7章 燃气的压力调节及计量

二、压力自动调节系统的过渡过程
系统处于静止状态时，称为静态；系统 受到干挠后，各个参数都会发生改变， 这种变动状态称为动态；自调系统在动 态阶段，随时间变化的过程称为过渡过 程。
1. 过渡过程的基本形式 发散振荡过程：被调参数偏离给定值越
来越大，在自调系统中应该避免。 等幅振荡过程：被调参数偏离给定值呈
干Baidu Nhomakorabea的特性：是影响动特性的外因，当干扰是均匀而平稳时， 能使调节过程平稳进行，容易达到稳定。
第二节 调压器的调节机构及传动装置
一、调节机构及其计算 (一)、调节机构 (阀门) 1．阀门的种类（如图9-5） 单座阀(用户调压器和专用调压器采用)：能可靠地切断燃气，但是阀门两面受力
不平衡，故调压器入口压力对出口压力影响较大。一般用于燃气流量可能为零， 必须彻底切断燃气的场合，例如：用户调压、楼栋调压。
2．调压器自调系统
1) 基本概念：
被调参数(出口压力)：调节对象的输 出信号
干挠作用(入口压力和用气量的变化)： 调节对象的输入信号
调节参数(流量) 2) 自调系统方块图(见图9-2)
3) 分类
定值调节系统：给定值不变 随动调节系统：给定值随另一变化函
数而变化
系统调节系统：给定值按一定的时间 程序变化
第七章 燃气的压力调节及计量
制作：臧子璇
第一节 燃气压力调节过程
一、调压器的工作原理 作用：降压并稳定在给定的出口压力。 1．调压器工作原理 （见图9-1 ） 调节阀门的平衡条件：N=Wg (N是气
体作用于薄膜上的力 N=cFP Wg是重 块重量) 当出口压力降低(由入口压力降低或出 口用气量增加引起)，N＜Wg，薄膜下 降，阀门开大，燃气流量增加，使出 口压力升高； 当出口压力升高(由入口压力增加或出 口用气量减少引起)，N＞Wg，薄膜上 升，阀门关小，燃气流量减少，使出 口压力下降；
5. 测量仪表
调压器人口安装指示式压力计，出口安装自记式压力计，自动记录调压 器出口瞬时压力，以便监视调压器的工作状况。专用调压站通常安装流 量计。
二、调压站的分类及选择 按调压站的使用性质、调压作用和建筑形式,可以分为各种不同的类型（表9-2）。
在条件和周围环境条件许可时，宜设在露天，这是较安全和经济的形式。 在环境条件较差时，设在箱子里是一种较经济适用的形式。分为调压箱(悬挂式)和
平行，称为涡轮表。 工作原理
当流体以某种速度流过仪表时，使叶轮旋转，叶轮的转速和流体 的流速成正比，因此也和流量成正比。转速和流量关系式：n c Q
城市燃气供应系统通常用那类调压器调节燃气压力？B A. 前压调压器 B. 后压调压器
二． 直接作用式调压器
1. 液化石油气减压器
薄膜上是弹簧结构，由调节螺丝确定 给定值。
随着流量的增加，(1)弹簧增长，弹簧 力减弱，给定值降低；(2)薄膜挠度减 小，有效面积增加；阀门的开度减， 燃气的出口压力降低。
周期变化，某些双位调节系统可用。 衰减振荡过程：被调参数经过振荡后，
接近给定值平衡状态，燃气压力调节系 统可用。 非振荡过渡过程(单调过程)：被调参数 不经过振荡，逐渐接近于给定值。
2．指标
衰减比：表示衰减程度的指标，为前 后两峰值之比。
余差：表示静特性的指标,为过渡过 程终了时的残余偏差。
一、燃气调压器的种类 按作用方式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
调节阀门迸行调节。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； ➢ 在间接作用式阔压器中；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，也可为被调介质）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。 按用途或使用对象分：区域调压器、专用调压器及用户调压器。 按进出口压力分：高高压、高中压、高低压、中中压、中低压及低低压调 压器。 按结构分：浮筒式及薄膜式凋压器（又可分为重块薄膜式和弹簧薄膜式）。 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，则这种调压器力前压调压器。城市燃气输配系统 通多为后压调压器。
双座阀(区域调压器采用)：阀门两面受力基本平衡，故调压器入口压力对出口压 力影响不大。但是阀门不能关闭严密，不能可靠地切断燃气（在双座阀完全关闭 时，漏气率可达最大流量的4％）。因此这类阀门可安装在燃气流量总是不等于 零的燃气管道上，一般用于燃气分配站。
双座阀受力基本上是平衡的，调压器人口压力对燃气出口压力影响较小。因此 ，双座阀常用于用户调压器及专用调压器。（×）
有的城市采用进口的用户调压 器，将用户调压器安装在燃气 表前的室内管道上，运行效果 良好，但在规范中尚未明确规 定。
楼栋调压箱所用安全装置宜采用：B
A. 安全放散阀
B. 安全切断阀
第五节 燃气的计量
一、容积式流量计 根据流过的流体体积测定其流量。 1. 膜式计量表 工作原理见图9-22 膜式表的结构为装配式，便于维
防止出口压力过高的安全装置有安全阀、监视器装置和调压器并联装置。（√）
楼栋调压箱所用安全装置宜采用：B A. 安全放散阀 B. 安全切断阀
3. 安全装置：以防止调压器失灵，出口压力过高。 安全阀(安全切断阀和安全放散阀) 监视器装置：备用调压器的出口压力略高于正常工作调压器，备用常开。
（ 图9-17） 调压器的并联装置：正常调压器的出口压力略高于备用工作调压器，备
这种减压器属于高低压调压器，其技 术性能：
进口压力 出口压力 关闭压力
20～1000kPa
2.800..53 kPa
3.5kPa
使用温度 -20～50℃
楼栋调压箱所用调压器属于？A A. 直接作用式 B. 间接作用式
2. 用户调压器 适用于食堂、饮食服务行业、用量不
大的工业用户及居民点。它可以将用 户和中压管道直接连接起来，进行 “楼栋调压”，其构造如图9-13所示。 除具有体积小、重量轻的优点外，在 结构上采取了一些措施。如增加薄膜 上托盘的重量，减少了弹簧力变化所 给于出口压力的影响；导压管引入点 置于调压器出口管的流速最大处，当 出口流量增加时，该处动压增大而静 压减小，使阀门有进一步开大的趋势， 能够抵消由干流量增加弹簧推力降低 和薄膜有效面积增加而造成的出口压 力降低的现象。
调压器通常安设在气源厂、燃气压送站、分配站、，储罐站、输配管网 和用户处。（√）
调压器按气体在调节阀处的流动方向可分为轴流式和截止式两种，如图96所示。
轴流式：气体在调节阀处的流动方向与进出口燃气流动方向相—致； 截止式：气体在调节阀处的流动方向与进出口的燃气流动方向相垂直。
第三节 燃气调压器
3. 间接作用式调压器 A. 轴流式调压器 该调压器结构如图9-14所示。进
口压力为P1，出口压力为P2，进 出口流线是直线，故称为轴流式。 轴流式的优点：燃气通过阀口阻 力损失小，所以可以使调压器在 进出口压力差较低的情况下通过 较大的流量。 该系列调压器流量可以从 160m3/h到15×104m3/h，进 口压力可以从0.01MPa到 1.6MPa，出口压力可以从 500Pa到0.8MPa。
常是由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等组成。 有的调压站还装有计量设备，除了调压以外，还起计量作用，通常将
这种调压站叫做调压计量站。
1. 阀门 调压站内燃气进出口应设置阀门， 维修或事故时以切断燃气；调压站 外燃气进出口应设置阀门，并与调 压站相隔一定距离。
2. 过滤器 清除燃气中的固体悬浮物，以保障 调压器和安全阀的正常工作。燃气 通过过滤器的压力损失不得超过 10kPa，压力损失过大时应拆下清洗。
专用调压站要安装流量计，选用能 够关闭严密的单座阀调压器，安全 装置应选用安全切断阀。不仅压力 过高时耍切断燃气通路，压力过低 时也要切断燃气通路。
3. 箱式调压装置
当燃气直接由中压管网供给居 民用户时，应将燃气压力通过 用户调压器直接降至低压。常 将用户调压器装在金属箱中挂 在墙上，如图9-211所示。当箱 式调压装置设在密集的楼群中 时，安全放散阀可以不用，只 用安全切断阀。
用常闭。有安全切断阀，当出口压力过高时自动切断，使出口压力降低， 备用调压器开始工作。（图9-18）
4. 旁通管
保证调压器维修时也能供气。对于低压管网不成环的区域调压站和连续 使用的用户调压装置宜设置备用调压器，比旁通管更可靠。
选择旁通管的管径时，要根据燃气最低的进口压力和需要的出口压力 以及管网的最大负荷进行计算。旁通管的管径通常比调压器出口管的管 径小2～3号。
1. 区域调压站
通常布置成一宇形，П形 或L形，如图9-20所示。因城 市输配管网多为环状布置，一 个调压站所供应的用户数不是 固定不变的，因此在区域调压 站内下不必设置流量计。
2. 专用调压站
工业企业和公共事业用户通常用气 量较大，可以使用较高压力的燃气， 这些用户与中压或高压燃气管道连 接较为合理。
调节对象的容积系数：等于燃气管道中增加单位压力所需的燃 气量。容积系数越小、干扰的变化越剧烈时，进行调节就越困 难，也越不易稳定。
各种惯性产生的滞后：对调节的稳定性影响很大，特别是测量 滞后和传送滞后影响更大，甚至使调节机构的动作方向与需要 的方向相反，导致调节过程恶化并增大被调参数的变化范围。
调压柜(落地式)两种 设在地上单独的建筑物内是我国以往用得较多的一种形式(与采用人工煤气需防冻
有关) 当受到地上条件限制，燃气相对密度不大于0.75，且压力不高时才可设置在地下
(高压燃气、气态液化石油气的调压装置不得设在地下调压室）。
三．
调压站布置： 地上调压站的设置应尽可能避开城市的繁华衙道。 可设在居民区的街坊内或广场、公园等地。 调压站应力求布置在负荷中心或接近大用户处。 调压站的作用半径，应根据经济比较确定。 调压站为二级防火建筑，与周围建筑物之间的安全距离应符合表9-3的 规定。
间接作用式调压器多用于流量比较大的区域调压站中。（√）
B. 曲流式调压器
曲流式调压器具有运转无声、关 闭严密、调节范围广，结构紧凑 等优点。可供城市燃气输配系统、 配气站（门站）、区域调压及用 户调压使用。结构及作用原理如 图9－15所示。
第四节 燃气调压站
一、调压站(调压计量站)的组成及其装置 调压站在城市燃气管网系统中是用来调节和稳定管网压力的设施。通
最大偏差：表示系统偏离给定值的程 度，为被调参数与给定值的最大差值。
过渡时间：表示被调参数达到稳定状 态的快慢程度,为干挠发生到建立平 衡的时间。
振荡周期或频率：也表示被调参数达 到稳定状态的快慢程度，周期为两波 峰之间的时间，频率是周期的倒数。
三、影响过渡过程动特性的因素
调节对象的自行调整特性：在平衡条件破坏后，系统不依靠调 压器，而在新的调节参数上达到稳定的能力。燃气管道是能够 进行自行调整的，因此有利于调节过程的稳定。
（二）回转式流量计
可测气体(罗茨流量计)，也可 测液体(椭圆齿轮流量计）
1. 罗茨流量计
构造及工作原理 如图9-24
罗茨流量计的优点是体积小， 流量大，能在较高的压力下计 量。目前主要用于工业及大型 公用事业用户的气体计量。
2. 椭圆齿轮流量计 椭圆齿轮流量计主要用于液态
液化石油气的计量。 构造及工作原理
如图9-25所示
（三）湿式流量计
湿式流量计结构简单、精度 高、使用压力低、流量较小。 通常用在实验室中及用来校 正民用燃气表。
构造及工作原理如图9-26
二、速度式流量计 速度式流量计按叶轮的形式可分为平叶轮式和螺旋叶轮式两种。 平叶轮式的叶轮有径向的平直叶片、叶轮轴与气流方向垂直，称
为叶轮表。 螺旋叶轮式的叶片是按螺旋形弯曲的，叶轮轴与介质流动的方向
修。外壳多用优质钢板，采用粉 末热固化涂层，耐腐蚀能力强。 阀座及传动机构选用优质工程塑 料，使用寿命长。铝合金压铸机 芯，合成橡胶膜片，计量容积稳 定。可以计量人工燃气，天然气 和液化石袖气。
该表的性能曲线如图9-23所示。
膜式表除用于民用户计量外，也 适用于燃气用量不太大的公共建 筑用户和工业用户。