天然气门站及调压器培训.ppt

门站调压系统不间断供气及调压器相关知识介绍 前言 天然气调压站是燃气输配过程中的主要设备之一 长输管线的天然气经过高高压 高中压站进入城市管网 在每个城市管网中都存在大量的工商业用户 民用用户 中低压调压站面对的都是这样的最终用户 所以调压站的功能除了计量 调压之外 最重要的就是保证不间断供气 因为中低压调压站之后没有足够的管线可作为缓冲储气 也不可能象城市门站一样设置复杂的监控系统 一旦停气 将直接影响最终用户 特别是工业用户 将造成数十万以至上百万的经济损失 所以 如何利用一些简单可行的工艺方案 保证中低压站不间断供气 是各地燃气供应单位所关心的问题 本文将对目前普遍采用的几种工艺方案逐一进行比较 以供参考 一 门站工艺方案分析 1 一开一备并联监控方式 一般选用两台型号完全相同的调压器并联 一台为主路工作凋压器 一台为备用路的监控调压器 工作调压器的设定压力为P2 监控调压器的设定压力P3略低于工作压力 例如 P2 5000Pa P3 4800Pa 当工作调压器工作的时候 下游压力高于监控调压器的启动压力 所以监控调压器处于全闭状态 当工作调压器发生故障使出口压力升高 主路的紧急切断阀动作 切断气路 由于下游用户用气的影响 下游压力下降到监控调压器的驱动压力 监控调压器打开开始工作 出口压力略低于原出口压力 当工作调压器故障 出口压力降低 达到监控调压器的启动压力 监控调压器启动参与调压 出口压力低于原出口压力 优点 工艺简单 目前普遍运用 缺点 1 备用路的出口压力低于正常出口压力 2 备用路的切断压力要高于工作路的切断压力很多 否则在工作路切断的时候 备用路也将被切断 3 虽然工作路备用路的切断压力有差别 但是在下游压力升高幅度很大的情况下 备用路仍然有可能同时被切断 造成停气 2 串联监控方式 串联监控有两种方式 一种是监控调压器置于主工作调压器之前 一种是置于工作调压器之后 切断阀设在两个调压器的上游 两种工艺工作原理基本相同 一般习惯用第一种方式 如图所示 监控调压器的压力设定都略高于工作调压器 所以当工作调压器工作的时候 监控调压器处于全开状态 当工作调压器发生故障致使下游压力升高到监控调压器的压力设定的临界值 监控调压器控制压力升高 关小阀口 开始工作调压 出口压力将略高于原出口压力 优点 1 较并联监控少用厂一个切断阀 只在单路上增加一个相同的调压器和一条取压管路 就可以保证不问断供气 2 切断压力可设定为工作压力的1 4倍 保证最终的切断压力在正常的范围之内 而不象并联监控那样切断压力过高 缺点 1 虽然远程监测装置可及时监测到管路中压力的变化 及时的安排人员进行维修 但检修必须停气 所以选择在用气低峰的时候进行 例如晚上 对于要求24小时不间断供气的重要单位或工业用户 该系统显然不适合 2 当工作调压器故障致使出口压力降低 例如堵塞 无法保证不间断供气 3 串并联监控方式 1 当运行路工作调压器发生故障 出口压力升高 运行路监控调压器开始工作 如果监控调压器也发生故障导致下游压力升高 运行路切断阀关闭 而此时备用路切断压力设定为值略高于工作路监控阀设定值 切断阀仍处于全开状态 同时备用路工作调压器处于关闭状态 由于下游继续供气 当下游压力下降至备用路工作压力以下时 备用路工作凋压器启动 开始工作调压 如果备用路的工作调压器也不能正常调压导致压力升高 备用路监控调压器开始工作 从而保证不间断供气 2 当运行路工作调压器发生故障 出口压力降低 流量减小 监控调压器仍然处于全开状态 当下游压力下降至备用路工作压力以下时 备用路工作调压器打开 并开始工作 补上损失的压力和流量 同时 压力信号远传至计算机 提醒检修 保证不间断供气 优点 a 与并联相结合 更大范围的保证不间断供气 无论是在皮膜打穿还是调压器堵塞的情况都可以保证调压 b 单台调压器独立调压和两台 两级 调压相结合 自由组合 存在问题 结构复杂 调试过程复杂 造价相对较高 4 带止回阀并联监控方式 此种设计与并联监控方式基本相同 但在每路的调压器下游各加装一个止回阀 切断阀的取样点在调压器的下游 止回阀的上游 工作调压器的设定压力高于备用调压器设定 切断压力可以相同 止回阀的作用就是在工作调压器发生故障 调压器的出口压力升高 工作路进行超压切断之前 下游的高压气体由于止回阀的阻挡作用 无法到达备用路的切断阀取压点的位置 备用路就不会因此而产生切断 当下游的压力降低到备用路调压器的临界压力时 备用调压器启动开始调压 出口压力略低于原出口压力 保证不间断供气 优点 1 加装两个止回阀 即不增加太大的成本 不需要复杂的工艺 即能保证不间断供气 2 由于切断压力设定相同 切断阀压力无偏差 无误动作 3 两个调压器的设定压力差可以很小 如P2 5kPa P3 4 9kPa 使出口压力波动较小 总结 综上所述 四种调压系统都可以保证不间断供气 但是各有不同的优缺点 选择哪种调压系统要结合自身条件和具体情况而定 并联监控方式 适合于对压力精度要求不高的小型用户 检修的时候不停气 例如 居民用户 对热值要求不高的工业用户 串联监控方式 适合于对压力精度要求不高的小型用户 检修的时候可以停气 例如 对供气要求不高的工业用户 并联串联监控方式 适合于对供气要求较高的大型工业用户或小型城市门站 带止回阀并联监控方式 适合于对供气要求较高 压力要求相对稳定的用户 适用范围广泛 二 调压器分类及FL调压器的介绍 需要注意 调压器分为自力式与外力式 1 自力式调压器 通过自身内部的力 如弹簧力 管道压力等调节皮膜移动 从而起到调压作用 2 外力式调压器 是在外部通过电力 气动等对主阀皮膜施加一个外力 起到调压作用 目前燃气行业所使用的调压器多为自力式调压器 2 1直接作用与指挥器式调压器的原理 直接作用式调压器 指只依靠敏感元件 薄膜 所感受的出口压力变化来对阀门进行移动和调节 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 通俗讲 直接作用式调压器就是直接依靠调压器薄膜所感受的出口压力的变化 来移动阀门和进行调节 使阀门移动和调节的能量 是被调燃气的压力 指挥器式调压器 又称为间接作用式调压器 当出口压力变化时 操纵机构 指挥器 动作 接通能源 或给出信号 使调节阀门移动 它的敏感元件 即感应出口压力的元件 和传动装置 即受力动作并进行调节的元件 是分开的 通俗讲 间接作用式调压器就是多了一个指挥器部分 指挥器与调压器结果相似 也由阀门 皮膜 弹簧等组成 指挥器的作用是放大出口压力P2升高或降低的信号 从而加快调压器的动作 提高调压器的精度和灵敏度 2 1 1直接作用式调压器 优点 1 结构简单价格便宜 2 调压响应速度很快 3 广泛应用于出口压力在0 069bar以下的情况 缺点 1 压力 阀体尺寸和流通能力受到限制 2 调压精度低 精度在10 20 间 在有些设备上只能使用直接作用式调压器 如锅炉设备 需要调压速度极快 指挥器式调压器 即使双向控制都无法满足其对调压速度的要求 如果在锅炉设备上使用指挥器式调压器 则必须在下游加装燃气汇管或者储气设备 否则造成的后果是 间歇性断气 2 1 2指挥器式调压器 优点 1 精度高 调压精度 1 2 流量 压力范围较宽 缺点 价格昂贵 指挥器式调压器分类 按照流体在主阀内流动方式分类 1 轴流式 2 曲流式 按照指挥器对主阀的控制分为 1 负载型 2 卸载型 轴曲流流式式 轴流负载式 管式阀芯 曲流卸载式 筒式阀芯 轴流卸载式弹性元件型调压器 轴流式和曲流式特点比较 曲流式特点 1 整体质量比轴流式轻 易于安装拆卸 2 可用于压差较高的管路 3 对流体纯净程度有较严格的要求 4 安装方式为水平安装 5 如果皮膜或其他元件损坏 需整体拆卸 轴流式特点 1 流通能力大 流量大 2 对流体纯净程度要求较曲流式低 3 无法用于高压管路 一般最大入口压力 10mpa 4 安装方式较随意 竖直 水平皆可 5 如果内部元件损坏 无需整体拆装 方便更换 卸载式和负载式 卸载式调压器 单向控制 特点 1 响应速度慢 2 取压管路少 3 压差高 负载式调压器 双向控制 特点 1 响应速度快 2 压差低 综上所述 调压器的种类很多 不同的调压设备应合理选用调压器 例如 1 CNG调压设备中 高压段入口压力通常在20mpa左右 一级减压调压器就不能选择轴流卸载式调压器 2 对于调压精度要求较高的调压设备 不能选用直接作用式调压器 流量大 不稳定且杂质含量较高的流体不能选用轴流式调压器 3 类似于门站调压系统的减压设备 流量大 压差低 调压精度较高则应该选用轴流式卸载调压器 4 对于锅炉等设备不能使用指挥器式调压器 2 2FL调压器简介 FL调压器为轴流式负载调压器 经常用于门站等流量大 精度高的大型减压设备中 调压稳压精度可达到 1 该系列产品还包括 1 BFL 带切断保护调压器 2 MFL带有监控功能 即两个完全相同的FL调压器串联 极少使用 通常使用两个FL调压器通过中间直管路 无需变径 串联代替 3 FL BP BFL BP MFL BP为FL系列的低压版本 FL调压器主要技术参数 2 2 1FL调压器指挥器类型 FL调压器常用的指挥器有两类 1 PS 79 压差较高 PS 79 1 PS 79 2 压差较低 该指挥器自带有过滤和稳压装置 除PSO79和PSO80 2 PRX型指挥器PRX指挥器用于出口压力高于40bar的管路 PRX指挥器与PS类指挥器相比 缺少了稳压部分 因此当FL调压器配PRX指挥器时 需要在上游加装SA 2稳压器 注 需要指出的是 艾默生旗下的PRX指挥器 包括PS系列 内部带有过滤器 但是有些厂家的PRX类指挥器内部不加装过滤器 订货时需要注意 2 2 2FL调压器工作原理 上图所示为FL调压器 调压器的出口压力由PS 79指挥器设定 当调压器下游需求增大时 出口压力P2有下降的趋势 此时 P2通过图中所示感应压力信号管进入PS79指挥器中皮膜 12 的下方 皮膜 12 感应到P2的下降 被弹簧 11 向下推动 使阀口 13 开度增大 更多的高压气体通过指挥器加载在调压器主皮膜 5 右侧 负载压力增加 推动主皮膜 5 并带动阀筒 3 一起向左运动 使阀筒 3 与阀座 7 之间开度增大 更多的P1通过调压器阀门流向下游 从而P2增加 维持下游压力稳定 当下游需求减小时 原理与上述相反 主阀结构 2 2 3FL调压器的安装 拆卸 调试与维护 安装 1 注意事项 A 确认调压器铭牌所示参数是否与实际工况相符 B 检查调压器流向标示是否与气流方向一致 C 如果设备在室外使用 推荐采取保护措施 避免环境因素影响 如冰 雪 雨水等 D 需要注意 参考上图 1 FL调压器下游取压点距调压器的距离 4d 2 调压器下游直管路长度应 6d d为下游直管路管径 距离越远取压越稳定 3 取压管应选用直径为10mm的不锈钢管 4 FL调压器自带一衬块 安装于调压器法兰面与下游直管路法兰面之间 注 无论哪一种调压器 其下游取压点距调压器的距离 4d 2 FL BFL与MFL取压点的位置 FL调压器上下游均需取压 取压点如前图所示 上游取压为一路 通向指挥器 下游取压为两路 分别通向指挥器与阀体主调压膜 其中通向指挥器的管路可分出一只作为下游排放信号管 需要注意的是 为了获取一个较稳定的压力值 1 下游取压点距离调压器出口距离最好大于4倍的直管路管径且越远越好 不包括阀体 变径 弯头等 2 调压器下游直管路长度应该稍长最好大于6倍管径 3 取压管管径应为10mm 以前常用8mm管 BFL调压器 阀体与指挥器取压点与FL完全相同 不同的是BFL还需给出切断阀的取压点 如图所示 切断阀取压点位置与指挥器下游取压点相同 上游为自取压 MFL调压器可视为完全相同的两个FL调压器串联 其取压点同FL原理和要求相同 不同的是 关于门站中使用MFL或者是两个调压器串联的监控减压调试 请见下述 串联监控调压器的调试 两调压器串联或使用MFL型 调压器串联监控大都采用被动监控的形式 即监控调压器为全开状态 1 监控调压器 前调压器2 工作调压器 后调压器3 中间压力 监控与工作调压器间的压力 4 后级压力 工作调压器之后管路上的压力 调试步骤 1 先检查两只调压器的取压信号是否正确 如果取压信号都是连接在工作调压器之后 为正确连接 2 将两只调压器的调压弹簧都压至最紧 松开监控调压器的调压弹簧使后级压力至切断压力 调试切断阀 3 再松开监控调压器的调压弹簧 使中间压力至出口压力的设定值 10 左右 4 松开工作调压器的调压弹簧 使后级压力至出口压力的设定值 此时可以看到中间压力会升至等于进口压力 注 此项调试应在出口大流量状态下进行 调试判断 1 如果中间压力不等于进口压力 说明监控调压器正在工作 2 如果中间压力等于出口压力 则说明工作调压器有问题 拆卸 调压器内部元件最易损坏的是阀口垫 更换时需拆卸下游管道及壳体 拆卸步骤 参见上图并参考FL调压器附图 A 先松开下游的连接法兰螺栓 B 拆掉下游法兰间的衬块48 C 拆下螺钉15并拆掉下游出口法兰14 D 拆下阀口垫固定器18 拆下螺钉20 取下阀口垫盖21 更换阀口垫16 如o形圈17与22有损坏则一并更换 E 检查阀口垫16与阀筒2接触面是否破损 如有必要可更换阀筒2 F 倒转执行以上步骤 安装各部件 为了便于将阀口垫固定器装入阀座 可先在接口M处连接手动气泵 并使用手动气泵使调压器全开 注 衬块48 带有把手 其作用是方便FL调压器整体拆卸 作用类似于补偿器 其前后各加装一片密封垫 维护 1 维护前的注意事项 在进行维护之前 为了完全释放调压器内的气体 首先关闭进