 99Lb 弹簧的作用力仅改变1Lb因此阀口的移动量很小 FD2 FD1 A 11In 2 A 10In 2 皮膜对压降的影响 28 调压器参数 调压器关闭压力 达成完全关闭的压力 零流量时的压力 调压器临界流量 给定作用元件 阀瓣 阀口 的最大流量 取决于前端压力Pe和阀口尺寸 29 调压器盲区及临界流量 P2psig 111098 理想的压力曲线 实际的压力曲线 P1 100psig 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scfh 50 500 0 30 压力信号取样点 Pe 100Psig 取压点 P1 100Psig 流速In 流速Out VenaContracta 静脉曲张 P2 10Psig Pa 10Psig 31 取压点对压力控制精度的影响 P2Psig 0 50 111098 200 300 500 P1 100psig 400 Boost Noboost 理想的压力曲线 增加取压点距离 32 出口压力范围受限制10 20 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 33 正作用式 34 反作用式 35 直接作用式调压器 优点 结构简单 响应速度快 成本低缺点 调压精度较低 压力控制范围窄 流通能力较小 由于受皮膜尺寸的限制 难以做到大规格的阀体应用 小型区域压力调节 工商业及公福用户压力调节 直燃设备 工矿企业 36 指挥器作用式调压器 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 调压精度流通能力盲区响应速度成本 37 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 38 Pe Pa 大气排气型 39 大气排气型优缺点 大气排气型优点 压力控制精度高 出口压力范围大 流通能力大缺点 对外排气比较危险 对外排气有浪费 成本高 40 P1 下游排气型 41 下游排气型优缺点 优点 压力控制精度高 出口压力范围大 流通能力大缺点 响应速度慢 成本高 42 下游排气双作用式 43 下游排气轴流式 IGA 44 轴流式调压器优缺点 优点 很高的调压精度 很宽的压力控制范围 流通能力大 能够做到较大的阀体尺寸 比压力调节阀便宜缺点 响应速度慢 成本高应用 地区型分输压力调节 城市门站 燃气透平 大型直燃设备 大型工矿企业 45 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 46 基础标准 欧洲EN334 法国GazdeFranceapproval德国DVGWapproval DIN3380 3381 荷兰Gasunieapproval意大利Snam Italgas UNI CIG 英国BritishGasapprovalBS西班牙GasNaturalapproval UNE60402 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GB16802CJ274 2008 47 主要定义及符号 Pe 入口压力 1bar 105Pascal 14 5psig Pa 出口压力标准状况 绝对压力为1 01325bar且t 15 C 欧洲或北美 或t 20 C 中国 Q 流量范围 1m h 35 1SCFH Pas 出口压力设定值Pf 关闭压力 流量Q 0时的压力Wh 弹簧的可设定压力范围Wa 调压器的可设定压力范围RG AC 精度等级 最大的出口压力波动许可范围SG 关闭压力精度等级 Pf与Pas之间许可的最大压差SZ 关闭压力等级范围 Qmin Qmax时的SG的 KG CG 流量特性 48 压力范围与等级 ClassPzul bar ClassPzul bar PN1616ANSI15019 2PN2525ANSI30051PN4040ANSI600102PN6464PN100100Pzul 最大允许工作压力 入口压力 49 调压精度 0 Pas 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 50 285 315 Pas 300 Pf 330 Painmbar Qmin 10 ofQmax AC5 AC5 SG10 Qmax Qinm h 临界点 SZ 调压精度 51 调压精度等级RG class允许的压力偏移设定压力的 RG1 1 RG2 5 2 5 RG5 5 RG10 10 RG20 20 RG30 30 也可用AC表示 但不低于1mbar 52 关闭压力精度等级SG class允许的压力偏移设定压力的 SG2 5 2 5 SG5 5 SG10 10 SG20 20 SG30 30 SG50 50 但不低于1mbar 53 关闭压力等级范围SZ class限制值 Qmax Qmin SZ2 52 5 SZ55 SZ1010 SZ2020 54 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 55 调压器流量计算 按照EN3346 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 Pa 2 大于临界点Pe Pa 2 Q CgPe2 13 15 d te 273 式中 Q流量范围 Sm3 h Pe入口压力 barabs Pa出口压力 barabs C