天然氣調(diào)壓器四種監(jiān)控主調(diào)方式

天然氣調(diào)壓器四種監(jiān)控主調(diào)方式第1頁/共63頁前言

天然氣調(diào)壓站是燃氣輸配過程中的主要設(shè)備之一。長輸管線的天然氣經(jīng)過高高壓、高中壓站進入城市管網(wǎng)。在每個城市管網(wǎng)中都存在大量的工商業(yè)用戶、民用用戶，中低壓調(diào)壓站面對的都是這樣的最終用戶，所以調(diào)壓站的功能除了計量、調(diào)壓之外，最重要的就是保證不間斷供氣。因為中低壓調(diào)壓站之后沒有足夠的管線可作為緩沖儲氣，也不可能象城市門站一樣設(shè)置復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。一旦停氣，將直接影響最終用戶，特別是工業(yè)用戶，將造成數(shù)十萬以至上百萬的經(jīng)濟損失。所以，如何利用一些簡單可行的工藝方案，保證中低壓站不間斷供氣，是各地燃氣供應(yīng)單位所關(guān)心的問題。本文將對目前普遍采用的幾種工藝方案逐一進行比較，以供參考。第2頁/共63頁一、門站工藝方案分析1、一開一備并聯(lián)監(jiān)控方式：第3頁/共63頁

一般選用兩臺型號完全相同的調(diào)壓器并聯(lián)，一臺為主路工作調(diào)壓器，一臺為備用路的監(jiān)控調(diào)壓器，工作調(diào)壓器的設(shè)定壓力為P2，監(jiān)控調(diào)壓器的設(shè)定壓力P3略低于工作壓力。例如：P2=5000Pa，P3=4800Pa。當工作調(diào)壓器工作的時候，下游壓力高于監(jiān)控調(diào)壓器的啟動壓力，所以監(jiān)控調(diào)壓器處于全閉狀態(tài)。第4頁/共63頁當工作調(diào)壓器發(fā)生故障使出口壓力升高，主路的緊急切斷閥動作，切斷氣路。由于下游用戶用氣的影響，下游壓力下降到監(jiān)控調(diào)壓器的驅(qū)動壓力，監(jiān)控調(diào)壓器打開開始工作，出口壓力略低于原出口壓力。當工作調(diào)壓器故障，出口壓力降低，達到監(jiān)控調(diào)壓器的啟動壓力，監(jiān)控調(diào)壓器啟動參與調(diào)壓，出口壓力低于原出口壓力。第5頁/共63頁優(yōu)點：工藝簡單，目前普遍運用。缺點：1、備用路的出口壓力低于正常出口壓力。2、備用路的切斷壓力要高于工作路的切斷壓力很多，否則在工作路切斷的時候，備用路也將被切斷。3、雖然工作路備用路的切斷壓力有差別，但是在下游壓力升高幅度很大的情況下，備用路仍然有可能同時被切斷，造成停氣。第6頁/共63頁2、串聯(lián)監(jiān)控方式：第7頁/共63頁串聯(lián)監(jiān)控有兩種方式，一種是監(jiān)控調(diào)壓器置于主工作調(diào)壓器之前，一種是置于工作調(diào)壓器之后。切斷閥設(shè)在兩個調(diào)壓器的上游。兩種工藝工作原理基本相同，一般習慣用第一種方式，如圖所示。第8頁/共63頁監(jiān)控調(diào)壓器的壓力設(shè)定都略高于工作調(diào)壓器，所以當工作調(diào)壓器工作的時候，監(jiān)控調(diào)壓器處于全開狀態(tài)。當工作調(diào)壓器發(fā)生故障致使下游壓力升高到監(jiān)控調(diào)壓器的壓力設(shè)定的臨界值，監(jiān)控調(diào)壓器控制壓力升高，關(guān)小閥口，開始工作調(diào)壓。出口壓力將略高于原出口壓力。第9頁/共63頁優(yōu)點：1、較并聯(lián)監(jiān)控少用廠一個切斷閥，只在單路上增加一個相同的調(diào)壓器和一條取壓管路，就可以保證不問斷供氣。2、切斷壓力可設(shè)定為工作壓力的1.4倍，保證最終的切斷壓力在正常的范圍之內(nèi)，而不象并聯(lián)監(jiān)控那樣切斷壓力過高。缺點：1、雖然遠程監(jiān)測裝置可及時監(jiān)測到管路中壓力的變化，及時的安排人員進行維修，但檢修必須停氣，所以選擇在用氣低峰的時候進行(例如晚上)。對于要求24小時不間斷供氣的重要單位或工業(yè)用戶，該系統(tǒng)顯然不適合。2、當工作調(diào)壓器故障致使出口壓力降低(例如堵塞)，無法保證不間斷供氣。第10頁/共63頁3、串并聯(lián)監(jiān)控方式：第11頁/共63頁1、當運行路工作調(diào)壓器發(fā)生故障，出口壓力升高，運行路監(jiān)控調(diào)壓器開始工作。如果監(jiān)控調(diào)壓器也發(fā)生故障導致下游壓力升高，運行路切斷閥關(guān)閉。而此時備用路切斷壓力設(shè)定為值略高于工作路監(jiān)控閥設(shè)定值，切斷閥仍處于全開狀態(tài)。同時備用路工作調(diào)壓器處于關(guān)閉狀態(tài)，由于下游繼續(xù)供氣，當下游壓力下降至備用路工作壓力以下時，備用路工作調(diào)壓器啟動，開始工作調(diào)壓。如果備用路的工作調(diào)壓器也不能正常調(diào)壓導致壓力升高，備用路監(jiān)控調(diào)壓器開始工作。從而保證不間斷供氣。2、當運行路工作調(diào)壓器發(fā)生故障，出口壓力降低，流量減小，監(jiān)控調(diào)壓器仍然處于全開狀態(tài)。當下游壓力下降至備用路工作壓力以下時，備用路工作調(diào)壓器打開，并開始工作，補上損失的壓力和流量。同時，壓力信號遠傳至計算機，提醒檢修，保證不間斷供氣。第12頁/共63頁優(yōu)點：a)與并聯(lián)相結(jié)合，更大范圍的保證不間斷供氣，無論是在皮膜打穿還是調(diào)壓器堵塞的情況都可以保證調(diào)壓。b)單臺調(diào)壓器獨立調(diào)壓和兩臺(兩級)調(diào)壓相結(jié)合，自由組合。存在問題：結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)試過程復雜，造價相對較高。第13頁/共63頁4、帶止回閥并聯(lián)監(jiān)控方式:第14頁/共63頁此種設(shè)計與并聯(lián)監(jiān)控方式基本相同，但在每路的調(diào)壓器下游各加裝一個止回閥。切斷閥的取樣點在調(diào)壓器的下游、止回閥的上游。工作調(diào)壓器的設(shè)定壓力高于備用調(diào)壓器設(shè)定。切斷壓力可以相同。止回閥的作用就是在工作調(diào)壓器發(fā)生故障，調(diào)壓器的出口壓力升高，工作路進行超壓切斷之前，下游的高壓氣體由于止回閥的阻擋作用，無法到達備用路的切斷閥取壓點的位置，備用路就不會因此而產(chǎn)生切斷。第15頁/共63頁當下游的壓力降低到備用路調(diào)壓器的臨界壓力時，備用調(diào)壓器啟動開始調(diào)壓。出口壓力略低于原出口壓力，保證不間斷供氣。優(yōu)點：1、加裝兩個止回閥，即不增加太大的成本，不需要復雜的工藝，即能保證不間斷供氣。2、由于切斷壓力設(shè)定相同，切斷閥壓力無偏差，無誤動作。3、兩個調(diào)壓器的設(shè)定壓力差可以很小，如P2=5kPa，P3=4.9kPa,使出口壓力波動較小。第16頁/共63頁總結(jié)綜上所述，四種調(diào)壓系統(tǒng)都可以保證不間斷供氣，但是各有不同的優(yōu)缺點。選擇哪種調(diào)壓系統(tǒng)要結(jié)合自身條件和具體情況而定。并聯(lián)監(jiān)控方式：適合于對壓力精度要求不高的小型用戶，檢修的時候不停氣。例如：居民用戶，對熱值要求不高的工業(yè)用戶。串聯(lián)監(jiān)控方式：適合于對壓力精度要求不高的小型用戶，檢修的時候可以停氣。例如：對供氣要求不高的工業(yè)用戶。并聯(lián)串聯(lián)監(jiān)控方式：適合于對供氣要求較高的大型工業(yè)用戶或小型城市門站。帶止回閥并聯(lián)監(jiān)控方式：適合于對供氣要求較高，壓力要求相對穩(wěn)定的用戶。適用范圍廣泛。第17頁/共63頁二、調(diào)壓器分類及FL調(diào)壓器的介紹第18頁/共63頁需要注意：調(diào)壓器分為自力式與外力式。1、自力式調(diào)壓器：通過自身內(nèi)部的力，如彈簧力、管道壓力等調(diào)節(jié)皮膜移動，從而起到調(diào)壓作用。2、外力式調(diào)壓器：是在外部通過電力、氣動等對主閥皮膜施加一個外力，起到調(diào)壓作用。目前燃氣行業(yè)所使用的調(diào)壓器多為自力式調(diào)壓器。第19頁/共63頁2.1直接作用與指揮器式調(diào)壓器的原理直接作用式調(diào)壓器：指只依靠敏感元件（薄膜）所感受的出口壓力變化來對閥門進行移動和調(diào)節(jié)。敏感元件就是傳動裝置的受力元件，使調(diào)節(jié)閥門移動的能源是被調(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，來移動閥門和進行調(diào)節(jié)。使閥門移動和調(diào)節(jié)的能量，是被調(diào)燃氣的壓力。指揮器式調(diào)壓器：又稱為間接作用式調(diào)壓器。當出口壓力變化時，操縱機構(gòu)（指揮器）動作，接通能源（或給出信號），使調(diào)節(jié)閥門移動。它的敏感元件（即感應(yīng)出口壓力的元件）和傳動裝置（即受力動作并進行調(diào)節(jié)的元件）是分開的。通俗講，間接作用式調(diào)壓器就是多了一個指揮器部分。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，從而加快調(diào)壓器的動作，提高調(diào)壓器的精度和靈敏度。第20頁/共63頁2.1.1直接作用式調(diào)壓器優(yōu)點：1、結(jié)構(gòu)簡單價格便宜。2、調(diào)壓響應(yīng)速度很快。3、廣泛應(yīng)用于出口壓力在0.069bar以下的情況。缺點：1、壓力、閥體尺寸和流通能力受到限制。2、調(diào)壓精度低。精度在10%—20%間。第21頁/共63頁在有些設(shè)備上只能使用直接作用式調(diào)壓器，如鍋爐設(shè)備，需要調(diào)壓速度極快，指揮器式調(diào)壓器，即使雙向控制都無法滿足其對調(diào)壓速度的要求。如果在鍋爐設(shè)備上使用指揮器式調(diào)壓器，則必須在下游加裝燃氣匯管或者儲氣設(shè)備；否則造成的后果是：間歇性斷氣。第22頁/共63頁2.1.2指揮器式調(diào)壓器優(yōu)點：1、精度高。調(diào)壓精度<1%。2、流量、壓力范圍較寬。缺點：價格昂貴。第23頁/共63頁指揮器式調(diào)壓器分類按照流體在主閥內(nèi)流動方式分類：1、軸流式；2、曲流式。按照指揮器對主閥的控制分為：1、負載型；2、卸載型。軸曲流流式式第24頁/共63頁

軸流負載式（管式閥芯）曲流卸載式（筒式閥芯）第25頁/共63頁

軸流卸載式彈性元件型調(diào)壓器第26頁/共63頁軸流式和曲流式特點比較：曲流式特點：1、整體質(zhì)量比軸流式輕，易于安裝拆卸。2、可用于壓差較高的管路。3、對流體純凈程度有較嚴格的要求。4、安裝方式為水平安裝。5、如果皮膜或其他元件損壞，需整體拆卸。軸流式特點：1、流通能力大(流量大)。2、對流體純凈程度要求較曲流式低。3、無法用于高壓管路，一般最大入口壓力<10mpa。4、安裝方式較隨意，豎直、水平皆可。5、如果內(nèi)部元件損壞，無需整體拆裝，方便更換。第27頁/共63頁卸載式和負載式

卸載式調(diào)壓器(單向控制)特點：1、響應(yīng)速度慢。2、取壓管路少。3、壓差高。負載式調(diào)壓器(雙向控制)特點：1、響應(yīng)速度快。2、壓差低。第28頁/共63頁綜上所述：調(diào)壓器的種類很多，不同的調(diào)壓設(shè)備應(yīng)合理選用調(diào)壓器，例如：1、CNG調(diào)壓設(shè)備中，高壓段入口壓力通常在20mpa左右，一級減壓調(diào)壓器就不能選擇軸流卸載式調(diào)壓器。2、對于調(diào)壓精度要求較高的調(diào)壓設(shè)備，不能選用直接作用式調(diào)壓器；流量大，不穩(wěn)定且雜質(zhì)含量較高的流體不能選用曲流式調(diào)壓器。3、類似于門站調(diào)壓系統(tǒng)的減壓設(shè)備，流量大、壓差低、調(diào)壓精度較高則應(yīng)該選用軸流式卸載調(diào)壓器。4、對于鍋爐等設(shè)備不能使用指揮器式調(diào)壓器。第29頁/共63頁2.2FL調(diào)壓器簡介FL調(diào)壓器為軸流式負載調(diào)壓器。經(jīng)常用于門站等流量大，精度高的大型減壓設(shè)備中（調(diào)壓穩(wěn)壓精度可達到<1%）。該系列產(chǎn)品還包括：1、BFL：帶切斷保護調(diào)壓器。第30頁/共63頁2、MFL帶有監(jiān)控功能。（即兩個完全相同的FL調(diào)壓器串聯(lián)）極少使用，通常使用兩個FL調(diào)壓器通過中間直管路（無需變徑）串聯(lián)代替。3、FL-BP、BFL-BP、MFL-BP為FL系列的低壓版本。第31頁/共63頁FL調(diào)壓器主要技術(shù)參數(shù)：第32頁/共63頁2.2.1FL調(diào)壓器指揮器類型FL調(diào)壓器常用的指揮器有兩類：1、PS/79(壓差較高)、PS/79-1、PS/79-2（壓差較低）：

該指揮器自帶有過濾和穩(wěn)壓裝置。（除PSO79和PSO80）第33頁/共63頁2、PRX型指揮器

PRX指揮器用于出口壓力高于40bar的管路。PRX指揮器與PS類指揮器相比，缺少了穩(wěn)壓部分，因此當FL調(diào)壓器配PRX指揮器時，需要在上游加裝SA/2穩(wěn)壓器。注：需要指出的是，艾默生旗下的PRX指揮器（包括PS系列），內(nèi)部帶有過濾器，但是有些廠家的PRX類指揮器內(nèi)部不加裝過濾器，訂貨時需要注意。第34頁/共63頁第35頁/共63頁2.2.2FL調(diào)壓器工作原理第36頁/共63頁上圖所示為FL調(diào)壓器，調(diào)壓器的出口壓力由PS/79指揮器設(shè)定。當調(diào)壓器下游需求增大時，出口壓力P2有下降的趨勢，此時，P2通過圖中所示感應(yīng)壓力信號管進入PS79指揮器中皮膜（12）的下方，皮膜（12）感應(yīng)到P2的下降，被彈簧（11）向下推動，使閥口（13）開度增大，更多的高壓氣體通過指揮器加載在調(diào)壓器主皮膜（5）右側(cè)，負載壓力增加，推動主皮膜（5）并帶動閥筒（3）一起向左運動，使閥筒（3）與閥座（7）之間開度增大，更多的P1通過調(diào)壓器閥門流向下游，從而P2增加，維持下游壓力穩(wěn)定。當下游需求減小時，原理與上述相反。第37頁/共63頁第38頁/共63頁主閥結(jié)構(gòu)：第39頁/共63頁2.2.3FL調(diào)壓器的安裝、拆卸、調(diào)試與維護第40頁/共63頁安裝：1、注意事項：A:確認調(diào)壓器銘牌所示參數(shù)是否與實際工況相符。B:檢查調(diào)壓器流向標示是否與氣流方向一致。C:如果設(shè)備在室外使用，推薦采取保護措施，避免環(huán)境因素影響，如冰、雪、雨水等。D:需要注意（參考上圖）：1、FL調(diào)壓器下游取壓點距調(diào)壓器的距離>4d。2、調(diào)壓器下游直管路長度應(yīng)>6d。（d為下游直管路管徑，距離越遠取壓越穩(wěn)定。）3、取壓管應(yīng)選用直徑為10mm的不銹鋼管。4、FL調(diào)壓器自帶一襯塊，安裝于調(diào)壓器法蘭面與下游直管路法蘭面之間。注：無論哪一種調(diào)壓器，其下游取壓點距調(diào)壓器的距離>4d。第41頁/共63頁2、FL、BFL與MFL取壓點的位置FL調(diào)壓器上下游均需取壓，取壓點如前圖所示,上游取壓為一路，通向指揮器；下游取壓為兩路，分別通向指揮器與閥體主調(diào)壓膜（其中通向指揮器的管路可分出一只作為下游排放信號管）。需要注意的是，為了獲取一個較穩(wěn)定的壓力值：

1、下游取壓點距離調(diào)壓器出口距離最好大于4倍的直管路管徑且越遠越好（不包括閥體、變徑、彎頭等）。2、調(diào)壓器下游直管路長度應(yīng)該稍長最好大于6倍管徑。3、取壓管管徑應(yīng)為10mm（以前常用8mm管）。第42頁/共63頁BFL調(diào)壓器，閥體與指揮器取壓點與FL完全相同。不同的是BFL還需給出切斷閥的取壓點，如圖所示：切斷閥取壓點位置與指揮器下游取壓點相同，上游為自取壓。第43頁/共63頁MFL調(diào)壓器可視為完全相同的兩個FL調(diào)壓器串聯(lián)，其取壓點同F(xiàn)L原理和要求相同。不同的是。關(guān)于門站中使用MFL或者是兩個調(diào)壓器串聯(lián)的監(jiān)控減壓調(diào)試，請見下述。第44頁/共63頁串聯(lián)監(jiān)控調(diào)壓器的調(diào)試

（兩調(diào)壓器串聯(lián)或使用MFL型）

調(diào)壓器串聯(lián)監(jiān)控大都采用被動監(jiān)控的形式，即監(jiān)控調(diào)壓器為全開狀態(tài)。1、監(jiān)控調(diào)壓器：前調(diào)壓器2、工作調(diào)壓器：后調(diào)壓器3、中間壓力：監(jiān)控與工作調(diào)壓器間的壓力。4、后級壓力：工作調(diào)壓器之后管路上的壓力。第45頁/共63頁調(diào)試步驟：1、先檢查兩只調(diào)壓器的取壓信號是否正確，如果取壓信號都是連接在工作調(diào)壓器之后，為正確連接。2、將兩只調(diào)壓器的調(diào)壓彈簧都壓至最緊，松開監(jiān)控調(diào)壓器的調(diào)壓彈簧使后級壓力至切斷壓力，調(diào)試切斷閥。3、再松開監(jiān)控調(diào)壓器的調(diào)壓彈簧，使中間壓力至出口壓力的設(shè)定值+10%左右。4、松開工作調(diào)壓器的調(diào)壓彈簧，使后級壓力至出口壓力的設(shè)定值。此時可以看到中間壓力會升至等于進口壓力。注：此項調(diào)試應(yīng)在出口大流量狀態(tài)下進行。第46頁/共63頁調(diào)試判斷：1、如果中間壓力不等于進口壓力，說明監(jiān)控調(diào)壓器正在工作。2、如果中間壓力等于出口壓力，則說明工作調(diào)壓器有問題。第47頁/共63頁拆卸：第48頁/共63頁調(diào)壓器內(nèi)部元件最易損壞的是閥口墊，更換時需拆卸下游管道及殼體。拆卸步驟（參見上圖并參考FL調(diào)壓器附圖）：A:先松開下游的連接法蘭螺栓。B:拆掉下游法蘭間的襯塊48。C:拆下螺釘15并拆掉下游出口法蘭14。D:拆下閥口墊固定器18，拆下螺釘20，取下閥口墊蓋21，更換閥口墊16；如o形圈17與22有損壞則一并更換.E:檢查閥口墊16與閥筒2接觸面是否破損，如有必要可更換閥筒2.F:倒轉(zhuǎn)執(zhí)行以上步驟，安裝各部件。為了便于將閥口墊固定器裝入閥座，可先在接口M處連接手動氣泵，并使用手動氣泵使調(diào)壓器全開。注：襯塊48（帶有把手），其作用是方便FL調(diào)壓器整體拆卸，作用類似于補償器，其前后各加裝一片密封墊。第49頁/共63頁維護1、維護前的注意事項：在進行維護之前，為了完全釋放調(diào)壓器內(nèi)的氣體，首先關(guān)閉進出口的閥門，然后打開放散閥徹底放氣?？梢詳Q松進出口處連接，已確認調(diào)壓器內(nèi)部無氣壓。對于BFL帶有切斷閥的調(diào)壓器，在切斷閥切斷復位前，應(yīng)確定下游已經(jīng)排空。在進行維護時，建議更換所有橡膠件，且只能使用備件包中提供的備件。在完成維護工作后，應(yīng)該用肥皂水測試密封性。2、對調(diào)壓器指揮器進行定期檢查：緩慢地關(guān)閉調(diào)壓器下游的閥門