燃氣調(diào)壓器工作原理及性能要求PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1燃氣調(diào)壓器工作原理及性能要求燃氣調(diào)壓器工作原理及性能要求17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON2目錄 概述 調(diào)壓器基本原理 調(diào)壓器主要元件 調(diào)壓器受力分析 調(diào)壓器技術(shù)特性及其影響因素 調(diào)壓器型式與分類 調(diào)壓器標準與技術(shù)特性指標 調(diào)壓器流量計算 在此我們將討論在此我們將討論第1頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON3概述 調(diào)壓器的定義調(diào)壓器的定義調(diào)壓器是一種無論氣體的流量和上游壓力如何變化，都能保持下游壓力穩(wěn)定的裝置。調(diào)壓器應(yīng)能夠： 1、將上游壓力減低到一個穩(wěn)定的下

2、游壓力； 2、當調(diào)壓器發(fā)生故障時應(yīng)能夠限制下游壓力在安全范圍內(nèi)。 為什么需要調(diào)壓器為什么需要調(diào)壓器- 理想的燃氣供應(yīng)系統(tǒng)將氣體從井口輸送到最終用戶不需要調(diào)壓器；- 這樣的理想供應(yīng)系統(tǒng)得以維持的條件是用戶需求恒定，礦井的供給能力恒定，同時兩者之間是一致的；- 這樣的系統(tǒng)實際上不可能存在，為此，相應(yīng)的裝置-調(diào)壓器-應(yīng)運而生。 調(diào)壓器的功用調(diào)壓器的功用調(diào)壓器最大的功用是保持燃氣在使用時有穩(wěn)定的壓力，從而保證燃氣用具得到穩(wěn)定的燃空比（燃氣與空氣的配合比例）；燃氣供應(yīng)系統(tǒng)中使用調(diào)壓器將氣體壓力降低并穩(wěn)定在一個能夠使氣體得到安全、經(jīng)濟和高效利用的適當水平上。第2頁/共55頁17 October 2021R

3、B2000 REGULATOR COST COMPARISON4調(diào)壓器基本原理調(diào)壓器的功用是當入口氣體壓力和流過的氣體流量發(fā)生變化時，保持出口壓力的穩(wěn)定。調(diào)壓器調(diào)壓器入口壓力出口壓力不斷變化的氣體消耗量不斷變化的管網(wǎng)壓力第3頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON5調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器的設(shè)計取決于對其技術(shù)特性的定義，通常要考慮到以下特性：- 壓降及導(dǎo)致壓降的原因- 盲區(qū)或調(diào)壓器如何關(guān)閉- 臨界流量及其與調(diào)壓氣供氣能力的關(guān)系- 動作方式及其與調(diào)壓精度的關(guān)系第4頁/共55頁17 October 20

4、21RB2000 REGULATOR COST COMPARISON6 調(diào)壓器的五個基本元件調(diào)壓器的五個基本元件負載元件（彈簧或指揮器）感應(yīng)元件（皮膜）作用元件（閥瓣/閥口）圍護元件（閥體）信號元件（連接下游管道的信號管）閥塞橡膠軟閥座調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器第5頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON7調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 作用元件作用元件 （閥瓣（閥瓣 / / 閥口）閥口）作用元件（閥瓣/閥口）在感應(yīng)元件的驅(qū)動下，對氣體給出可變的約束。閥口的開度基于調(diào)壓器下游燃氣的需求量，當下游有用氣需求時，閥口打開；當

5、下游用氣需求為零時，閥口關(guān)閉。主閥桿的動作頻率取決于閥口的開/關(guān)頻率。作用元件要求具有長期的穩(wěn)定性能、密封性能和可靠的質(zhì)量。第6頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON8調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 感應(yīng)元件感應(yīng)元件 （皮膜）（皮膜）感應(yīng)元件（皮膜）用以測量下游工況壓力與要求的壓力之間的差異，感應(yīng)元件的任何變動度將導(dǎo)致作用元件產(chǎn)生相應(yīng)的動作。感應(yīng)元件是動態(tài)元件，要求具有長期的穩(wěn)定性能、密封性能和一定的機械強度。第7頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON9 負

6、載元件負載元件 （彈簧或指揮器）（彈簧或指揮器）負載元件決定要求的下游壓力。感應(yīng)元件（皮膜）持續(xù)比較負載元件給出的調(diào)節(jié)力和經(jīng)信號管傳遞來的下游壓力，從而將得出的動作指令（打開或關(guān)閉）傳遞給作用元件閥瓣，經(jīng)一定周期的動態(tài)過程，兩者趨向協(xié)調(diào)，閥瓣趨向穩(wěn)定。負載元件是動態(tài)元件，要求具有長期的穩(wěn)定性能、抗腐蝕性能和可靠的質(zhì)量。調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器Weight第8頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON10調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 圍護元件圍護元件 （閥體）（閥體）圍護元件形成調(diào)壓器的封閉的空間。圍護結(jié)構(gòu)的主要作用是：

7、 - 與管道的物理連接物； - 對作用元件的機械保護； - 對其它功能元件和附件的機械支撐。圍護元件是靜態(tài)元件，要求具有長期的穩(wěn)定性能和抗腐蝕性能。第9頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON11 調(diào)壓器的受力平衡（直接作用式調(diào)壓器）調(diào)壓器的受力平衡（直接作用式調(diào)壓器）向下的力和向上的力的處于平衡狀態(tài)的要求 - 燃氣需求量的變化決定下游管網(wǎng)壓力的變化 - 向上的力的增大或減小 - 閥口開度的變化 +向下的作用力：彈簧力 + + 入口壓力X閥口截面積連接到下游管道的信號管向上的作用力：出口壓力X皮膜截面積 + + 出口壓力X閥口截

8、面積+=調(diào)壓器基本原理第10頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON12調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析Pe = 100 PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2FD = (P2)(AD) = (10 Psig)(10 In2) = 100 Lb100 LbFw=100LbFD=100Lb調(diào)壓器皮膜的受力處于平衡狀態(tài)皮膜第11頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON13Pe = 100 PsigPa = 9 Ps

9、ig皮膜面積 = 10 In2FD = (P2)(AD) = (9 Psig)(10 In2) = 90 Lb100 LbFw=100LbFD=90Lb 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器皮膜的受力平衡被打破，下游需求增大，壓力下降。固定的重量會導(dǎo)致鐘擺皮膜第12頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON14調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器Pe = 100 PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2調(diào)節(jié)彈簧有利于消除鐘擺，盡快達成新的平衡與大氣連通 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分

10、析第13頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON15調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 LbK = 彈性系數(shù) = 使彈簧的高度壓縮或拉升1inch所需要的力FS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FSFD皮膜皮膜第14頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON16調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析FD = (10 Psig)(10 in2)

11、 = 100 LbFs = (100 Lb/In)(X) = 100 LbX = 1 Inch 壓縮量FS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FD(若皮膜不移動)FSFD皮膜皮膜第15頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON17Pe = 100 PsigQ = 50 SCFHPa = 10 Psig1 InchesFS = 100 LbFD = 100 Lb 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器第16頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST

12、 COMPARISON18 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器FD = (9 Psig)(102) = 90 LbFs = (100 Lb/In)(X) = 90 LbK = .9 Inch 壓縮量彈簧高度回復(fù)量 = 1-.9 = .1 Inch因此皮膜向下移動 .1 InchFS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FDFSFD第17頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON19 調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器Pe = 100 PsigQ = 200

13、 SCFHPa = 9 Psig1 InchesFS = 90 LbFD = 90 Lb.1第18頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON20 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器P2Psig流量 scfh0 50111098200300500理想的壓力曲線實際的壓力曲線P1 = 100 psig理想的調(diào)壓器：出口壓力不隨流量的變化而改變第19頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON21調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器

14、壓力特性FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 LbFs = (50 Lb/in)(X) = 100 LbX = 2 Inches 壓縮量FS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FDFSFD使用輕型彈簧第20頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON22調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧Pe = 100 PsigQ = 50 SCFHPa = 10 Psig2 InchesFS = 100 LbFD = 100 Lb第21頁/共55頁17 October

15、2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON23調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧FD = (9 psig)(10in2) = 90 LbFS = (50 Lb/in)(X) = 90 LbX = 1.8 Inches 壓縮量彈簧高度回復(fù)量 2-1.8 = .2 Inch因此皮膜向下移動 .2 InchFS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FDFSFD第22頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON24調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器Pe =

16、100 PsigQ = 300 SCFHPa = 9 Psig2 InchesFS = 90 LbFD = 90 Lb.2 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧第23頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON25調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器P2Psig流量 scfh0-50111098200300500理想的壓力曲線P1 = 100 psig400使用輕型彈簧適用重型彈簧 調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧任何情況下，盡可能使用輕型彈簧。第24頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR

17、 COST COMPARISON26調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 皮膜對壓降的影響皮膜對壓降的影響當 P2 降至 9 時FD = P2 x AFD = 10 x 10 - 100 LbFD2=9 x 11 = 99 Lb彈簧的作用力僅改變 1 Lb因此閥口的移動量很小FD2FD1A = 11 In.2A = 10 In.2皮膜對壓降的影響第25頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON27調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器關(guān)閉壓力調(diào)壓器關(guān)閉壓力 - 達成完全關(guān)閉的壓力； - 零流量時的壓力。 調(diào)壓器臨界流量調(diào)壓器臨界流量

18、 - 給定作用元件（閥瓣/閥口）的最大流量； - 取決于前端壓力Pe和閥口尺寸。第26頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON28調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 調(diào)壓器盲區(qū)及臨界流量調(diào)壓器盲區(qū)及臨界流量P2psig流量 scfh50111098500理想的壓力曲線實際的壓力曲線P1 = 100 psig0盲區(qū)臨界流量經(jīng)驗：在滿足流量的前提下，盡可能使用小口徑閥口。第27頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON29調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 壓力信號取樣點壓

19、力信號取樣點Pe = 100 Psig取壓點P1 = 100 Psig流速流速In流速OutVena Contracta（靜脈曲張）靜脈曲張）P2 = 10 PsigPa = 10 Psig第28頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON30調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 取壓點對壓力控制精度的影響取壓點對壓力控制精度的影響P2PsigFlow scfh0-50111098200300500P1 = 100 psig400BoostNo boost理想的壓力曲線第29頁/共55頁17 October 2021RB2000 REG

20、ULATOR COST COMPARISON31 出口壓力范圍受限制出口壓力范圍受限制 10% - 20% 的壓力偏移的壓力偏移+最大出口壓力 最大的向上的作用力能夠平衡掉由彈簧和入口壓力X閥口截面積產(chǎn)生的向下的作用力 彈簧的作用力受限于彈簧規(guī)格 . 同時，皮膜的直徑是不可變得 .因此，直接作用是調(diào)壓器的出口設(shè)定壓力范圍是受限制的向上的作用力：出口壓力X皮膜截面積 + + 出口壓力X閥口截面積調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器第30頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON32調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 正作用式正作用式第31

21、頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON33調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 反作用式反作用式第32頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON34調(diào)壓器基本原理 直接作用式調(diào)壓器 優(yōu)點 - 結(jié)構(gòu)簡單 - 響應(yīng)速度快 - 成本低 缺點 - 調(diào)壓精度較低 - 壓力控制范圍窄 - 流通能力較小 - 由于受皮膜尺寸的限制，難以做到大規(guī)格的閥體 應(yīng)用 - 小型區(qū)域壓力調(diào)節(jié) - 工商業(yè)及公福用戶壓力調(diào)節(jié) - 直燃設(shè)備 - 工礦企業(yè)第33頁/共55頁17 October 2021

22、RB2000 REGULATOR COST COMPARISON35調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器指揮器作用式調(diào)壓器調(diào)壓器的設(shè)計取決于對其技術(shù)特性的定義，通常要考慮到以下特性：- 調(diào)壓精度- 流通能力- 盲區(qū)- 響應(yīng)速度- 成本第34頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON36 調(diào)壓器的受力平衡（指揮器作用式調(diào)壓器）調(diào)壓器的受力平衡（指揮器作用式調(diào)壓器）+=連接到下游管道的信號管調(diào)節(jié)壓力來自於指揮器向下的作用力：調(diào)節(jié)壓力X皮膜截面積 + + 入口壓力X閥口截面積向上的作用力：出口壓力X皮膜截面積 + + 出口壓力X閥口截面積

23、向下的力和向上的力的處于平衡狀態(tài)的要求 - 燃氣需求量的變化決定下游管網(wǎng)壓力的變化 - 向上的力的增大或減小 - 閥口開度的變化 調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器第35頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON37調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器PePa 大氣排氣型大氣排氣型第36頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON38調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器 大氣排氣型大氣排氣型 優(yōu)點 - 壓力控制精度高 - 出口壓力范圍大 - 流通能力大 缺點 - 對外排氣比

24、較危險 - 對外排氣有浪費 - 成本高第37頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON39調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器 下游排氣型下游排氣型P1第38頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON40調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器 下游排氣下游排氣 雙作用式雙作用式第39頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON41調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器 下游排氣型下游排氣型 優(yōu)點 - 壓力控制精度高

25、- 出口壓力范圍大 - 流通能力大 缺點 - 響應(yīng)速度慢 - 成本高第40頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON42調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器 下游排氣下游排氣 軸流式（軸流式（IGA）第41頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON43 優(yōu)點 - 很高的調(diào)壓精度 - 很寬的壓力控制范圍 - 流通能力大 - 能夠做到較大的閥體尺寸 - 比壓力調(diào)節(jié)閥便宜 缺點 - 響應(yīng)速度慢 - 成本高 應(yīng)用 - 地區(qū)型分輸壓力調(diào)節(jié) - 城市門站 - 燃氣透平 - 大型直燃

26、設(shè)備 - 大型工礦企業(yè)調(diào)壓器基本原理 指揮器作用式調(diào)壓器第42頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON44調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標準- 標準- 精度- 壓力控制與流通特性第43頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON45調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標準 基礎(chǔ)標準基礎(chǔ)標準歐洲歐洲 EN 334法國 Gaz de France approval 德國 DVGW approval (DIN 3380/3381)荷蘭 Gasunie approval意大利 Snam/Italgas

27、 (UNI-CIG)英國 British Gas approval BS西班牙 Gas Natural approval (UNE 60402/60403) 調(diào)壓器沒有通用的國際標準 本地客戶的要求、相競爭的產(chǎn)品、本地標準以及本地的法規(guī)要求均可以作為調(diào)壓器的設(shè)計條件。中國中國 GB 16802第44頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON46調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標準 主要定義及符號主要定義及符號Pe = 入口壓力 (1 bar = 105 Pascal = 14,5 psig )Pa = 出口壓力標準狀況 = 絕對壓力為 1,0

28、1325 bar 且 t = 15C （歐洲或北美） 或 t = 20C （中國）Q = 流量范圍 (1 m/h = 35,1 SCFH)Pas = 出口壓力設(shè)定值Pf = 關(guān)閉壓力。流量Q=0時的壓力Wh = 彈簧的可設(shè)定壓力范圍 Wa = 調(diào)壓器的可設(shè)定壓力范圍 RG(AC) = 精度等級，最大的出口壓力波動許可范圍SG = 關(guān)閉壓力精度等級， Pf 與 Pas之間許可的最大壓差SZ = 關(guān)閉壓力等級范圍，Qmin/Qmax 時的SG的% KG/CG = 流量特性第45頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON47調(diào)壓器基本特

29、性與相關(guān)標準 壓力范圍與等級壓力范圍與等級 Class Pzul (bar)ClassPzul (bar)PN 1616 ANSI 150 19,2PN 2525 ANSI 300 51PN 4040 ANSI 600 102PN 6464PN 100 100Pzul = 最大允許工作壓力 (入口壓力)第46頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON48調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標準 調(diào)壓精度調(diào)壓精度0Pas流量范圍出口壓力 理想的調(diào)壓器能夠滿足不管入口壓力如何變化，當流量從 0 增加到 時，均能保持出口壓力的穩(wěn)定。第47頁/共55頁1

30、7 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON49調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標準285 315 Pas=300Pf =330 Pa in mbarQmin = 10% of QmaxAC5 AC5SG10Qmax Q in m/h臨界點SZ 調(diào)壓精度調(diào)壓精度第48頁/共55頁17 October 2021RB2000 REGULATOR COST COMPARISON50調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標準 調(diào)壓精度等級調(diào)壓精度等級 RG(#) class允許的壓力偏移設(shè)定壓力的%RG 1 1 % (*)RG 2,5 2,5 % (*)RG 5 5 % (*)RG 10 10 %RG 20 20 %RG 30 3