燃气调压器资料

直接作用式调压器工作原理图
间接作用式调压器工作原理图
间接作用式调压器是当出口压力变化时没，使操纵 机构（指挥器）动作，接通能源（或给出信号）， 使调节阀门移动。它的敏感元件（即感应出口压力 的元件）和传动装置（即受力动作并进行调节的元 件）是分开的。 通俗讲，间接作用式调压器就是多了一个指挥器部 分。指挥器与调压器结果相似，也由阀门、皮膜、 弹簧等组成。指挥器的作用是放大出口压力P2升高 或降低的信号，从而加快调压器的动作，提高调压 器的精度和灵敏度。
因此，直接作用是调压器的出口设定压力 范围是受限制的
•
正作用式
•
反作用式
直接作用式调压器
优点 - 结构简单 - 响应速度快 - 成本低 缺点 - 调压精度较低 - 压力控制范围窄 - 流通能力较小 - 由于受皮膜尺寸的限制，难以做到大规格的阀体 应用 - 小型区域压力调节 - 工商业及公福用户压力调节 - 直燃设备 - 工矿企业
流量 scfh
皮膜对压降的影响
当 P2 降至 9 时
FD = FD = FD2 = P2 x A 10 x 10 - 100 Lb 9 x 11 = 99 Lb
A = 10 In.2
FD1 A = 11 In.2 弹簧的作用力仅改变 1 Lb 因此阀口的移动量很小 FD2
调压器参数
调压器关闭压力 - 达成完全关闭的压力； - 零流量时的压力。

Weight
围护元件 （阀体）
围护元件形成调压器的封闭的空间。围护结 构的主要作用是： - 与管道的物理连接物； - 对作用元件的机械保护； - 对其它功能元件和附件的机械支撑。 围护元件是静态元件，要求具有长期的稳定 性能和抗腐蚀性能。
调压器的受力平衡（直接作用式调压器）
调压器力平衡分析
调压器皮膜的受力处于平衡状态
皮膜面积 = 10 In2 皮膜 Fw=100Lb FD=100Lb 100 Lb
Pe = 100 Psig
Pa = 10 Psig
FD = (P2)(AD) = (10 Psig)(10 In2) = 100 Lb
调压器力平衡分析
调压器皮膜的受力平衡被打破，下游需求增大，压力下降。
作用百度文库件（阀瓣/阀口）
围护元件（阀体）
信号元件（连接下游 管道的信号管）
作用元件 （阀瓣 / 阀口）
o 作用元件（阀瓣/阀口）在感应元件的驱动下，对气体给出可变的约 束。阀口的开度基于调压器下游燃气的需求量，当下游有用气需求时 ，阀口打开；当下游用气需求为零时，阀口关闭。 主阀杆的动作频率取决于阀口的开/关频率。 作用元件要求具有长期的稳定性能、密封性能和可靠的质量。
+
+
向下的力和向上的力的处于平衡状态 的要求 ---> 燃气需求量的变化决定 下游管网压力的变化 ---> 向上的力 的增大或减小 ---> 阀口开度的变化
=
+
•
大气排气型
Pe
Pa
大气排气型优缺点
o 大气排气型
优点 - 压力控制精度高 - 出口压力范围大 - 流通能力大 缺点 - 对外排气比较危险 - 对外排气有浪费 - 成本高
三、按作用原理划分
调压器按不同作用原理分为：直接作用式和间接作用式两种。
直接作用式调压器只依靠敏感元件（薄膜） 所感受的出口压力变化来对阀门进行移动和 调节。敏感元件就是传动装置的受力元件，， 使调节阀门移动的能源是被调介质。 通俗讲，直接作用式调压器就是直接依靠调 压器薄膜所感受的出口压力的变化，来移动 阀门和进行调节。使阀门移动和调节的能量， 是被调燃气的压力。
入口压力 出口压力
调压器
不断变化的管网压力 不断变化的气体消耗量
调压器分类
调压器的种类较多，可以从适用压力、用途、作用原理上加以 区分。 一、按压力划分 为了明确表示调压器的压力性能，根据调压器的进口压力与出 口压力的级别加以区分，分为： ① 低 — 低压； ② 中压A — 低压； ③ 中压B — 低压； ④ 中压A — 中压B； ⑤ 高压 — 中压A； ⑥ 高压 — 中压B； ⑦ 超高 — 高压。
皮膜面积 = 10 In2
Pe = 100 Psig
Pa = 10 Psig
调压器力平衡分析
皮膜
FS FD
FS = (K)(X)
FD = (P2)(AD)
皮膜
FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 Lb K = 弹性系数 = 使弹簧的高度压缩或拉升1inch所需要的力
FS FD FD = (9 Psig)(102) = 90 Lb Fs = (100 Lb/In)(X) = 90 Lb K = .9 Inch 压缩量 弹簧高度回复量 = 1-.9 = .1 Inch 因此皮膜向下移动 .1 Inch
调压器的功用
调压器最大的功用是保持燃气在使用时有稳 定的压力，从而保证燃气用具得到稳定的燃 空比（燃气与空气的配合比例）；燃气供应 系统中使用调压器将气体压力降低并稳定在 一个能够使气体得到安全、经济和高效利用 的适当水平上。
调压器基本原理
调压器的功用是当入口气体压力和流过的气
体流量发生变化时，保持出口压力的稳定。
•
压力信号取样点
Pe = 100 Psig P1 = 100 Psig
Pa = 10 Psig
取压点
P2 = 10 Psig Vena Contracta（静脉曲张）
流速 In
流速 Out
•
取压点对压力控制精度的影响
Boost P2 Psig 11 10 9 8
增加取压点距离
理想的压力曲线
No boost
调压器是一种无论气体的流量和上游压力如 何变化，都能保持下游压力稳定的装置。 调压器应能够： 1、将上游压力减低到一个稳定的下游压 力； 2、当调压器发生故障时应能够限制下游 压力在安全范围内。
为什么需要调压器
理想的燃气供应系统将气体从井口输送到最 终用户不需要调压器； 这样的理想供应系统得以维持的条件是用 户需求恒定，矿井的供给能力恒定，同时两 者之间是一致的； 这样的系统实际上不可能存在，为此，相 应的装置-调压器-应运而生。
二、按用途划分
按用途或供应对象加以区分，分为： 1. 区域调压器 用于供应某一地区的居民用户或企事业单位用户的调压器，称 为区域调压器。在三级制供气城市中，一般为高—中压、中— 低压调压器。 2. 专用调压器 调压器的设置是专供某一单位的特殊需要而设置，如玻璃厂、 冶炼厂等大型工业用户，他们一般需要高于区域供应压力的气 源，因此必须为它们设置专用调压器。 3. 用户调压器 用户调压器是一种小型调压器，一般用于一幢楼或一户居民。 这主要用于高、中压供气系统。民用液化石油气的减压阀也是 一种用户调压器。用户调压器一般分为高—低，中—低压两种。
o 调压器临界流量 - 给定作用元件（阀瓣/阀口）的最大流量； - 取决于前端压力Pe和阀口尺寸。
•
调压器盲区及临界流量
盲区 11 10 9 8 P2 psig
理想的压力曲线
实际的压力曲线
P1 = 100 psig 经验：在满足流量 的前提下，尽可能 使用小口径阀口。 0
临界流量
50
500 流量 scfh
•下游排气型
P1
下游排气型优缺点
优点 - 压力控制精度高 - 出口压力范围大 - 流通能力大 缺点 - 响应速度慢 - 成本高
•
下游排气 双作用式
• 下游排气 轴流式（IGA）
轴流式调压器优缺点
优点 - 很高的调压精度 - 很宽的压力控制范围 - 流通能力大 - 能够做到较大的阀体尺寸 - 比压力调节阀便宜 缺点 - 响应速度慢 - 成本高 应用 - 地区型分输压力调节 - 城市门站 - 燃气透平 - 大型直燃设备 - 大型工矿企业
P2 Psig
实际的压力曲线
P1 = 100 psig
0 50
200
300
500
流量 scfh
•
调压器压力特性 使用轻型弹簧
11 10 9 8 理想的压力曲线 使用轻型弹簧 适用重型弹簧
P2 Psig
P1 = 100 psig 任何情况下，尽可 能使用轻型弹簧。 0-50 200 300 400 500
感应元件 （皮膜）
感应元件（皮膜）用以测量下游工况压力与要求的压力之间的差异， 感应元件的任何变动度将导致作用元件产生相应的动作。 感应元件是动态元件，要求具有长期的稳定性能、密封性能和一定的 机械强度。
负载元件 （弹簧或指挥器）
负载元件决定要求的下游压力。感应元件（皮膜）持续比较负载元件 给出的调节力和经信号管传递来的下游压力，从而将得出的动作指令 （打开或关闭）传递给作用元件阀瓣，经一定周期的动态过程，两者 趋向协调，阀瓣趋向稳定。 负载元件是动态元件，要求具有长期的稳定性能、抗腐蚀性能和可靠 的质量。
受力原理：
+
向下的作用力： 弹簧力 + 入口压力X阀口截面积
向上的作用力：
出口压力X皮膜截面积 + 出口压力 X阀口截面积
连接到下游管道的信号管
+
=
+
向下的力和向上的力的处于平衡状态 的要求 ---> 燃气需求量的变化决定 下游管网压力的变化 ---> 向上的力 的增大或减小 ---> 阀口开度的变化
FS = (K)(X)
FD = (P2)(AD)
FS = FD
•
调压器力平衡分析
1 Inches FS = 90 Lb FD = 90 Lb
Pe = 100 Psig
Pa = 9 Psig
Q = 200 SCFH
.1’’
•
调压器压力特性 理想的调压器：出口压力不随流量的变化而改变
11 10 9 8 理想的压力曲线
间接作用式调压器：
直接作用式调压器
详细解说
调压器的设计取决于对其 技术特性的定义，通常要 考虑到以下特性： 压降及导致压降的原因 盲区或调压器如何关闭 临界流量及其与调压气供 气能力的关系 动作方式及其与调压精度 的关系
调压器的五个基本元件
5大元件
橡胶软阀座
阀塞 负载元件（弹簧或指挥器） 感应元件（皮膜）
调压器基本特性与相关标准
- 标准 - 精度
- 压力控制与流通特性
基础标准
欧洲
法国 德国 荷兰 意大利 英国 西班牙
EN 334
Gaz de France approval DVGW approval Gasunie approval Snam/Italgas British Gas approval Gas Natural approval (DIN 3380/3381) (UNI-CIG) BS (UNE 60402/60403)
燃气调压器
场站内的重要设备
在此我们将讨论
ℵ ℵ ℵ ℵ ℵ ℵ ℵ ℵ ℵ ℵ 概述 调压器分类 调压器基本原理 调压器主要元件 调压器受力分析 调压器技术特性及其影响因素 调压器型式与分类 调压器标准与技术特性指标 调压器流量计算 调压器实例
调压器的定义
指挥器作用式调压器
调压器的设计取决于 对其技术特性的定义， 通常要考虑到以下特 性： 调压精度 流通能力 盲区 响应速度 成本
向下的作用力： 调节压力来自於指挥器 调节压力X皮膜截面积 + 入口压力 X阀口截面积
+
向上的作用力： 出口压力X皮膜截面积 + 出口压力 X阀口截面积 连接到下游管道的信号管
固定的重量会导致钟摆 皮膜面积 = 10 In2
皮膜
Fw=100Lb FD=90Lb
100 Lb
Pe = 100 Psig
Pa = 9 Psig
FD = (P2)(AD) = (9 Psig)(10 In2) = 90 Lb
调压器力平衡分析
再平衡
调节弹簧有利于消除钟摆，尽快达成新的平衡
与大气连通
P1 = 100 psig
0-50
200
300
400
500
• 出口压力范围受限制 • 10% - 20% 的压力偏移
向上的作用力：
+
出口压力X皮膜截面积 + 出口压力 X阀口截面积
最大出口压力 …… 最大的向上的作用力能够平 衡掉由弹簧和入口压力X阀口截面积产生的向下的 作用力 ……
弹簧的作用力受限于弹簧规格 ……. 同时， 皮膜的直径是不可变得 …...