调压器和安全泄压装置

• 为了做到调压器结构紧凑，一般要缩小有效皮 膜面积，皮膜面积的大小对调节精度有一定的 影响，同时对调压器内流量也有影响。只有经 过多级降压方式才能达到缩小皮膜面积的目的， 因此楼栋调压器一般应用两级调压。同时为了 避免因意外造成的泄漏而产生大的事故，应有 过流保护。调压器在运行中可能会因质量问题、 气质不干净、管理维修不妥等原因失灵，如果 调压器进口前的压力直接送入室内管道，后果 相当严重，轻则破坏燃气表、管道，打坏用气 设施，重则酿成火灾、爆炸等恶性事故，因此 楼栋调压器要有防止超压供气的安全措施。
• 调压器的通过能力取决于阀孔的面积，阀门前后 压力降及燃气的性质。
• 燃气通过调压器调节阀的节流过程中，压力损失 是由摩擦阻力及阀孔处气流方向的变化引起的。 当通过阀孔时压降不大，则燃气密度的变化可以 忽略，不考虑燃气的可压缩性；但当阀孔处压降 相当大，燃气的膨胀过程会引起密度的变化，必 须考虑燃气的可压缩性。
调压站的安全装置
• 安全阀，包括安全切断阀和安全放散阀。 • 监视器装置，两个调压器串联连接的装置。 • 调压器的并联配置。
调压站的分类及选址
• 地下调压站。
• 地上调压站，避开繁华街道，可设在居民区的 街坊内或广场、公园等地。力求布置在负荷中 心或接近大用户处。 • 调压站为二级防火建筑，与周围建筑物之间有 安全距离要求。
调压器流量与压力的关系
• 当P2/P1=1，Q=0。 • 当调压器出口压力慢慢降低 时，即 P2/P1 <1，则燃气流量 逐渐增加。在 P2 达到临界压 力 Pc 时，则燃气流量达到最 大值，此时为调压器最大流 量，也称为临界流量，用 Qmax表示。 • 当调压器出口压力 P2 低于临 界压力 Pc 时，流量也保持不 变，仍为最大流量，实际流 量曲线按a—b—c变化。
压力比(P2/P1 )c = Pc/P1 =υc 称 为临界压力比，
燃气的临界压力比
P2 2 c ( )c ( ) P k 1 1
k k 1
P2 2 ( ) c 0.91( ) P k 1 1
k k 1
• 式中 k—燃气的绝热指数。 • 空气流经节流阀时υ c =0.48（理论值为 0.528),空气k=1.4 ； • 焦炉煤气k=1.4, υ c =0.528； • 天然气k=1.3, υ c =0.548。
楼栋调压器的特点
• 结构紧凑，体积小； • 通过流量能确保用户安全用气； • 应有过流保护，避免因意外造成的泄漏而产生大 的事故，调压器上要整合低压切断阀； • 调节精度高； • 具备安全关断阀的位置显示； • 具备手动复位功能 • 开关压力状态好； • 高可靠性，减少维修且简单； • 环境度温变化时，负荷能满足要求
燃气调压器
• 燃气供应系统的利用调压器控制其压力工况。 • 调压器的作用是将燃气调至不同要求的压力。
• 调压器安装位置为气源厂、分配站、贮罐站、 输配管网和用户处。
工作原理
• 当出口气量增加或入口压力降低时，燃气出口压 力降低，阀门就开大，燃气流量增加，使压力恢 复平衡状态。 • 当出口气量减少或入口压力增加时，燃气出口压 力升高，使阀门开度减小，燃气流量减少，逐渐 使压力恢复到原来状态。 • 不论用气量及入口压力如何变化，调压器可以通 过弹簧（或重块）的调节作用，自动地保持稳定 的压力。
PP2 0 PP2 0
P2 c P1
0 P P2 0
P1 Q 0.5Q0
选型判断依据
Q0max (1.15 ~ 1.2)Qp
调压器的计算流量，应按该调压器所承担的管网计算流量的1.2倍确定。
燃气调压站的组成
• 由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及 测量仪表等组成。装有计量装置的，叫做调压计 量站。 • 城市天然气门站是天然气长输管线进入城市燃气 管网的调压配气站，是城市天然气输配系统的一 个重要组成部分，是城市输配系统的气源点，其 任务是接收长输管线输送来的燃气在站内进行净 化、调压、计量、加臭、伴热、分配后，送入城 市输配管网或直接送入大用户。
工作原理图
调压器自调系统方块图
调压器的分类
• 按操作方式可将压力控制设备分成两类： （1）直接作用的气体调压器； （2）间接作用的气体调压器或带指挥阀的气体调节 器。 • 直接作用式气体调压器 • 按开阀力的形式可将直接作用式气体调压器分为 下列三类： (1)重量和杠杆负荷； (2)弹簧负荷； (3)压力负荷。
4
CSA Z662 允许采用过压保护的地方
• 4.14.1.2 - Overpressure protection shall be installed to ensure that the maximum operating pressure is not exceeded by more than 10% or by 35 kPa whichever is greater.
2 k k 1 k
临界状态
可以进一步简化
2 PP2 ( P 1 cP 1 ) c P 1 P 1 (1 c ) c
取 所以
c 0.5
PP2 0.25P12
Q0 2630C
P1
0T1 Z1
校核计算
亚临界状态，
Q Fra Baidu bibliotek0
临界状态，
P2 c P1
调压器的重要组成部分
• 敏感元件膜片、布登管等，它们承受控制压力的 作用，在该膜片一面的任何压力变化将激发节流 阀动作。 • 控制压力的参照部件。它可以是固定的重量、弹 簧或作用于膜片上的压力，这些力与受控压力的 作用力相干衡。打开阀的力称为“负荷”。 • 在气体流动通路上的不同节流设备。这些设备由 活塞传感元件或膜片来确定其位移。节流设备可 以是提升阀、滑阀、蝶阀、游动阀或其他相似的 设备。
• 燃气供应突然切断时，出口压力必须维持在低 于设定压力+1kPa； • 调压器必须在没有任何压力振荡下运行，且噪 声低于50dBA； • 出口压力维持在设定压力的±10％范围内，响 应时间必须小于 1 秒，对于出口压力维持在设 定压力的±5 ％范围内，整个非稳时间必须小 于或等于2秒； • 大气温度在-20℃~+50℃内，应保证有正常的通 过能力； • 调压器复位力矩应小于3.5Nm，或者小于40N。
用户调压器
• 这种调压器适用于集 体食堂，饮食服务行 业，用量不大的工业 用户及居民点。它可 以将用户和中压或高 压管道直接连接起来， 便于进行“楼栋调 压”，属于用户调压 器。
曲流式调压器
• 是带有指挥器的间接作 用式调压器，由主调压 器及间接作用式调压器 两部分组成。 •
影响调压器通过能力的因素
典型自力式调压器
2 Path Pilot Operated Regulator
Control Line
INLET PRESSURE OUTLET PRESSURE LOADING PRESSURE ATMOSPHERIC PRESSURE
Restrictor
超压保护方法
超压保护方法
• • • • External Relief Valves 外部泄压阀 Internal Relief Valves 内部泄压阀 Monitors 监控 Slam Shuts 切断
超压保护的目的
•维持调压器下游压力达到一个安全的、 最大的值。
最大压力的考虑因素
1. 下游设备
1
最大压力的考虑因素
1. 下游设备 2. 主调压器的低压侧
2
最大压力的考虑因素
1. 下游设备 2. 主调压器低压侧 3. 管线的最大工作压力MAOP
3
最大压力的考虑因素
1. 下游设备 2. 主调压器低压侧 3. 管线的最大工作压力MAOP 4. 安装规范
调压器流量的计算
• 当Δ P/P1≤0.08 且P1<0.11MPa时，即调压器的 压力降甚小，可忽略燃气的压缩性。根据水力 阻力系数用下式表示（计算误差不大于2.5%）. • Q----燃气的流量，m3/h • F----调压器连接管的流通断面面积，cm2 • Δ P—调压器的压力降，MPa • ρ ---燃气的密度，kg/m3 • ξ ---调节机构的局部阻力系数 • P1---调压器进口绝对压力，MPa
Q 509 F P


可压缩流体的计算
流通能力C
ρ=1000kg/Nm3 ΔP=0.0981MPa
C
5.04 F

• 当ΔP＞0.08时，且进口压力较大，应考虑燃气 的可压缩性和密度的变化则公式如下：
P1P Q0 5260C 0T 1Z 1
P2 P2 k P1 P1 P2 k 1 1 P1
手柄
R2 R3 M2 S0 c3
入口 P1
c1 M1 c2
R1
P2
入口
楼栋调压器的工况要求
• 楼栋调压器不是简单的小调压器，而是几乎集 成了一个调压站的所有功能，由于楼栋调压器 比一般调压站更靠近用户且数量众多，因此对 它的要求相对更高，即它需具备高可靠性，少 维护工作，目前国内在技术要求上仍然缺乏对 它的重视。 • 参考国外的技术资料，现把工况要求归纳如下： • 楼栋调压器的入口压力在0.05 到 0.4MPa 范围内； • 调压器的通过流量在0.5%到120%正常的正常范 围内，出口压力应在设定压力的±5 ％的范围 内；
调压器的分类（续）
• 调压器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 出口压力的变化移动调节阀门进行调节。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。 • 在间接作用式调压器中，燃气出口压力的变化使 操纵机构 ( 例如指挥器 ) 动作，接通能源 ( 可为外部 能源也分为被调介质)使调节阀门移动。间接作用 式调压器的敏感元件和传动装置的受力元件是分 开的。
调压器的分类（续）
• 按用途或使用对象可以分为区域调压器、专用调 压器及用户调压器。按进出口压力分为高高压、 高中压、高低压调压器，中中压、中低压调压器 及低低压调压器。按结构可以分为浮筒式及薄膜 式调压器，后者又可分为重块薄膜式和弹簧薄膜 式调压器。 • 若调压器后的燃气压力为被调参数，则这种调压 器为后压调压器。若调压器前的压力为被调参数， 则这种调压器为前压调压器。城市燃气供应系统 通常多用后压调压器调节燃气压力。
楼栋调压器的结构及工作原理
• 楼栋调压器属于中低压用户调压器，调压器运行 时必须把入口压力限制在 0.05 到 0.4MPa 内，且应 具备如下功能： • 气体降压：把燃气从输配压力减小到用具使用压 力； • 稳压：在设备的应用范围内，保持不同的用具入 口压力基本相同； • 安全：不管燃烧器系统或设备在什么工况下，保 证下游设备的安全。
MAOP = 35 kPa + P2
• 12.4.8.6 - For low-pressure distribution systems, pressures that would cause the unsafe operation of any connected and properly adjusted gasburning equipment.
楼栋调压
• 所谓楼栋调压，就是采用单独的箱式调压装置对 一幢幢楼房供气，其特点是只有中压管网在市区 延街布置，各幢楼的低压室内管道通过箱式调压 器直接与室内管网相连。这样提高了管网的输气 压力，从而节省燃气管道管材，节约基建投资， 且占地少，便于施工，运行费用低。除此之外， 这种供气系统也不会产生调压器选址困难，避免 了为保证区域调压站的建筑面积和安全距离而带 来的问题。
• 当流量达到120～150％额定流量时，调压器必 须安全切断； • 在出口压力降到最小入口压力规定值之前，天 然气必须安全切断； • 正常出口压力必须维持在比安全阀打开压力低； • 在调压器处于关闭状态或者没有手动复位时， 对于任何入口压力下，泄漏量不超过1cm3/h； • 当出口压力增加时，如果达到规定范围，安全 阀必须打开，并排放至大气； • 如果皮膜破坏，燃气首先流向通风管，如果泄 漏增加，调压器必须安全切断；