燃?xì)庹{(diào)壓器工作原理及性能要求-信力

常州信力燃?xì)庠O(shè)備

TrueAbilityGasEquipmentCo.,Ltd.燃?xì)庹{(diào)壓器工作原理及性能要求FundamentalPrinciples&FunctionalRequirementsofGasPressureRegulatorsBYNIWEIPING12/11/20221目錄?概述?調(diào)壓器根本原理?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)算在此我們將討論12/11/20222概述調(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平安范圍內(nèi)。為什么需要調(diào)壓器理想的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)將氣體從井口輸送到最終用戶不需要調(diào)壓器；這樣的理想供給系統(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(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。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┙o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)能夠使氣體得到平安、經(jīng)濟(jì)和高效利用的適當(dāng)水平上。12/11/20223調(diào)壓器根本原理調(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不斷變化的管網(wǎng)壓力12/11/20224調(diào)壓器根本原理直接作用式調(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：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(dòng)作方式及其與調(diào)壓精度的關(guān)系12/11/20225調(diào)壓器的五個(gè)根本元件負(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〕閥塞橡膠軟閥座調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器12/11/20226調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器作用元件〔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)，閥口翻開(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。12/11/20227調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器感應(yīng)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。12/11/20228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〔翻開(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。調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器Weight12/11/20229調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器圍護(hù)元件〔閥體〕圍護(hù)元件形成調(diào)壓器的封閉的空間。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。12/11/202210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?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+=調(diào)壓器根本原理12/11/202211調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器力平衡分析Pe=100PsigPa=10Psig皮膜面積=10In2FD=(P2)(AD)=(10Psig)(10In2)=100Lb100LbFw=100LbFD=100Lb調(diào)壓器皮膜的受力處于平衡狀態(tài)皮膜12/11/202212Pe=100PsigPa=9Psig皮膜面積=10In2FD=(P2)(AD)=(9Psig)(10In2)=90Lb100LbFw=100LbFD=90Lb調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器根本原理–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(huì)導(dǎo)致鐘擺皮膜12/11/202213調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器Pe=100PsigPa=10Psig皮膜面積=10In2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調(diào)壓器力平衡分析12/11/202214調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器力平衡分析FD=(10Psig)(10in2)=100LbK=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12/11/202215調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器力平衡分析FD=(10Psig)(10in2)=100LbFs=(100Lb/In)(X)=100LbX=1Inch壓縮量FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FD(假設(shè)皮膜不移動(dòng))FSFD皮膜皮膜12/11/202216Pe=100PsigQ=50SCFHPa=10Psig1InchesFS=100LbFD=100Lb調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器12/11/202217調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器FD=(9Psig)(102)=90LbFs=(100Lb/In)(X)=90LbK=.9Inch壓縮量彈簧高度回復(fù)量=1-.9=.1Inch因此皮膜向下移動(dòng).1InchFS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD12/11/202218調(diào)壓器力平衡分析調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器Pe=100PsigQ=200SCFHPa=9Psig1InchesFS=90LbFD=90Lb.1’’12/11/202219調(diào)壓器壓力特性調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器P2Psig流量

scfh050111098200300500理想的壓力曲線實(shí)際的壓力曲線P1=100psig理想的調(diào)壓器：出口壓力不隨流量的變化而改變12/11/202220調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器壓力特性FD=(10Psig)(10in2)=100LbFs=(50Lb/in)(X)=100LbX=2Inches壓縮量FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD使用輕型彈簧12/11/202221調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧Pe=100PsigQ=50SCFHPa=10Psig2InchesFS=100LbFD=100Lb12/11/202222調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧FD=(9psig)(10in2)=90LbFS=(50Lb/in)(X)=90LbX=1.8Inches壓縮量彈簧高度回復(fù)量2-1.8=.2Inch因此皮膜向下移動(dòng).2InchFS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD12/11/202223調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器Pe=100PsigQ=300SCFHPa=9Psig2InchesFS=90LbFD=90Lb.2’’調(diào)壓器壓力特性使用輕型彈簧12/11/202224調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器P2Psig流量

scfh0-50111098200300500理想的壓力曲線P1=100psig400使用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。12/11/202225調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器皮膜對(duì)壓降的影響當(dāng)

P2

降至9時(shí)FD = P2xAFD = 10x10-100LbFD2 = 9x11=99Lb彈簧的作用力僅改變1Lb因此閥口的移動(dòng)量很小FD2FD1A=11In.2A=10In.2皮膜對(duì)壓降的影響12/11/202226調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(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。12/11/202227調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器調(diào)壓器盲區(qū)及臨界流量P2psig流量

scfh50111098500理想的壓力曲線實(shí)際的壓力曲線P1=100psig0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。12/11/202228調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器壓力信號(hào)取樣點(diǎn)Pe=100Psig取壓點(diǎn)P1=100Psig流速In流速OutVenaContracta〔靜脈曲張〕P2=10PsigPa=10Psig12/11/202229調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器取壓點(diǎn)對(duì)壓力控制精度的影響P2PsigFlowscfh0-50111098200300500P1=100psig400BoostNoboost理想的壓力曲線12/11/202230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閥口截面積調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器12/11/202231調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器正作用式12/11/202232調(diào)壓器根本原理–直接作用式調(diào)壓器反作用式12/11/202233調(diào)壓器根本原理–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-本錢低■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，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)12/11/202234調(diào)壓器根本原理指揮器作用式調(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)速度本錢12/11/202235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(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

調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器12/11/202236調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器PePa大氣排氣型12/11/202237調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器大氣排氣型■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)-本錢高12/11/202238調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器下游排氣型P112/11/202239調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器下游排氣型■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)-響應(yīng)速度慢-本錢高12/11/202240調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器下游排氣雙作用式12/11/202241調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器下游排氣軸流式〔IGA〕12/11/202242■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)閥廉價(jià)■缺點(diǎn)-響應(yīng)速度慢-本錢高■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)調(diào)壓器根本原理–指揮器作用式調(diào)壓器12/11/202243調(diào)壓器根本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)

精度壓力控制與流通特性12/11/202244調(diào)壓器根本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)根底標(biāo)準(zhǔn)歐洲

EN334法國(guó)

GazdeFranceapproval

德國(guó)

DVGWapproval

(DIN3380/3381)荷蘭

Gasunieapproval意大利

Snam/Italgas (UNI-CIG)英國(guó)

BritishGasapproval

BS西班牙

GasNaturalapproval

(UNE60402/60403)

調(diào)壓器沒(méi)有通用的國(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)

GB1680212/11/202245調(diào)壓器根本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要定義及符號(hào)Pe=入口壓力(1bar=105Pascal=14,5psig) Pa=出口壓力 標(biāo)準(zhǔn)狀況=絕對(duì)壓力為1,01325bar且t=15°C〔歐洲或北美〕或t=20°C〔中國(guó)〕Q=流量范圍(1m3/h=35,1SCFH)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(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12/11/202246調(diào)壓器根本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍與等級(jí)

Class Pzul(bar) Class Pzul(bar)

PN16 16 ANSI150 19,2 PN25 25 ANSI300 51 PN40 40 ANSI600102 PN64 64 PN100100 Pzul=最大允許工作壓力(入口壓力)12/11/202247調(diào)壓器根本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)流量從0增加到時(shí)，均能保持出口壓力的穩(wěn)定。12/11/202248調(diào)壓器根本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)285315Pas=300Pf=330PainmbarQmin=10%ofQmaxAC5AC5SG10QmaxQinm3/h臨界點(diǎn)SZ調(diào)壓精度12/11/202249調(diào)壓器根本特性與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)壓精度等級(jí)RG(#)

class 允許的壓力偏移

設(shè)定壓力的%RG1 1%(*)RG2,5 2,5%(*)RG5 5%(*)RG10 10%RG20 20%RG30 30%(#)也可用