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1、1,常州信力燃气设备有限公司 技术讲义 燃气调压计量系统,2,第一部分 调压基本原理,3,调 压,调压器的定义：“在流量和进口压力变化时调节和控制出口压力的装置 ”,调压器的功能： 1.将较高的进口压力降低至稳定的较低的出口压力 2.在调压器故障时，提供安全装置防止发生超压或低压事故,调压器的定义,4,调 压,调压器的基本原理,调压器用于维持稳定的出口压力而无论流量或进口压力是否变化。,5,调 压,调压器的基本原理,力系平衡 (直接作用式调压器),6,调 压,调压器的基本原理,力系平衡 (指挥器作用式调压器),7,调 压,调压器的主要元件,8,调 压,加载元件（弹簧或指挥器）,这是被控压力大小
2、的参照标准。是一个可调节变化的力。通过感压管,感测元件（皮膜）连续地比较它和下游压力之间的大小。从而决定什么信号（开或关）传送给节流元件（阀盘）。该运动部件要求有长期的可靠性、耐腐蚀和较高的尺寸精度。,9,调 压,感测元件（皮膜）,感测元件感测下游被控压力的大小。在皮膜一侧的任何压力变化都会使节流元件（阀盘）产生移动。 该运动部件要求有长期的可靠性、密封性和较好的机械强度。,10,调 压,节流元件（阀盘/阀座）,在感测元件的驱动下，阀盘/阀座系统形成一个变化的节流口。当用气增加时阀盘开大，当没有气体消耗时，阀盘关闭。阀杆的行程决定了阀盘的开关。（在最小的阀盘开度可能会产生喘动现象，从而影响到调
3、压器的正常工作，特别是指挥器式的调压器更是如此）该运动部件要求有长期的可靠性、密封性和较好的机械强度。,11,调 压,围护部件（阀体）,阀体是调压器的调压器的围护结构件。阀体的主要功能 :管道连接机械保护 其他功能元件和附件的支撑体该静态部件要求长期的可靠性和耐腐蚀性。,12,稳定的工作条件：进口压力、出口压力和下游用气量恒定,调 压,功能原理调压器的平衡状态（直接作用式）,13,调 压,功能原理调压器的不平衡状态（直接作用式）,如果下游用气量增加 下游压力下降,14,下游压力下降 阀盘打开,功能原理调压器的不平衡状态（直接作用式）,调 压,15,阀盘打开 下游压力回升,功能原理调压器的不平衡
4、状态（直接作用式）,调 压,16,20,下游压力回升 建立新的平衡,功能原理调压器的不平衡状态（直接作用式）,调 压,17,调 压,功能原理指挥器作用式,18,调 压,调压器结构直接作用式,19,外部感压管,调 压,调压器结构调压器的外部取压,20,调 压,调压器结构调压器的内部取压,内部感压管(民用和商业调压器),21,调 压,调压器结构特点1阀盘的平衡补偿系统,22,调 压,调压器结构特点2调压器的内部保护装置,保护皮膜和阀口：a. 超压切断b. 内置放散c. 膜盘浮动装置,23,调 压,调压器基本标准,欧盟 EN 334,法国 法国燃气认证 德国 DVGW 认证 DIN 3380/338
5、1 意大利 Snam/Italgas UNI-CIG 英国 英国燃气认证 BS 西班牙 天然气认证 UNE 60402/60403,无国际标准按地方用户的要求, 可得到具有竞争性的产品, 地方标准和地方权威机构导出产品认证,24,调 压,调压器的主要定义和符号,Pe = 进口压力 bar (1 bar = 105 Pascal = 14.5 psig ) Pa = 出口压力 bar 标准状态 = 绝对压力 1.01325 bar 且温度 t = 15C Q = 燃气的体积流量 (1 m/h = 35.1 SCFH) Pas = 出口压力设定值. 被控变量的公称值 Pf = 关闭压力. 当流量
6、Q=0时的出口压力. Wh = 出口压力设定范围. 整个设定范围 Wa = 具体的出口设定范围. 某个弹簧的设定范围。 RG(AC) = 精度等级. 精度的最大允许值. SG = 关闭压力等级. Pf 和 Pas之间的最大正偏差. KG/CG = 流量系数,25,调 压,调压器的理想曲线,理想的调压器就是，流量从 的变化过程中，使上游压力降低一固定不变的量从而得到一恒定不变 的出口压力。,26,调 压,调压器的实际精度和性能曲线,27,调 压,调压器的精度等级,等级 自设定点的允许偏差 %,RG 1 1 % (*) RG 2.5 2.5 % (*) RG 5 5 % (*) RG 10 10
7、% RG 20 20 % RG 30 30 % (*) 出口压力不低于 1 mbar,28,调 压,调压器的关闭精度等级,等级 自设定点的允许偏差 %,SG 2.5 + 2,5 % (*) SG 5 + 5 % (*) SG 10 + 10 % SG 20 + 20 % SG 30 + 30 % SG 50 + 50 % (*) 出口压力不低于 1 mbar,29,调 压,影响调压特性和精度地关键因素,弹簧的影响皮膜的影响阀口的影响,使调压器不能成为理想的恒压控制器的三个主要因素是:,30,调 压,弹簧对调压特性的影响,弹簧影响： 弹力取决于压缩量,31,调 压,皮膜对调压特性的影响,有效面积
8、 D2,有效面积 D1,1,2,Q1 Q2 流量增加 D1 D2 皮膜面积增加 1 2 出口压力降低,皮膜的影响： 皮膜在每一个不同的位置有效面积都发生变化,32,调 压,阀口对调压特性的影响,主要由于在阀的节流口和下游管道之间存在气流扰动。这会使得下游管道中的压力会随着流量的增加而降低。,33,调 压,调压器的选择,压力： 阀体耐压 最大进口压力出口压力范围 结构形式： 直接作用式、指挥器作用式 材料： 阀体：球墨铸铁、碳钢、铸铝密封件：丁腈橡胶，氟橡胶 安全装置： 带超高（超低）压切断和一体式的安全放散 流量： 按阀系数Cg计算额定流量时阀的开度为 75%噪声控制： 85dBA,阀出口的流
9、速限制150180m/s,34,调 压,调压器的选择,1. 计算流通能力时考虑：最小的进口压力、最大的出口压力和最大的流量。2. 选择满足流量要求的最小的调压器。3.选择满足出口压力的最轻型的弹簧 (例如： 选择弹簧使得压力设定点靠近弹簧压力调节范围的上端）。,选用原则,35,调 压,串联监控,什么是监控调压器 ?,监控调压器就是一个起安全作用的调压器，在主调压器出现故障时帮助调压，防止出口压力超过一个固定的量。,36,调 压,串联监控,进口压力,出口压力,工作调压器,监控调压器,25 mbar,20 mbar,20 mbar,监控调压器 / 工作调压器正常,37,调 压,串联监控,25 mb
10、ar,20 mbar,监控调压器 / 工作调压器失效,工作调压器,监控调压器,进口压力,出口压力,25 mbar,38,调 压,失效开和失效关型调压器,1) ”失效开” FTO 调压器调压器故障时阀口打开 (如调压器皮膜破裂时）2) ”失效关” FTC 调压器调压器故障时阀口打开 (如调压器皮膜破裂时） 指挥器作用式调压器即有 FTO型也有 FTC 型 直接作用式调压器通常为 FTO 型,39,调 压,失效开型（FTO）调压器,40,调 压,失效关型（FTC）调压器,41,调 压,带切断装置的调压器,42,调 压,降噪,噪音的产生是由于流体流经节流口时流速增加而引起的。因此，决定噪声大小的主要
11、因素是流量和差压 (Pin-Pout )。,43,调 压,调压器的消音装置,44,调 压,调压器的消音装置,如果调压计量站要求限制噪音，则以下几点应予考虑：1- 调压器带内置消声器2- 在调压器的下游安装一外部消声器3- 在调压器的下游管道安装一噪音隔离保护装置4- 如可能，调压计量站安装在能隔离噪音的箱体内,45,第二部分 燃气预处理装置,46,燃 气 预处理装置,1、过滤装置,47,过滤器的定义,过滤器：“调压计量站的必备部件，用来截留固体杂质或固液共存的杂质，以使调压或计量的工艺条件得到改善 ”,过滤器的功能： 1. 从燃气中去除尘污、铁锈、焊渣和其他固体颗粒 2. 去除液体颗粒 (如水
12、, 液烃) 3. 储存固体和液体杂质,燃 气 预处理装置,48,为什么要设置过滤器？,从井口来的气体包含液体和固体杂质：尽管有第一级的过滤，但远未达到干净的程度，此外，气体还把管道中的杂质聚集起来并带到下游管道中来。这些杂质会损坏部件的内部零件，造成不良后果：影响阀门、调压器和安全装置的密封性，并造成内部或外部的泄漏。影响调压器、安全装置、流量计和其他仪表的精度。所以始终要求安装过滤器 !,燃 气 预处理装置,49,过滤器的主要零部件,燃 气 预处理装置,1- 壳体2- 进口管3- 支座4- 排污阀5- 出口管6- 滤芯7- 盖板,50,过滤器的结构型式,燃 气 预处理装置,角式结构,直通式结
13、构,交叉式结构,51,过滤器的安装方式,燃 气 预处理装置,垂直安装,水平安装,52,过滤器使用,燃 气 预处理装置,过滤器初次使用时，在投运前应采取惰性气体置换； 投运时应缓慢开启过滤器的进出口阀门，以免滤芯因压降过大而损坏； 滤芯的最大耐压 0.2MPa打开差压表前后针阀，定期检查、记录差压表示值。压力1.6 MPa时，滤芯起始压降一般为12.5KPa,53,过滤器的维护,燃 气 预处理装置,应根据所处理气体的不清洁程度定期对过滤器进行排污当过滤器运行到压降增加至起始压降的56倍时，则应清洗滤芯过滤器在拆换滤芯前应先通过放空阀(排污阀)将过滤器内的余压放空.过滤器只能用于含硫、磷杂质低的场
14、合滤芯必须在远离调压站的安全区进行清理,54,卧式过滤分离器,燃 气 预处理装置,55,过滤分离器结构示意,燃 气 预处理装置,56,快开门结构,燃 气 预处理装置,57,2、燃气加热装置,燃 气 预处理装置,58,燃 气 预处理装置,热交换器的定义,热交换器是： “从一种流体向另外一种流体或环境传递热量的装置 ”在调压计量站中：热交换器通常安装在调压器的上游，它把热量从热水或蒸汽（热媒）中传递给要加热的气体。,59,燃 气 预处理装置,为什么要设置热交换器,只要燃气的压力减小，燃气的温度就会降低。这就是称之为“焦耳-汤姆逊效应”的燃气的物理规律 计算温度降快速、简单并具有一定精度的方法：发生压力降时，温度下降的程度为0.4 C/bar,60,燃 气 预处理装置,什么时候设置热交换器,1- 当由于压力降而使得燃气的温度下降，可能引起燃气中的碳氢化合物结冰或液体杂质结冰时 (露点： +3/ -5 C)2- 当下游管道对燃气的温度有要求时3- 当环境条件恶劣时，如：环境温度低、空气湿度大和燃气中液体杂质含量高等。,
