燃氣調壓器工作原理及性能要求ppt課件

1、Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利寧波力利智能控制設備有限公司燃氣調壓器工作原理及性能要求Fundamental Principles & Functional Requirements of Gas Pressure RegulatorsQuality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利目錄 概述 調壓器基本原理 調壓器主要元件 調壓器受力分析 調壓器技術特性及其影響因素 調壓器型式與分類 調壓器標準與技術特性指標 調壓器流量計算 在此我們將

2、討論在此我們將討論Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利概述 調壓器的定義調壓器的定義調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。調壓器應能夠： 1、將上游壓力減低到一個穩(wěn)定的下游壓力； 2、當調壓器發(fā)生故障時應能夠限制下游壓力在安全范圍內。 為什么需要調壓器為什么需要調壓器- 理想的燃氣供應系統(tǒng)將氣體從井口輸送到最終用戶不需要調壓器；- 這樣的理想供應系統(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，相應的裝置-調壓器-應運

3、而生。 調壓器的功用調壓器的功用調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）；燃氣供應系統(tǒng)中使用調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。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理調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。調壓器調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Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特

4、性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器直接作用式調壓器調壓器的設計取決于對其技術特性的定義，通常要考慮到以下特性： 壓降及導致壓降的原因 盲區(qū)或調壓器如何關閉 臨界流量及其與調壓氣供氣能力的關系 動作方式及其與調壓精度的關系Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 調壓器的五個基本元件調壓器的五個基本元件負載元件彈簧或指揮器）感應元件皮膜）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）閥塞橡膠軟閥座調壓器基本原理 直接作用式調壓器Quality is a never-ending proce

5、ss.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 作用元件作用元件 （閥瓣（閥瓣 / / 閥口）閥口）作用元件閥瓣/閥口在感應元件的驅動下，對氣體給出可變的約束。閥口的開度基于調壓器下游燃氣的需求量，當下游有用氣需求時，閥口打開；當下游用氣需求為零時，閥口關閉。主閥桿的動作頻率取決于閥口的開/關頻率。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量。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 感應元件感應元件 （皮膜）（皮膜）感應元件皮膜用以測量下游工

6、況壓力與要求的壓力之間的差異，感應元件的任何變動度將導致作用元件產生相應的動作。感應元件是動態(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。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 負載元件負載元件 （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。感應元件皮膜持續(xù)比較負載元件給出的調節(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，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量。調壓器基本原理 直接

7、作用式調壓器WeightQuality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 圍護元件圍護元件 （閥體）（閥體）圍護元件形成調壓器的封閉的空間。圍護結構的主要作用是： - 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。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 調壓器的受力平衡直接作用式調壓器）調壓器的受力平衡直接作用式調壓器）向下的力

8、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閥口截面積+=調壓器基本原理Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析Pe = 100 PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2FD = (P2)(AD) = (10 Psig)(10 In2) = 1

9、00 Lb100 LbFw=100LbFD=100Lb調壓器皮膜的受力處于平衡狀態(tài)皮膜Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利Pe = 100 PsigPa = 9 Psig皮膜面積 = 10 In2FD = (P2)(AD) = (9 Psig)(10 In2) = 90 Lb100 LbFw=100LbFD=90Lb 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析調壓器基本原理 直接作用式調壓器調壓器皮膜的受力平衡被打破，下游需求增大，壓力下降。固定的重量會導致鐘擺皮膜Quality is a never-ending proce

10、ss.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器Pe = 100 PsigPa = 10 Psig皮膜面積 = 10 In2調節(jié)彈簧有利于消除鐘擺，盡快達成新的平衡與大氣連通 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 LbK = 彈性系數(shù)彈性系數(shù) = 使彈簧的高度壓縮或拉升使彈簧的高度壓縮或拉升1inch所需要的力所需要的力FS =

11、(K)(X)FD = (P2)(AD)FSFD皮膜皮膜Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 LbFs = (100 Lb/In)(X) = 100 LbX = 1 Inch 壓縮量壓縮量FS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FD(若皮膜不移動若皮膜不移動)FSFD皮膜皮膜Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧

12、波力利Pe = 100 PsigQ = 50 SCFHPa = 10 Psig1 InchesFS = 100 LbFD = 100 Lb 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析調壓器基本原理 直接作用式調壓器Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析調壓器基本原理 直接作用式調壓器FD = (9 Psig)(102) = 90 LbFs = (100 Lb/In)(X) = 90 LbK = .9 Inch 壓縮量壓縮量彈簧高度回復量彈簧高度回復量 = 1-.9 = .1 Inch因此皮膜向下

13、移動因此皮膜向下移動 .1 InchFS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FDFSFDQuality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 調壓器力平衡分析調壓器力平衡分析調壓器基本原理 直接作用式調壓器Pe = 100 PsigQ = 200 SCFHPa = 9 Psig1 InchesFS = 90 LbFD = 90 Lb.1Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 調壓器壓力特性調壓器壓力特性調壓器基本原理 直接作用式調壓器P2P

14、sig流量 scfh0 50111098200300500理想的壓力曲線實際的壓力曲線P1 = 100 psig理想的調壓器：出口壓力不隨流量的變化而改變Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器壓力特性調壓器壓力特性FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 LbFs = (50 Lb/in)(X) = 100 LbX = 2 Inches 壓縮量壓縮量FS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FDFSFD使用輕型彈簧Quality is a neve

15、r-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器壓力特性調壓器壓力特性使用輕型彈簧Pe = 100 PsigQ = 50 SCFHPa = 10 Psig2 InchesFS = 100 LbFD = 100 LbQuality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器壓力特性調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 I

16、nches 壓縮量壓縮量彈簧高度回復量彈簧高度回復量 2-1.8 = .2 Inch因此皮膜向下移動因此皮膜向下移動 .2 InchFS = (K)(X)FD = (P2)(AD)FS = FDFSFDQuality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器Pe = 100 PsigQ = 300 SCFHPa = 9 Psig2 InchesFS = 90 LbFD = 90 Lb.2 調壓器壓力特性調壓器壓力特性使用輕型彈簧Quality is a never-ending process.調壓設備

17、調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器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 調壓器壓力特性調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。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 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

18、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Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器關閉壓力調壓器關閉壓力 - 達成完全關閉的壓力； - 零流量時的壓力。 調壓器臨界流量調壓器臨界流量 - 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。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 調壓器盲區(qū)及臨界流量調

19、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)臨界流量閱歷：在滿足流量的前提下，盡可能使用小口徑閥口。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 壓力信號取樣點壓力信號取樣點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 PsigQuality is a never-ending process

20、.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 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Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 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

21、膜的直徑是不可變得 .因此，直接作用是調壓器的出口設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閥口截面積調壓器基本原理 直接作用式調壓器Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 正作用式正作用式Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 反作用式反作用式Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧

22、波力利調壓器基本原理 直接作用式調壓器 優(yōu)點 - 結構簡單 - 響應速度快 - 成本低 缺陷 - 調壓精度較低 - 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 運用 - 小型區(qū)域壓力調節(jié) - 工商業(yè)及公福用戶壓力調節(jié) - 直燃設備 - 工礦企業(yè)Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器指揮器作用式調壓器調壓器的設計取決于對其技術特性的定義，通常要考慮到以下特性： 調壓精度 流通能力 盲區(qū) 響應速度 本錢Quality is a never-ending

23、 process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 調壓器的受力平衡指揮器作用式調壓器）調壓器的受力平衡指揮器作用式調壓器）+=連接到下游管道的信號管調節(jié)壓力來自於指揮器向下的作用力：調節(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 調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 指

24、揮器作用式調壓器PePa 大氣排氣型大氣排氣型Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器 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 缺陷 - 對外排氣比較危險 - 對外排氣有浪費 - 成本高Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器 下游排氣型下游排氣型P1Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理

25、與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器 下游排氣型下游排氣型 優(yōu)點 - 壓力控制精度高 - 出口壓力范圍大 - 流通能力大 缺陷 - 響應速度慢 - 成本高Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器 下游排氣下游排氣 雙作用式雙作用式Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器 下游排氣下游排氣 軸流式軸流式IGA）Quality is a never-ending

26、 process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利 優(yōu)點 - 很高的調壓精度 - 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 - 比壓力調節(jié)閥便宜 缺陷 - 響應速度慢 - 成本高 運用 - 地區(qū)型分輸壓力調節(jié) - 城市門站 - 燃氣透平 - 大型直燃設備 - 大型工礦企業(yè)調壓器基本原理 指揮器作用式調壓器Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本特性與相關標準- 規(guī)范- 精度- 壓力控制與流通特性Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓

27、器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本特性與相關標準 基礎標準基礎標準歐洲歐洲 EN 334 EN 334法國 Gaz de France approval 德國 DVGW approval (DIN 3380/3381)荷蘭 Gasunie approval意大利 Snam/Italgas (UNI-CIG)英國 British Gas approval BS西班牙 Gas Natural approval (UNE 60402/60403) 調壓器沒有通用的國際標準 本地客戶的要求、相競爭的產品、本地標準以及本地的法規(guī)要求均可以作為調壓器的設計條件。中國中國 CJ 274-2019 C

28、J 274-2019Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本特性與相關標準 主要定義及符號主要定義及符號Pe = 入口壓力入口壓力 (1 bar = 105 Pascal = 14,5 psig )Pa = 出口壓力出口壓力標準狀況標準狀況 = 絕對壓力為絕對壓力為 1,01325 bar 且且 t = 15C （歐洲或北美）（歐洲或北美） 或或 t = 20C （中國）（中國）Q = 流量范圍流量范圍 (1 m/h = 35,1 SCFH)Pas = 出口壓力設定值出口壓力設定值Pf = 關閉壓力。流量關閉壓

29、力。流量Q=0時的壓力時的壓力Wh = 彈簧的可設定壓力范圍彈簧的可設定壓力范圍 Wa = 調壓器的可設定壓力范圍調壓器的可設定壓力范圍 RG(AC) = 精度等級，最大的出口壓力波動許可范圍精度等級，最大的出口壓力波動許可范圍SG = 關閉壓力精度等級，關閉壓力精度等級， Pf 與與 Pas之間許可的最大壓差之間許可的最大壓差SZ = 關閉壓力等級范圍，關閉壓力等級范圍，Qmin/Qmax 時的時的SG的的% KG/CG = 流量特性流量特性Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本特性與相關標準 壓力范圍與等

30、級壓力范圍與等級 Class Pzul (bar)ClassPzul (bar)PN 1616 ANSI 15019,2PN 2525 ANSI 30051PN 4040 ANSI 600 102PN 6464PN 100 100Pzul = 最大允許工作壓力 (入口壓力)Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本特性與相關標準 調壓精度調壓精度0Pas流量范圍出口壓力 理想的調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。Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本特性與相關標準285 315 Pas=300Pf =330 Pa in mbarQmin = 10% of QmaxAC5 AC5SG10Qmax Q in m/h臨界點SZ 調壓精度調壓精度Quality is a never-ending process.調壓設備 調壓器原理與基本特性寧波力利寧波力利調壓器基本特性與相關標準 調壓精度等級調壓精度等級 RG(#) class允許的壓力偏移設定壓力的%RG 1