城市天然氣工程第九章燃氣的調壓燃氣的儲存

燃氣的壓力調理、燃氣儲存第一節(jié)燃氣調壓器第二節(jié)調理機構的計算第三節(jié)燃氣調壓站的布置第四節(jié)儲氣罐儲氣第五節(jié)長輸管線末端儲氣第一節(jié)燃氣調壓器一、調壓器的任務原理1、調壓器的作用燃氣供應系統(tǒng)的壓力工況是利用調壓器來控制的，調壓器的作用是根據燃氣的需用情況將燃氣調至不同的壓力。調壓器安設在氣源廠、燃氣壓送站、分配站、儲配站、不同壓力機制管網間的調壓站、用戶處等。一切燃氣調壓器均是將較高的壓力調至較低的壓力，是一個降壓設備。一、調壓器的任務原理2、調壓器的任務過程如以下圖，燃氣作用于薄膜上的力按下式計算：調理閥門的平衡條件為：一、調壓器的任務原理當出口處的用氣量添加或入口壓力降低時，燃氣出口壓力P降低，呵斥N<Wg，系統(tǒng)失去平衡。此時薄膜下降，使閥門開大，燃氣流量添加，使壓力恢復平衡形狀。當出口處的用氣量減少或入口壓力添加時，燃氣出口壓力P升高，呵斥N>Wg，此時薄膜上升，帶動閥門使開度減小，燃氣流量減小，因此又逐漸使壓力恢復到原來的形狀。不論用氣量及入口壓力如何變化，調壓器都可經過重塊或彈簧的調理作用，自動堅持穩(wěn)定的出口壓力。所以整個系統(tǒng)是一個自調系統(tǒng)。一、調壓器的任務原理3、自調系統(tǒng)的任務原理首先由薄膜測出出口壓力，然后經過薄膜將這個壓力和重塊或彈簧力進展比較，依托兩者之間的差值，經過薄膜及其銜接的閥桿帶動閥芯上下挪動，調理調壓器出口處的管道壓力。自調系統(tǒng)的構成：丈量元件〔敏感元件〕、傳動安裝、調理機構和調理對象〔出口處的燃氣管道〕。見以下圖。一、調壓器的任務原理在上圖中，調壓器的出口壓力為被調參數(shù)，也就是調理對象的輸出信號。引起被調參數(shù)變化的要素是用氣量或進口壓力的改動，稱為干擾作用，也是作用于調理對象上的輸入信號。經過調理機構的流量就是作用于調理對象并實現(xiàn)調理作用的參數(shù)，稱為調理參數(shù)。當外界給一個干擾信號時，被調參數(shù)發(fā)生變化，傳給丈量元件，丈量元件發(fā)出一個信號與給定值比較，得到偏向信號，并被送給傳動安裝，傳動安裝發(fā)出位移信號給調理機構使閥門動作，并向調理對象輸出一個調理作用信號抑制干擾作用影響。二、調壓器的分類按作用方式分類：直接作用式調壓器、間接作用式調壓器。按用途或運用對象分類：區(qū)域調壓器、公用調壓器、用戶調壓器。按進出口壓力分類：高高壓、高中壓、高低壓調壓器，中中壓、中低壓調壓器及低低壓調壓器。二、調壓器的分類1、直接作用式調壓器液化石油氣減壓器，直接銜接在液化石油氣鋼瓶的角閥上，流量0～0.6m3/h。用戶調壓器，運用于集體食堂、餐飲效力行業(yè)、用氣量不大的工業(yè)用戶及居民點。二、調壓器的分類2、間接作用式調壓器用于流量較大的區(qū)域調壓站中，由指揮器和主調壓器組成。種類很多，有軸流式調壓器、曲流式調壓器、自力式調壓器、雷諾式調壓器等。根據出口壓力的變化，經過指揮器控制中間壓力的改動，由中間壓力和主調壓器的彈簧比較控制主調壓器的操作。二、調壓器的分類曲流式調壓器任務原理：調壓器尚未任務時，指揮器呈松開形狀，閥口11完全翻開，閥口13為封鎖形狀。燃氣經閥口11、孔口12流進調壓器環(huán)狀腔室，此時P1=P3，橡膠套靠本身彈性使調壓器呈封鎖形狀。調壓器啟動時，調理指揮器彈簧，閥桿向左側挪動，閥口11關小，閥口13翻開，指揮壓力P3降低，依托壓力差P1－P3使橡膠套開啟。繼續(xù)調理指揮器彈簧，將出口壓力P2調至所需值。當進口壓力降低或出口負荷添加時，出口壓力P2降低，指揮器橡膠膜片帶動閥桿向左挪動，閥口11開度減小，閥口13開度增大，指揮壓力P3減小，主調壓器開度增大，P2升高，恢復到給定值。第二節(jié)調壓器的計算燃氣流經節(jié)流機構時，如壓降不大，燃氣的密度可忽略不計，計算時看作不可緊縮流體；如壓降相當大時，應思索燃氣密度的變化，為可緊縮流體。當,忽略燃氣的緊縮性；當時，應思索燃氣的緊縮性。為調壓器的壓力降，P1是調壓器的入口壓力。一、不可緊縮流體的計算不可緊縮流體經過調壓器時壓力降可由下式計算：當采用以下單位：Q為m3/h,F為cm2，壓降為MPa，密度為kg/m3。公式為如下方式：一、不可緊縮流體的計算當介質密度為1000kg/m3，壓降為0.0981MPa時，流經調理閥門的小時流量稱為調壓器的流通才干系數(shù)，用C表示。二、可緊縮流體的計算在計算節(jié)流機構的流量時，應思索燃氣密度的變化和對理想氣體定律的偏離。將燃氣經過節(jié)流閥門的流動看作孔口出流，那么流量可由下式求得：出流速度可由下式求得：二、可緊縮流體的計算采用如下單位，Q0為m3/h，P1和壓降為MPa，流量公式為臨界壓力比：當調壓器前后壓力比減小時，流量和流速會添加，但當其減小到某一值時，流量和流速到達最大值，此壓力比稱為臨界壓力比。分為臨界形狀和亞臨界形狀。空氣的實驗和實際參數(shù)如下：臨界壓力比的修正系數(shù)：0.91天然氣的絕熱指數(shù)為：1.3二、可緊縮流體的計算臨界形狀流量公式如下假照實驗調壓器時所用參數(shù)用以下符號表示亞臨界形狀和臨界形狀的換算公式分別為二、可緊縮流體的計算以上公式計算得出的流量是在能夠的最小進口壓力P1、閥門完全開啟時的最大流量。在實踐運轉中，調壓器閥門不宜處在完全開啟形狀，調壓器的計算流量與最大流量的關系為：Qmax=1.15~1.2QP二、可緊縮流體的計算例題：選用調壓器的阻力為0.048MPa，出口絕對壓力P2=0.1053MPa。密度為0.7kg/Nm3；給出調壓器實驗值為求選用調壓器的流量。第三節(jié)燃氣調壓站的布置一、調壓站的構成1、調壓站通常由調壓器、閥門、過濾器、平安安裝、旁通管及丈量儀表組成。有些站裝有計量設備，稱為調壓計量站。平安安裝為防止用氣負荷為零而調壓器封鎖不嚴，或調壓器中的薄膜破裂及調壓系統(tǒng)失靈時出口壓力升高，危及設備的正常任務。有平安切斷閥和平安放散閥。第三節(jié)燃氣調壓站的布置2、調壓器的串聯(lián)安裝〔監(jiān)視器安裝〕備用調壓器2的給定出口壓力略高于正常任務調壓器3的出口壓力，因此，正常任務時備用調壓器的調理閥是全開的。當調壓器3失靈，出口壓力上升到調壓器2的給定出口壓力時，備用調壓器2投入運轉。備用調壓器的出力不得小于正常任務調壓器。第三節(jié)燃氣調壓站的布置3、調壓器的并聯(lián)安裝系統(tǒng)運轉時，一個調壓器正常任務，另一個備用。正常任務的調壓器的給定出口壓力略高于備用調壓器的給定出口壓力，正常任務時，備用調壓器呈封鎖形狀。當正常任務調壓器發(fā)生缺點，使出口壓力添加到超越允許范圍時，其線路上的平安切斷閥封鎖，使出口壓力降低，當下降到備用調壓器的給定出口壓力時，備用調壓器自行啟動正常任務。備用調壓器上的平安切斷閥的動作壓力應略高于正常任務線路上的平安切斷閥的動作壓力。第三節(jié)燃氣調壓站的布置二、調壓站的分類及布置第四節(jié)儲氣罐儲氣一、儲氣罐的類型分為低壓罐、高壓罐.低壓罐：濕式罐、干式罐。濕式罐：直立型濕式罐、螺旋型濕式罐。二、高壓儲罐的儲氣量高壓儲罐的幾何容積固定不變，靠改動其中燃氣的壓力來儲存燃氣，稱為定容儲罐。設有進出口管、平安閥、壓力表、人孔、梯子和平臺等。高壓罐的有效儲氣容積：儲罐的容積利用系數(shù)：在儲罐任務壓力一定時，要提高容積利用系數(shù)，只需降低儲罐的剩余壓力。而此壓力又遭到管網中燃氣壓力的限制?？梢栽O置引射器。三、燃氣儲配站1、高壓儲配站在低峰時，由燃氣高壓管線來的燃氣一部分經過一級調壓進入高壓儲罐，另一部分經過二級調壓進入城市管網。在頂峰時，高壓罐和經過一級調壓后的高壓干管來氣集合經過二級調壓進入城市管網。當儲罐內燃氣壓力接近管網壓力時，利用高壓干管的高壓燃氣把燃氣從壓力較低的罐中引射出來，以提高整個罐站的容積利用系數(shù)。三、燃氣儲配站2、低壓儲配站當城市采用低壓氣源，且供氣規(guī)模又不特別大時，燃氣供應系統(tǒng)常采用低壓儲氣。低壓儲配站的作用是在低峰時將多余的燃氣儲存起來，在頂峰時，經過儲配站的緊縮機將燃氣從低壓儲罐中抽出壓送到中壓管網中。包括低壓儲罐、緊縮機室、輔助間、消防水池等。第五節(jié)長輸管線末端儲氣確定管道儲氣容積的近似方法是用供氣量等于用氣量那一瞬間的穩(wěn)定工況替代燃氣流動的不穩(wěn)定工況進展計算。見以下圖中的a點和b點。在b點，用氣負荷等于平均小時供氣量。從b點到a點為用氣低谷時間，管道工況是不穩(wěn)定的，為管道儲氣階段，到達a點時，供氣量與用氣量平衡，但管內的壓力比b點工況時要高。從a點到b點為用氣頂峰期間，儲存的燃氣向外供出，工況不穩(wěn)定。到達b點時重新到達平衡，但管內壓力比a點時要低。計算管道的儲氣量，只需計算a時辰和b時辰管道內的燃氣量，兩者之差即為管段儲氣量。第五節(jié)長輸管線末端儲氣管道沿程壓力不同，因此密度也不同。取一個微元體進展分析，其中燃氣的質量為由水力計算公式，進展積分