1-燃气调压器工作原理及性能要求.pdf

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1、31 October 2005TRUBILITY常州信力1DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性常州信力燃气设备有限公司True Ability Gas Equipment Co.,Ltd.燃气调压器工作原理及性能要求燃气调压器工作原理及性能要求Fundamental Principles&Functional Requirements of Gas Pressure RegulatorsBY NI WEIPING31 October 2005TRUBILITY常州信力2DIN EN ISO 9

2、001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性目录 概述 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 调压器流量计算在此我们将讨论在此我们将讨论31 October 2005TRUBILITY常州信力3DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性概述调压器的定义调压器的定义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：

3、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。调压器的功用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。31 October 200

4、5TRUBILITY常州信力4DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性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。调压器调压器入口压力不断变化的管网压力出口压力不断变化的气体消耗量31 October 2005TRUBILITY常州信力5DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器直接作用式调压器调压器的设计取决于对其技术特性的定

5、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31 October 2005TRUBILITY常州信力6DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器的五个基本元件调压器的五个基本元件负载元件（弹簧或指挥器）感应元件（皮膜）作用元件（阀瓣/阀口）围护元件（阀体）信号元件（连接下游管道的信号管）阀塞橡胶软阀座调压器基本原理直接作用式调压器31 October 2005TRUBILITY常州信力7DIN EN I

6、SO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器作用元件（阀瓣/阀口）作用元件（阀瓣/阀口）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。31 October 2005TRUBILITY常州信力8DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-endin

7、g process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器感应元件（皮膜）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。31 October 2005TRUBILITY常州信力9DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性负载元件（弹簧或指挥器）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

8、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。调压器基本原理直接作用式调压器Weight31 October 2005TRUBILITY常州信力10DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器围护元件（阀体）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

9、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。31 October 2005TRUBILITY常州信力11DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器的受力平衡（直接作用式调压器）调压器的受力平衡（直接作用式调压器）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+向下的作用力：弹簧力+入口压力X阀口截面积连接到下游管道的信号管向上的作用力：出口压力X皮膜截面积+出口压力X阀

10、口截面积+=调压器基本原理31 October 2005TRUBILITY常州信力12DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器调压器力平衡分析调压器力平衡分析Pe=100 PsigPa=10 Psig皮膜面积=10 In2FD=(P2)(AD)=(10 Psig)(10 In2)=100 Lb100 LbFw=100LbFD=100Lb调压器皮膜的受力处于平衡状态皮膜31 October 2005TRUBILITY常州信力13DIN EN ISO 9001:1994Q

11、uality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性Pe=100 PsigPa=9 Psig皮膜面积=10 In2FD=(P2)(AD)=(9 Psig)(10 In2)=90 Lb100 LbFw=100LbFD=90Lb调压器力平衡分析调压器力平衡分析调压器基本原理直接作用式调压器调压器皮膜的受力平衡被打破，下游需求增大，压力下降。固定的重量会导致钟摆皮膜31 October 2005TRUBILITY常州信力14DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本

12、特性调压器基本原理直接作用式调压器Pe=100 PsigPa=10 Psig皮膜面积=10 In2调节弹簧有利于消除钟摆，尽快达成新的平衡与大气连通调压器力平衡分析调压器力平衡分析31 October 2005TRUBILITY常州信力15DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器调压器力平衡分析调压器力平衡分析FD=(10 Psig)(10 in2)=100 LbK=弹性系数=使弹簧的高度压缩或拉升1inch所需要的力FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FSFD皮

13、膜皮膜31 October 2005TRUBILITY常州信力16DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器调压器力平衡分析调压器力平衡分析FD=(10 Psig)(10 in2)=100 LbFs=(100 Lb/In)(X)=100 LbX=1 Inch 压缩量FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FD(若皮膜不移动)FSFD皮膜皮膜31 October 2005TRUBILITY常州信力17DIN EN ISO 9001:1994Quality is a

14、never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性Pe=100 PsigQ=50 SCFHPa=10 Psig1 InchesFS=100 LbFD=100 Lb调压器力平衡分析调压器力平衡分析调压器基本原理直接作用式调压器31 October 2005TRUBILITY常州信力18DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器力平衡分析调压器力平衡分析调压器基本原理直接作用式调压器FD=(9 Psig)(102)=90 LbFs=(100 Lb/In)(X)=90 LbK=

15、.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 InchFS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD31 October 2005TRUBILITY常州信力19DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器力平衡分析调压器力平衡分析调压器基本原理直接作用式调压器Pe=100 PsigQ=200 SCFHPa=9 Psig0.9 InchesFS=90 LbFD=90 Lb.131 October 2005TRUBILITY常州信力20DIN EN

16、ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器压力特性调压器压力特性调压器基本原理直接作用式调压器P2Psig流量 scfh0 50111098200300500理想的压力曲线实际的压力曲线P1=100 psig理想的调压器：出口压力不随流量的变化而改变31 October 2005TRUBILITY常州信力21DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器调压器压力特性调压器压力特性FD=

17、(10 Psig)(10 in2)=100 LbFs=(50 Lb/in)(X)=100 LbX=2 Inches 压缩量FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD使用轻型弹簧31 October 2005TRUBILITY常州信力22DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器调压器压力特性调压器压力特性使用轻型弹簧Pe=100 PsigQ=50 SCFHPa=10 Psig2 InchesFS=100 LbFD=100 Lb31 October 200

18、5TRUBILITY常州信力23DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器调压器压力特性调压器压力特性使用轻型弹簧FD=(9 psig)(10in2)=90 LbFS=(50 Lb/in)(X)=90 LbX=1.8 Inches 压缩量弹簧高度回复量 2-1.8=.2 Inch因此皮膜向下移动.2 InchFS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD31 October 2005TRUBILITY常州信力24DIN EN ISO 9001:1994Qua

19、lity is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器Pe=100 PsigQ=300 SCFHPa=9 Psig1.8 InchesFS=90 LbFD=90 Lb.2调压器压力特性调压器压力特性使用轻型弹簧31 October 2005TRUBILITY常州信力25DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器P2Psig流量 scfh0-50111098200300500理想的压力曲线P1=100 p

20、sig400使用轻型弹簧适用重型弹簧调压器压力特性调压器压力特性使用轻型弹簧任何情况下，尽可能使用轻型弹簧。31 October 2005TRUBILITY常州信力26DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器皮膜对压降的影响皮膜对压降的影响当 P2降至 9 时FD=P2x AFD=10 x 10-100 LbFD2=9 x 11=99 Lb弹簧的作用力仅改变 1 Lb因此阀口的移动量很小FD2FD1A=11 In.2A=10 In.2皮膜对压降的影响31 Octobe

21、r 2005TRUBILITY常州信力27DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器调压器关闭压力调压器关闭压力-达成完全关闭的压力；-零流量时的压力。调压器临界流量调压器临界流量-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。31 October 2005TRUBILITY常州信力28DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式

22、调压器调压器盲区及临界流量调压器盲区及临界流量P2psig流量 scfh50111098500理想的压力曲线实际的压力曲线P1=100 psig0盲区临界流量经验：在满足流量的前提下，尽可能使用小口径阀口。31 October 2005TRUBILITY常州信力29DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器压力信号取样点压力信号取样点Pe=100 Psig取压点P1=100 Psig流速流速In流速OutVena Contracta（静脉曲张）（静脉曲张）P2=10 P

23、sigPa=10 Psig31 October 2005TRUBILITY常州信力30DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器取压点对压力控制精度的影响取压点对压力控制精度的影响P2PsigFlow scfh0-50111098200300500P1=100 psig400BoostNo boost理想的压力曲线31 October 2005TRUBILITY常州信力31DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending pro

24、cess.调压设备 调压器原理与基本特性出口压力范围受限制出口压力范围受限制 10%-20%的压力偏移的压力偏移+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.因此，直接作用是调压器的出口设定压力范围是受限制的向上的作用力：出口压力X皮膜截面积+出口压力X阀口截面积调压器基本原理直接作用式调压器31 October 2005TRUBILITY常州信力32DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器

25、基本原理直接作用式调压器正作用式正作用式31 October 2005TRUBILITY常州信力33DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器反作用式反作用式31 October 2005TRUBILITY常州信力34DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理直接作用式调压器 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-

26、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31 October 2005TRUBILITY常州信力35DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理指挥器作用式调压器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31 October 2005TRUBILITY常州信力36DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-

27、ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器的受力平衡（指挥器作用式调压器）调压器的受力平衡（指挥器作用式调压器）+=连接到下游管道的信号管调节压力来自於指挥器向下的作用力：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-阀口开度的变化调压器基本原理指挥器作用式调压器31 October 2005TRUBILITY常州信力37DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending pro

28、cess.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理指挥器作用式调压器PePa大气排气型大气排气型31 October 2005TRUBILITY常州信力38DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理指挥器作用式调压器大气排气型大气排气型 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31 October 2005TRUBILITY常州信力39DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending

29、process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理指挥器作用式调压器下游排气型下游排气型P131 October 2005TRUBILITY常州信力40DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理指挥器作用式调压器下游排气型下游排气型 优点-压力控制精度高-出口压力范围大-流通能力大 缺点-响应速度慢-成本高31 October 2005TRUBILITY常州信力41DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压

30、设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理指挥器作用式调压器下游排气 双作用式下游排气 双作用式31 October 2005TRUBILITY常州信力42DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本原理指挥器作用式调压器下游排气 轴流式（下游排气 轴流式（IGA）31 October 2005TRUBILITY常州信力43DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性 优点-很高的调压精度-很宽的压力

31、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-大型工矿企业调压器基本原理指挥器作用式调压器31 October 2005TRUBILITY常州信力44DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性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31 October 2005TRUBILITY常州信力45DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending

32、process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准基础标准基础标准欧洲欧洲EN 334法国Gaz de France approval德国DVGW approval(DIN 3380/3381)荷兰Gasunie approval意大利Snam/Italgas(UNI-CIG)英国British Gas approvalBS西班牙Gas Natural approval(UNE 60402/60403)中国中国GB 16802 调压器没有通用的国际标准 本地客户的要求、相竞争的产品、本地标准以及本地的法规要求均可以作为调压器的设计条件。31 October 2005TRUB

33、ILITY常州信力46DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准主要定义及符号主要定义及符号Pe=入口压力(1 bar=105Pascal=14,5 psig)Pa=出口压力标准状况=绝对压力为 1,01325 bar 且 t=15C（欧洲或北美）或 t=20C（中国）Q=流量范围(1 m/h=35,1 SCFH)Pas=出口压力设定值Pf=关闭压力。流量Q=0时的压力Wh=弹簧的可设定压力范围Wa=调压器的可设定压力范围RG(AC)=精度等级，最大的出口压力波动许可范围SG

34、=关闭压力精度等级，Pf 与 Pas之间许可的最大压差KG/CG=流量特性31 October 2005TRUBILITY常州信力47DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准压力范围与等级压力范围与等级ClassPzul(bar)ClassPzul(bar)PN 1616ANSI 15019,2PN 2525ANSI 30051PN 4040ANSI 600 102PN 6464PN 100 100Pzul=最大允许工作压力(入口压力)31 October 2005TRUB

35、ILITY常州信力48DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准调压精度调压精度0Pas流量范围出口压力理想的调压器能够满足不管入口压力如何变化，当流量从 0 增加到 时，均能保持出口压力的稳定。31 October 2005TRUBILITY常州信力49DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准285 315 Pas=300Pf=330 Pa in mba

36、rQmin=10%of QmaxAC5 AC5SG10Qmax Q in m/h临界点SZ调压精度调压精度31 October 2005TRUBILITY常州信力50DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准调压精度等级调压精度等级RG(#)class允许的压力偏移设定压力的%RG 1 1%(*)RG 2,5 2,5%(*)RG 5 5%(*)RG 10 10%RG 20 20%RG 30 30%(#)也可用AC表示(*)但不低于 1 mbar31 October 2005T

37、RUBILITY常州信力51DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准关闭压力精度等级关闭压力精度等级SGclass允许的压力偏移设定压力的%SG 2,5+2,5%(*)SG 5+5%(*)SG 10+10%SG 20+20%SG 30+30%SG 50+50%(*)但不低于 1 mbar31 October 2005TRUBILITY常州信力52DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与

38、基本特性调压器基本特性与相关标准调压器流量特性系数调压器流量特性系数Cg调压器的流量特性系数Cg 或 Kg主要用于调压器的选型计算。Cg值 调压器阀口全开时，压力为1个标准大气压、温度为15 C、相对密度为0.6的天然气的通过量（Sm3/h)。对于英制单位，则为调压器阀口全开时，压力为psia、温度为60 F、相对密度为0.6的天然气的通过量（SCFH)。31 October 2005TRUBILITY常州信力53DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性调压器基本特性与相关标准调压器流量计算调压器

39、流量计算按照EN334 6.2的规定，调压器流量计算可按以下方式（误差10%）：低于临界点 Pe/Pa2Q=Cg13.15d(te+273)Pa(Pe-Pa)大于临界点 Pe/Pa2Q=Cg Pe 213.15d(te+273)式中：Q 流量范围(Sm3/h)Pe入口压力(bar abs)Pa出口压力(bar abs)Cg流量特性系数te 入口侧气体温度(C)d气体相对密度(天然气为 0.6)31 October 2005TRUBILITY常州信力54DIN EN ISO 9001:1994Quality is a never-ending process.调压设备 调压器原理与基本特性TRUBILITY常州信力常州信力谢谢光临！