燃气调压器工作原理及性能要求ppt课件

4 23 2020 1 宁夏凯添天然气有限公 燃气调压器工作原理及性能要求FundamentalPrinciples FunctionalRequirementsofGasPressureRegulatorsBYNIWEIPING 4 23 2020 2 目录 概述 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 在此我们将讨论 4 23 2020 3 概述 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 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 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 4 23 2020 4 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 不断变化的管网压力 4 23 2020 5 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 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 4 23 2020 6 调压器的五个基本元件 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 调压器基本原理 直接作用式调压器 4 23 2020 7 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 4 23 2020 8 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 4 23 2020 9 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 调压器基本原理 直接作用式调压器 Weight 4 23 2020 10 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 4 23 2020 11 调压器的受力平衡 直接作用式调压器 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 调压器基本原理 4 23 2020 12 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器力平衡分析 Pe 100Psig Pa 10Psig 皮膜面积 10In2 FD P2 AD 10Psig 10In2 100Lb 100Lb Fw 100LbFD 100Lb 调压器皮膜的受力处于平衡状态 皮膜 4 23 2020 13 Pe 100Psig Pa 9Psig 皮膜面积 10In2 FD P2 AD 9Psig 10In2 90Lb 100Lb Fw 100LbFD 90Lb 调压器力平衡分析 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器皮膜的受力平衡被打破 下游需求增大 压力下降 固定的重量会导致钟摆 皮膜 4 23 2020 14 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 调压器力平衡分析 4 23 2020 15 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器力平衡分析 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 FS K X FD P2 AD 皮膜 皮膜 4 23 2020 16 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器力平衡分析 FD 10Psig 10in2 100LbFs 100Lb In X 100LbX 1Inch压缩量 FS K X FD P2 AD FS FD 若皮膜不移动 皮膜 皮膜 4 23 2020 17 Pe 100Psig Q 50SCFH Pa 10Psig 1Inches FS 100Lb FD 100Lb 调压器力平衡分析 调压器基本原理 直接作用式调压器 4 23 2020 18 调压器力平衡分析 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 4 23 2020 19 调压器力平衡分析 调压器基本原理 直接作用式调压器 Pe 100Psig Q 200SCFH Pa 9Psig 1Inches FS 90Lb FD 90Lb 1 4 23 2020 20 调压器压力特性 调压器基本原理 直接作用式调压器 P2Psig 流量scfh 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 4 23 2020 21 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器压力特性 FD 10Psig 10in2 100LbFs 50Lb in X 100LbX 2Inches压缩量 FS K X FD P2 AD FS FD 使用轻型弹簧 4 23 2020 22 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器压力特性 使用轻型弹簧 Pe 100Psig Q 50SCFH Pa 10Psig 2Inches FS 100Lb FD 100Lb 4 23 2020 23 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器压力特性 使用轻型弹簧 FD 9psig 10in2 90LbFS 50Lb in X 90LbX 1 8Inches压缩量弹簧高度回复量2 1 8 2Inch因此皮膜向下移动 2Inch FS K X FD P2 AD FS FD 4 23 2020 24 调压器基本原理 直接作用式调压器 Pe 100Psig Q 300SCFH Pa 9Psig 2Inches FS 90Lb FD 90Lb 2 调压器压力特性 使用轻型弹簧 4 23 2020 25 调压器基本原理 直接作用式调压器 P2Psig 流量scfh 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 4 23 2020 26 调压器基本原理 直接作用式调压器 皮膜对压降的影响 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 4 23 2020 27 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 4 23 2020 28 调压器基本原理 直接作用式调压器 调压器盲区及临界流量 P2psig 流量scfh 50 111098 500 理想的压力曲线 实际的压力曲线 P1 100psig 0 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 4 23 2020 29 调压器基本原理 直接作用式调压器 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 4 23 2020 30 调压器基本原理 直接作用式调压器 取压点对压力控制精度的影响 P2Psig Flowscfh 0 50 111098 200 300 500 P1 100psig 400 Boost Noboost 理想的压力曲线 4 23 2020 31 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 调压器基本原理 直接作用式调压器 4 23 2020 32 调压器基本原理 直接作用式调压器 正作用式 4 23 2020 33 调压器基本原理 直接作用式调压器 反作用式 4 23 2020 34 调压器基本原理 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 4 23 2020 35 调压器基本原理 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 4 23 2020 36 调压器的受力平衡 指挥器作用式调压器 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 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 4 23 2020 37 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 Pe Pa 大气排气型 4 23 2020 38 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 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 4 23 2020 39 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 下游排气型 P1 4 23 2020 40 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 下游排气双作用式 4 23 2020 41 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 下游排气型 优点 压力控制精度高 出口压力范围大 流通能力大 缺点 响应速度慢 成本高 4 23 2020 42 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 下游排气轴流式 IGA 4 23 2020 43 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 调压器基本原理 指挥器作用式调压器 4 23 2020 44 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 4 23 2020 45 调压器基本特性与相关标准 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GB16802 4 23 2020 46 调压器基本特性与相关标准 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 4 23 2020 47 调压器基本特性与相关标准 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 4 23 2020 48 调压器基本特性与相关标准 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 4 23 2020 49 调压器基本特性与相关标准 285 315 Pas 300 Pf 330 Painmbar Qmin 10 ofQmax AC5 AC5 SG10 Qmax Qinm h 临界点 SZ 调压精度 4 23 2020 50 调压器基本特性与相关标准 调压精度等级RG clas