燃?xì)庹{(diào)壓器課件【精制材料】

1、燃?xì)庹{(diào)壓器,場(chǎng)站內(nèi)的重要設(shè)備,1,行業(yè)相關(guān),在此我們將討論, 概述 調(diào)壓器分類 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(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)特性指標(biāo) 調(diào)壓器流量計(jì)算 調(diào)壓器實(shí)例,2,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器的定義,調(diào)壓器是一種無(wú)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(gè)穩(wěn)定的下游壓力； 2、當(dāng)調(diào)壓器發(fā)生故障時(shí)應(yīng)能夠限制下游壓力在安全范圍內(nèi)。,3,行業(yè)相關(guān),為什么需要調(diào)壓器,理想的燃?xì)夤?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

2、恒定，同時(shí)兩者之間是一致的； 這樣的系統(tǒng)實(shí)際上不可能存在，為此，相應(yīng)的裝置-調(diào)壓器-應(yīng)運(yùn)而生。,4,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器的功用,調(diào)壓器最大的功用是保持燃?xì)庠谑褂脮r(shí)有穩(wěn)定的壓力，從而保證燃?xì)庥镁叩玫椒€(wěn)定的燃空比（燃?xì)馀c空氣的配合比例）；燃?xì)夤?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(gè)能夠使氣體得到安全、經(jīng)濟(jì)和高效利用的適當(dāng)水平上。,5,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器基本原理,調(diào)壓器的功用是當(dāng)入口氣體壓力和流過(guò)的氣體流量發(fā)生變化時(shí)，保持出口壓力的穩(wěn)定。,調(diào)壓器,入口壓力,出口壓力,不斷變化的氣體消耗量,調(diào)壓器,出口壓力,不斷變化的氣體消耗量,不斷變化的管網(wǎng)壓力,6,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器分類,調(diào)壓器的種類較多，可以從適

3、用壓力、用途、作用原理上加以區(qū)分。 一、按壓力劃分 為了明確表示調(diào)壓器的壓力性能，根據(jù)調(diào)壓器的進(jìn)口壓力與出口壓力的級(jí)別加以區(qū)分，分為： 低 低壓； 中壓A 低壓； 中壓B 低壓； 中壓A 中壓B； 高壓 中壓A； 高壓 中壓B； 超高 高壓。,7,行業(yè)相關(guān),二、按用途劃分,按用途或供應(yīng)對(duì)象加以區(qū)分，分為： 1. 區(qū)域調(diào)壓器 用于供應(yīng)某一地區(qū)的居民用戶或企事業(yè)單位用戶的調(diào)壓器，稱為區(qū)域調(diào)壓器。在三級(jí)制供氣城市中，一般為高中壓、中低壓調(diào)壓器。 2. 專用調(diào)壓器 調(diào)壓器的設(shè)置是專供某一單位的特殊需要而設(shè)置，如玻璃廠、冶煉廠等大型工業(yè)用戶，他們一般需要高于區(qū)域供應(yīng)壓力的氣源，因此必須為它們?cè)O(shè)置專用調(diào)壓

4、器。 3. 用戶調(diào)壓器 用戶調(diào)壓器是一種小型調(diào)壓器，一般用于一幢樓或一戶居民。這主要用于高、中壓供氣系統(tǒng)。民用液化石油氣的減壓閥也是一種用戶調(diào)壓器。用戶調(diào)壓器一般分為高低，中低壓兩種。,8,行業(yè)相關(guān),三、按作用原理劃分調(diào)壓器按不同作用原理分為：直接作用式和間接作用式兩種。,直接作用式調(diào)壓器只依靠敏感元件（薄膜）所感受的出口壓力變化來(lái)對(duì)閥門進(jìn)行移動(dòng)和調(diào)節(jié)。敏感元件就是傳動(dòng)裝置的受力元件，使調(diào)節(jié)閥門移動(dòng)的能源是被調(diào)介質(zhì)。 通俗講，直接作用式調(diào)壓器就是直接依靠調(diào)壓器薄膜所感受的出口壓力的變化，來(lái)移動(dòng)閥門和進(jìn)行調(diào)節(jié)。使閥門移動(dòng)和調(diào)節(jié)的能量，是被調(diào)燃?xì)獾膲毫Α?9,行業(yè)相關(guān),直接作用式調(diào)壓器工作原理圖,

5、10,行業(yè)相關(guān),間接作用式調(diào)壓器工作原理圖,間接作用式調(diào)壓器是當(dāng)出口壓力變化時(shí)沒(méi)，使操縱機(jī)構(gòu)（指揮器）動(dòng)作，接通能源（或給出信號(hào)），使調(diào)節(jié)閥門移動(dòng)。它的敏感元件（即感應(yīng)出口壓力的元件）和傳動(dòng)裝置（即受力動(dòng)作并進(jìn)行調(diào)節(jié)的元件）是分開(kāi)的。 通俗講，間接作用式調(diào)壓器就是多了一個(gè)指揮器部分。指揮器與調(diào)壓器結(jié)果相似，也由閥門、皮膜、彈簧等組成。指揮器的作用是放大出口壓力P2升高或降低的信號(hào)，從而加快調(diào)壓器的動(dòng)作，提高調(diào)壓器的精度和靈敏度。,11,行業(yè)相關(guān),間接作用式調(diào)壓器：,12,行業(yè)相關(guān),直接作用式調(diào)壓器詳細(xì)解說(shuō),調(diào)壓器的設(shè)計(jì)取決于對(duì)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)

6、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(dòng)作方式及其與調(diào)壓精度的關(guān)系,13,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器的五個(gè)基本元件,5大元件,負(fù)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(hù)元件（閥體）,信號(hào)元件（連接下游管道的信號(hào)管）,閥塞,橡膠軟閥座,14,行業(yè)相關(guān),作用元件 （閥瓣 / 閥口）,作用元件（閥瓣/閥口）在感應(yīng)元件的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)氣體給出可變的約束。閥口的開(kāi)度基于調(diào)壓器下游燃?xì)獾男枨罅?，?dāng)下游有用氣需求時(shí)，閥口打開(kāi)；當(dāng)下游用氣需求為零時(shí)，閥口關(guān)閉。 主閥桿的動(dòng)作頻率取決于閥口的開(kāi)/關(guān)頻率。 作用元件要求具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性能、密封性能和可靠的質(zhì)量。,15,行業(yè)相關(guān),感應(yīng)

7、元件 （皮膜）,感應(yīng)元件（皮膜）用以測(cè)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(dòng)度將導(dǎo)致作用元件產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。 感應(yīng)元件是動(dòng)態(tài)元件，要求具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性能、密封性能和一定的機(jī)械強(qiáng)度。,16,行業(yè)相關(guān),負(fù)載元件 （彈簧或指揮器）,負(fù)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(fù)載元件給出的調(diào)節(jié)力和經(jīng)信號(hào)管傳遞來(lái)的下游壓力，從而將得出的動(dòng)作指令（打開(kāi)或關(guān)閉）傳遞給作用元件閥瓣，經(jīng)一定周期的動(dòng)態(tài)過(guò)程，兩者趨向協(xié)調(diào)，閥瓣趨向穩(wěn)定。 負(fù)載元件是動(dòng)態(tài)元件，要求具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性能、抗腐蝕性能和可靠的質(zhì)量。,Weight,17,行業(yè)相關(guān),圍護(hù)元件 （閥體）,圍護(hù)元件形成調(diào)壓器的封閉的空間

8、。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要作用是： - 與管道的物理連接物； - 對(duì)作用元件的機(jī)械保護(hù)； - 對(duì)其它功能元件和附件的機(jī)械支撐。 圍護(hù)元件是靜態(tài)元件，要求具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性能和抗腐蝕性能。,18,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器的受力平衡（直接作用式調(diào)壓器）,受力原理：,向下的力和向上的力的處于平衡狀態(tài)的要求 - 燃?xì)庑枨罅康淖兓瘺Q定下游管網(wǎng)壓力的變化 - 向上的力的增大或減小 - 閥口開(kāi)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(hào)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,+,=,19,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器力平衡分析,調(diào)壓器皮膜的受力處于平衡狀態(tài),Pe =

9、100 Psig,Pa = 10 Psig,皮膜面積 = 10 In2,FD = (P2)(AD) = (10 Psig)(10 In2) = 100 Lb,100 Lb,Fw=100Lb FD=100Lb,皮膜,20,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器力平衡分析,調(diào)壓器皮膜的受力平衡被打破，下游需求增大，壓力下降。,Pe = 100 Psig,Pa = 9 Psig,皮膜面積 = 10 In2,FD = (P2)(AD) = (9 Psig)(10 In2) = 90 Lb,100 Lb,Fw=100Lb FD=90Lb,固定的重量會(huì)導(dǎo)致鐘擺,皮膜,21,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器力平衡分析,再平衡,Pe = 100

10、Psig,Pa = 10 Psig,皮膜面積 = 10 In2,調(diào)節(jié)彈簧有利于消除鐘擺，盡快達(dá)成新的平衡,與大氣連通,22,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器力平衡分析,FS = (K)(X) FD = (P2)(AD),皮膜,皮膜,FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 Lb K = 彈性系數(shù) = 使彈簧的高度壓縮或拉升1inch所需要的力,23,行業(yè)相關(guān),FD = (9 Psig)(102) = 90 Lb Fs = (100 Lb/In)(X) = 90 Lb K = .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(dòng) .1 Inch,FS = (

11、K)(X) FD = (P2)(AD),FS = FD,24,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器力平衡分析,Pe = 100 Psig,Q = 200 SCFH,Pa = 9 Psig,1 Inches,FS = 90 Lb,FD = 90 Lb,.1,25,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器壓力特性,P2 Psig,0 50,11 10 9 8,200,300,500,理想的壓力曲線,實(shí)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,流量 scfh,26,行業(yè)相關(guān),P2 Psig,0-50,11 10 9 8,200,300,500,理想的壓力曲線,P1 = 100 psig,400,使用

12、輕型彈簧,適用重型彈簧,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。,流量 scfh,27,行業(yè)相關(guān),當(dāng) P2 降至 9 時(shí) FD = P2 x A FD = 10 x 10 - 100 Lb FD2=9 x 11 = 99 Lb,彈簧的作用力僅改變 1 Lb 因此閥口的移動(dòng)量很小,FD2,FD1,A = 11 In.2,A = 10 In.2,皮膜對(duì)壓降的影響,28,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器參數(shù),調(diào)壓器關(guān)閉壓力 - 達(dá)成完全關(guān)閉的壓力； - 零流量時(shí)的壓力。 調(diào)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。,29,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器盲區(qū)及

13、臨界流量,P2 psig,11 10 9 8,理想的壓力曲線,實(shí)際的壓力曲線,P1 = 100 psig,盲區(qū),臨界流量,經(jīng)驗(yàn)：在滿足流量的前提下，盡可能使用小口徑閥口。,流量 scfh,50,500,0,30,行業(yè)相關(guān),壓力信號(hào)取樣點(diǎn),Pe = 100 Psig,取壓點(diǎn),P1 = 100 Psig,流速 In,流速 Out,Vena Contracta（靜脈曲張）,P2 = 10 Psig,Pa = 10 Psig,31,行業(yè)相關(guān),取壓點(diǎn)對(duì)壓力控制精度的影響,P2 Psig,0-50,11 10 9 8,200,300,500,P1 = 100 psig,400,Boost,No boost

14、,理想的壓力曲線,增加取壓點(diǎn)距離,32,行業(yè)相關(guān),出口壓力范圍受限制 10% - 20% 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(shí)，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,33,行業(yè)相關(guān),正作用式,34,行業(yè)相關(guān),反作用式,35,行業(yè)相關(guān),直接作用式調(diào)壓器,優(yōu)點(diǎn) - 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 - 響應(yīng)速度快 - 成本低 缺點(diǎn) - 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，

15、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),36,行業(yè)相關(guān),指揮器作用式調(diào)壓器,調(diào)壓器的設(shè)計(jì)取決于對(duì)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,37,行業(yè)相關(guān),+,+,+,=,連接到下游管道的信號(hào)管,調(diào)節(jié)壓力來(lái)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,向下的力和向上的力的處于平衡狀態(tài)的要求 - 燃?xì)庑枨罅康淖兓瘺Q定下游管網(wǎng)壓力的變化 - 向上的力的增大或減小 - 閥口開(kāi)度的變化,38,行業(yè)相關(guān),

16、Pe,Pa,大氣排氣型,39,行業(yè)相關(guān),大氣排氣型優(yōu)缺點(diǎn),大氣排氣型 優(yōu)點(diǎn) - 壓力控制精度高 - 出口壓力范圍大 - 流通能力大 缺點(diǎn) - 對(duì)外排氣比較危險(xiǎn) - 對(duì)外排氣有浪費(fèi) - 成本高,40,行業(yè)相關(guān),P1,下游排氣型,41,行業(yè)相關(guān),下游排氣型優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) - 壓力控制精度高 - 出口壓力范圍大 - 流通能力大 缺點(diǎn) - 響應(yīng)速度慢 - 成本高,42,行業(yè)相關(guān),下游排氣 雙作用式,43,行業(yè)相關(guān),下游排氣 軸流式（IGA）,44,行業(yè)相關(guān),軸流式調(diào)壓器優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) - 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(diǎn) - 響

17、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?xì)馔钙?- 大型直燃設(shè)備 - 大型工礦企業(yè),45,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器基本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn) 精度 壓力控制與流通特性,46,行業(yè)相關(guān),基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),歐洲 EN 334,法國(guó) Gaz de France approval 德國(guó) DVGW approval (DIN 3380/3381) 荷蘭 Gasunie approval 意大利 Snam/Italgas (UNI-CIG) 英國(guó) British Gas approval BS 西班牙 Gas Natural approval (UNE 60402/60403),調(diào)壓器沒(méi)有通

18、用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 本地客戶的要求、相競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品、本地標(biāo)準(zhǔn)以及本地的法規(guī)要求均可以作為調(diào)壓器的設(shè)計(jì)條件。,中國(guó) GB 16802 CJ274-2008,47,行業(yè)相關(guān),主要定義及符號(hào),Pe = 入口壓力 (1 bar = 105 Pascal = 14,5 psig ) Pa = 出口壓力 標(biāo)準(zhǔn)狀況 = 絕對(duì)壓力為 1,01325 bar 且 t = 15C （歐洲或北美） 或 t = 20C （中國(guó)） 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(shí)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(

19、AC) = 精度等級(jí)，最大的出口壓力波動(dòng)許可范圍 SG = 關(guān)閉壓力精度等級(jí)， Pf 與 Pas之間許可的最大壓差 SZ = 關(guān)閉壓力等級(jí)范圍，Qmin/Qmax 時(shí)的SG的% KG/CG = 流量特性,48,行業(yè)相關(guān),壓力范圍與等級(jí),Class Pzul (bar)ClassPzul (bar),PN 1616 ANSI 15019,2 PN 2525 ANSI 30051 PN 4040 ANSI 600 102 PN 6464 PN 100 100 Pzul = 最大允許工作壓力 (入口壓力),49,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓精度,0,Pas,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

20、變化，當(dāng)流量從 0 增加到 時(shí)，均能保持出口壓力的穩(wěn)定。,50,行業(yè)相關(guān),285,315,Pas=300,Pf =330,Pa in mbar,Qmin = 10% of Qmax,AC5,AC5,SG10,Qmax,Q in m/h,臨界點(diǎn),SZ,調(diào)壓精度,51,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓精度等級(jí) 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 30 % (#) 也可用AC表示 (*) 但不低于 1 mbar,52,行業(yè)相關(guān),關(guān)閉壓力精度等級(jí) SG,class允許的壓力偏移 設(shè)定壓力的%,SG 2,5+ 2,5 % (*) SG 5+ 5 % (*) SG 10+ 10 % SG 20+ 20 % SG 30+ 30 % SG 50+ 50 % (*) 但不低于 1 mbar,53,行業(yè)相關(guān),關(guān)閉壓力等級(jí)范圍 SZ,class 限制值 % Qmax/Qmin,SZ 2,5 2,5 % SZ 5 5 % SZ 10 10 % SZ 20 20 %,54,行業(yè)相關(guān),調(diào)壓器流量特性系數(shù) Cg,調(diào)壓器的流量特性系數(shù)Cg 或 Kg主要用于調(diào)壓器的選型計(jì)算。