调压装置工艺形式研究

调压装置工艺形式研究

根据调压器不同的类型，分析其结构并对调压器的工艺设计进行了研究，列举了调压器及切断阀的多种配置方案并阐明各自的优缺点，还对调压器的主要配套设备进行了说明，对调压器进行了深入的分析。

标签：燃气输配；调压器；工艺设计

Abstract：According to the different types of regulator，the structure of regulator is analyzed and the process design of regulator is studied. Various configuration schemes of regulator and shutoff valve are listed and their advantages and disadvantages are expounded. The main supporting equipment of regulator is also explained. The regulator is analyzed in depth.

Keywords：gas transmission and distribution；regulator；process design

调压器是燃气输配系统中的关键设备，是安全供气的重要保障。在长途输管线[1]以及市区外环网，使用压力级别类型较大的燃气管道，市区内部燃气输配管网运用压力级别较小的燃气管道。不管使用任何类型的燃气系统，保证恒定供气压力是安全供应燃气的重要保障之一，也是城市建设中十分重要的一个部分。

1 调压器类型研究

一般情况下的调压器有直接以及间接作用式两类。直接作用式调压器只通过敏感部件也就是薄膜部分来感知的出口位置压力的改变情况，然后使用打开或关闭阀门的方法实施调整。敏感元件是传动位置上接收压力的部件。使得调节阀门转动的力是被调介质。在间接作用类型调压器当中，燃气出口位置压力的改变让操纵机构动作，接通能源（外部能源，也能够是被调介质）让调节阀门开启或闭合。间接作用类型的调压器的敏感元件以及传动元件的受力部件是相分离的。

按照使用种类来进行划分能够分为区域调压器、专用调压器以及用户调压器。按照进出口压力大小进行区分能够分成高高压级、高中压级、高低压级调压器，中中压级、中低压级调压器和低低压调压器。按整体结构情况进行划分能够分为浮筒式及薄膜式调压器，后者通过薄膜的类型又能够分成重块薄膜式以及弹簧薄膜式调压器。

现在实际工程建设方面使用的调压器类型很多，但都是从直接作用式和间接作用式两种调压器的原理和技术拓展出来的产品。大多数城镇中低压燃气输配管网主要使用自力式调压器，下图简要列举自力式调压器的的具体内部结构，自力式调压器主要有主调压器、指挥器、针型阀及连接管等部位[2]（见图1）。

2 工艺设计研究

调压装置一般有一级或多级调压形式。在调压装置工艺设计的过程中，首先要确定调压器和切断阀的配置方案，其次根据设计方案中的压力和流量进行设备选型组装。

基于新建管网和改扩建管网的调研资料和规划方案，整理下游用气负荷的工作压力、流量、重要程度，调压设施的调压器及切断阀可以采取以下多种配置方案：

（1）单台调压器；（2）单台调压器+切断阀（或双切断阀）；（3）工作调压器+监控调压器；（4）工作调压器+监控调压器+切断阀。

当中第（1）种方案可以用在新建或改扩建管网出口压力较小、总量比较小、调压器发生问题时所造成的影响较小、长时间有工作人员实施监察或周期性监察。此方案的突出特点是调压操作起来较为简单，节约占地面积和相关的成本投入，弊端是供气稳定性比较一般，调压器产生问题时会干扰后续新建或者改扩建管网用户的使用，造成不良的后果。

第（2）种方案能够使用的范围较广，也能够节约一定占地面积以及资金的投入，同时安全性能较高。双切断可以用在确保安全供气的新建或改扩建管网方面。此方案不足之处是：如果电压调整器不正常，它会迅速停止向下游管网用户提供氣体。操作人员应实时检查电压调整器的工作状态。如果产生切断装置工作的情况，就得在最快的时间里进行分析问题产生的原因，进行维修并复位。

第（3）种方案设有监控调压器，能够使用的范围相比起方案二而言更广，只要监控系统稳定或运行工作人员定期巡检，出现异常快速处理，就能够确保下游管网的不间断供气。但是，需要注意的是，当调节器串联时，工作电压和监测电压调节器的容量约为单电压调节器容量的75%。

第（4）种方案调压操作比较复杂，资金的投入也比较多，然而同第（3）种方案相较而言，供气稳定性以及安全性能更好，适合用在压力较高、流量较大、重要新建或改扩建管网。如果检测系统正常，操作人员检查到位，解决故障快速，那么这个方案相比起以上的三个方案而言，虽然是比较昂贵的方案但同时也是最为稳定的一个方案[3]。

第（3）、（4）两种方案均设有监控调压器，它大大的增强了供气的可靠性，监控调压器实质上是一个应急备用调压器，当主调压器异常或出口压力因为下游燃气数值的改变而干扰监控调压器设定的介入压力数值的时候，监控调压器将取代主调压器来实施运作，来达到连续、稳定供气的效果。监控方式可区分为串联式监控调压器（图2）和并联式监控调压器（图3）。

串联式监控调压器构造简单，投资小，并且能确保切断压力在工作范围中，不同于并联式监测调压器一般切断压力过高；但串联式监控调压器供气的可靠性、连续性不如并联式的高，当设备需检修时，必须停气。另外，当工作调压器出现异常导致出口压力降低的情况时，此系统无法正常供气。因此，串联式监控

调压系统一般用于供气可靠性要求不高的边缘管网用户或者工业用户，并联式监控调压器一般用于居民管网用户，和一些如玻璃窑炉及医院锅炉等重要工业、商业用户。3 配套设备研究

调压装置不仅只含调压器，还涵盖了围绕燃气压力的变化及其效应而必须配置的预处理设备，预处理设备主要包括过滤及补偿节流降温预热；也包含了为保证系统安全、安静、可靠运行而设置的降噪、超压切断、放散及必要测量和控制仪表。

3.1 气体的过滤及分离

在各级管网中，由于施工、检修等各种原因造成燃气介质夹带固体杂质或者液体是不可避免的，而这些杂质和液体一旦进入调压、计量等精密设备时，必然会影响设备的正常运行及使用寿命。为此，调压设备前均需设置固体或液体杂质的捕捉和收集装置。

在调压器的上游，根据每个调压器厂家的要求，一般选用精度为5～100μm 的过滤器，形式有两类，即填料式和滤芯式，滤芯式过滤器如图4所示。

过滤器通常可由调压器厂家配套供货，在选择过滤设备时必须分析最不良的使用情况，所谓的不良状况的意思就是流量最大，进口压力值最低的情况符合过滤、出口压力的要求。对过滤器而言，必须安置差压指示装置，来分析过滤器材的污染情况来达到适时更换的目的。过滤分离设备开启位置的安置应该要方便保证工作人员在开启时无风险，对集液器而言，设备上面应当安置手动或者自动的排放部件，在某些时候可以再安装一个废液收集设备。

3.2 节流降温预热

天然气节流降压的过程会产生汤姆逊效应，有些高压调压站，天然气压降可能会超过4.0MPa，即温降也会超过16℃。若当调压器上下游，即旧管网和新建、改扩建管网之间压降较大，应结合上游进气温度、下游管道、设备材料的选用决定在是否在调压器前增设换热装置，将天然气温度一般补偿至5℃左右，换热装置主要有电伴热和热水换热，前者设置简单，投资小，一般用于小流量的CNG 减压撬；后者投资大，但补偿能力大，需设置专门的锅炉房或水套炉。

3.3 超压切断、放散及必要测量和控制仪表

超压切断阀加超压放散阀是目前调压设施普遍采用的一种安全装置组合方式。

超压切断阀是调压设施的第一安全装置，通常设于调压器上游，由控制器、开关器伺服驱动机构和执行机构构成，信号管与调压器出口管路连接，在正常工况下常开。