燃气输配-08第八章-燃气的压力调节与计量

1、第八章第八章 燃气的压力调节与计量燃气的压力调节与计量 第八章第八章 燃气的压力调节与计量燃气的压力调节与计量8-1 8-1 燃气压力调节过程燃气压力调节过程 8-2 8-2 调压器的调节机构及传动装置调压器的调节机构及传动装置8-3 8-3 调压器通过能力计算调压器通过能力计算 8-4 8-4 燃气调压器燃气调压器8-5 8-5 调压器的选型计算调压器的选型计算 8-6 8-6 燃气调压站燃气调压站8-7 8-7 燃气的计量燃气的计量8-1 8-1 燃气压力调节过程燃气压力调节过程一、调压器的作用及组成一、调压器的作用及组成二、调压器的工作原理二、调压器的工作原理 三、压力自动调节系统的过渡

2、过程三、压力自动调节系统的过渡过程 四、影响过渡过程动特性的因素四、影响过渡过程动特性的因素一、调压器的作用及组成一、调压器的作用及组成 调压器的作用是将较高的入口压力调至较调压器的作用是将较高的入口压力调至较低的出口压力，并根据燃气需用工况的变化自低的出口压力，并根据燃气需用工况的变化自动保持燃气压力在出口时恒定在设定值。动保持燃气压力在出口时恒定在设定值。 作用作用:组成组成:敏感元件敏感元件：包括薄膜、导压管等。：包括薄膜、导压管等。给定压力部件给定压力部件：有重块、弹簧等。：有重块、弹簧等。可调节流阀可调节流阀：有提升阀、滑动阀、活塞阀、：有提升阀、滑动阀、活塞阀、蝶阀、旋塞阀等。蝶阀

3、、旋塞阀等。二、调压器的工作原理二、调压器的工作原理 图图8 81 1 调压器工作原理调压器工作原理1 1气孔；气孔；2 2重块；重块；3 3薄膜；薄膜；4 4调节阀；调节阀；5 5导压管导压管工作原理是：工作原理是：当出口燃气用量或燃气的出口压力当出口燃气用量或燃气的出口压力P P2 2变化变化时，通过导压管时，通过导压管5 5使使P P2 2压力作用到薄膜压力作用到薄膜3 3的下方，由于它的下方，由于它与薄膜上方重块与薄膜上方重块2 2的给定压力值不相等，故薄膜失去平的给定压力值不相等，故薄膜失去平衡。薄膜的移动，通过阀杆带动调节阀衡。薄膜的移动，通过阀杆带动调节阀4 4改变流经孔口改变流

4、经孔口的燃气量，从而使压力恢复平衡。的燃气量，从而使压力恢复平衡。调压器工作原理方框图调压器工作原理方框图: : 图图82 调压器自调系统方块图调压器自调系统方块图 三、压力自动调节系统的过渡过程三、压力自动调节系统的过渡过程 （一）过渡过程质量指标（一）过渡过程质量指标衰减比衰减比 余差余差 最大偏差最大偏差 过渡时间过渡时间 振荡周期或频率振荡周期或频率 （二）调节过渡过程形式（二）调节过渡过程形式发散振荡过程发散振荡过程 等幅振荡过程等幅振荡过程 衰减振荡过程衰减振荡过程 非振荡的过渡过程非振荡的过渡过程( (单调过程单调过程) ) 四、影响过渡过程动特性的因素四、影响过渡过程动特性的因

5、素自行调整特性自行调整特性 容积系数容积系数 滞后滞后 干扰的特性干扰的特性 8-2 8-2 调压器的调节机构及传动装置调压器的调节机构及传动装置一、调节机构及其特性一、调节机构及其特性 二、调压机构的薄膜二、调压机构的薄膜一、调节机构及其特性一、调节机构及其特性优点优点 缺点缺点适用范围适用范围 单座阀单座阀能可靠地切断供气，有效能可靠地切断供气，有效地防止出口管段压力升高，地防止出口管段压力升高，防止燃气泄漏。防止燃气泄漏。压力稳定性差。压力稳定性差。调压器前压力调压器前压力变化对燃气出变化对燃气出口压力影响大。口压力影响大。用户调压器及专用户调压器及专用调压器广泛采用调压器广泛采用。用。

6、 双座阀双座阀 受力基本上是平衡的，因受力基本上是平衡的，因此调压器入口压力对燃气此调压器入口压力对燃气出口压力影响较小。出口压力影响较小。 关闭严密性差关闭严密性差应安装在不需要应安装在不需要完全切断燃气流完全切断燃气流量的燃气管道上。量的燃气管道上。 调压器的调节机构可以采用各种形式的阀门，按阀调压器的调节机构可以采用各种形式的阀门，按阀门的结构可分为门的结构可分为单座阀单座阀及及双座阀双座阀，如图，如图8 83 3所示。所示。8 83 3 调节机构简图调节机构简图 （a a）盘形硬阀；）盘形硬阀；(b)(b)锥形硬阀；锥形硬阀；(c)(c)盘形软阀；盘形软阀； (d)(d)孔口形阀；孔口

7、形阀；(e)(e)双座盘形阀；双座盘形阀；(f) (f) 双座塞形阀双座塞形阀图图8 84 4调节阀流量特性曲线调节阀流量特性曲线1 1直线；直线；2 2抛物线；抛物线；3 3对数曲线对数曲线 调节机构的调节特性是用燃气的相对流量与调节机构的调节特性是用燃气的相对流量与阀门的相对开启程度的函数关系来表示，称为阀门的相对开启程度的函数关系来表示，称为阀阀门流量特性曲线门流量特性曲线如图如图8 84 4。二、调压机构的薄膜二、调压机构的薄膜（一）薄膜的形状及材质（一）薄膜的形状及材质 图图8 85 5 薄膜的形状薄膜的形状（a a）平面型；（）平面型；（b b）碟形（）碟形（c c）波纹形）波纹形

8、 薄膜一般可做成平面薄膜一般可做成平面型、碟形及波纹形型、碟形及波纹形; ;薄薄膜通常用皮革、橡胶及膜通常用皮革、橡胶及塑料等材料制成。塑料等材料制成。 （二）薄膜的有效系数（二）薄膜的有效系数图图86 薄膜有效系数与挠度关系曲线薄膜有效系数与挠度关系曲线（三）薄膜的特点及应用（三）薄膜的特点及应用平面膜平面膜制造方便，但灵敏度差，行程小，多用制造方便，但灵敏度差，行程小，多用于小型调压器。于小型调压器。碟形膜碟形膜和和波纹形膜波纹形膜加工制造复杂，但灵敏度高。加工制造复杂，但灵敏度高。通常，当行程不大于通常，当行程不大于20mm20mm，直径不大于，直径不大于250 mm250 mm，膜厚不

9、大于膜厚不大于1mm1mm时，选用时，选用碟形膜碟形膜; ;当膜片行程大于当膜片行程大于20mm,20mm,直径大于直径大于250mm250mm，膜厚大于，膜厚大于1mm1mm时，选用时，选用波波纹形膜纹形膜较为合适。较为合适。8-3 8-3 调压器通过能力计算调压器通过能力计算 二、影响调压器通过能力的因素二、影响调压器通过能力的因素一、调压器通过能力的计算一、调压器通过能力的计算 一、调压器通过能力的计算一、调压器通过能力的计算 （一）对于不可压缩流体的计算（一）对于不可压缩流体的计算即即 0.080.08，且，且P P2 210kpa10kpaPFQ5091PP（二）对于可压缩流体的计算

10、（二）对于可压缩流体的计算 即当即当 0.080.08，且入口压力较大时，且入口压力较大时 1PP11010ZTPPC5260Q12112212PP1PPPP1（三）当临界状态时，（三）当临界状态时，即即 ，按下式计算，按下式计算 1c12PPPP110C10ZT1PC5260Q临界压力比临界压力比 c1c12cppPP11二、影响调压器通过能力的因素二、影响调压器通过能力的因素 调压器的通过能力取决于调压器的通过能力取决于阀孔的面积阀孔的面积、阀门前后阀门前后压力降压力降及及燃气的性质燃气的性质。 在确定调压器的通过能力时，应参照调压器前后的在确定调压器的通过能力时，应参照调压器前后的压力比

11、，当压力比，当P2P2P1P1 ，即，即P2P2PcPc时，为亚临界流动时，为亚临界流动状态；当状态；当 P2P2P1 P1 ，即，即P2P2PcPc时为临界流动状态。时为临界流动状态。CC1c12c12PP 通过调压器阀孔的流量随调压器出口压力通过调压器阀孔的流量随调压器出口压力P2P2与进与进口压力口压力P1P1之比而变化，如图之比而变化，如图8 88 8所示。所示。图图8-8 流量随压力比的变化流量随压力比的变化8-4 8-4 燃气调压器燃气调压器一、调压器的分类一、调压器的分类二、调压器产品型号组成二、调压器产品型号组成 三、直接作用式调压器三、直接作用式调压器四、间接作用式调压器四、

12、间接作用式调压器 五、箱式调压器（调压柜五、箱式调压器（调压柜) 一、调压器的分类一、调压器的分类v按作用原理按作用原理 直接作用式、间接作用式直接作用式、间接作用式v按用途或使用对象按用途或使用对象 区域调压器、专用调压器及用区域调压器、专用调压器及用 户调压器。户调压器。v按进出口压力按进出口压力 低低压调压器、中低压、中中压调低低压调压器、中低压、中中压调压器和高低压、高中压、高高压调压器。压器和高低压、高中压、高高压调压器。 v按结构按结构 浮筒式及薄膜式调压器，后者又可分为重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。块薄膜式和弹簧薄膜式调压器。 v按被调参数按被

13、调参数 后压调压器、前压调压器。后压调压器、前压调压器。二、调压器产品型号组成二、调压器产品型号组成 L/FRTZ/J316燃气调压器燃气调压器工作原理工作原理进口压力级制进口压力级制出口压力级制出口压力级制公称管径代号公称管径代号连接方式连接方式三、直接作用式调压器三、直接作用式调压器 直接作用式调压器直接作用式调压器只依靠敏感元件（薄膜）所只依靠敏感元件（薄膜）所感受的出口压力的变化移动节流阀进行调节，不感受的出口压力的变化移动节流阀进行调节，不需要利用外部能源。敏感元件就是传动装置的受需要利用外部能源。敏感元件就是传动装置的受力元件。力元件。 根据作用在薄膜上的给定压力部件，直接作用根据

14、作用在薄膜上的给定压力部件，直接作用式调压器可分为三种形式：式调压器可分为三种形式：重块式重块式、弹簧式弹簧式、压压力作用式力作用式。 常用的直接作用式调压器有：常用的直接作用式调压器有：液化石油气调压液化石油气调压器器、用户调压器用户调压器、各种低压调压器各种低压调压器。图图89 弹簧式调压器工作原理弹簧式调压器工作原理1薄膜；薄膜；2弹簧；弹簧；3弹簧调节螺钉；弹簧调节螺钉；4阀杆；阀杆；5阀座；阀座；6节流阀；节流阀；7导压管导压管图图810 压力作用式调压器压力作用式调压器1薄膜；薄膜；2弹簧；弹簧；3阀座；阀座；4节流阀；节流阀；5阀杆；阀杆；6导压管导压管图图811 YJ-0.6型

15、液化石油气减压器型液化石油气减压器1壳体；壳体；2调节螺丝；调节螺丝；3调节弹簧；调节弹簧；4薄膜；薄膜；5手轮；手轮；6入口；入口；7阀口；阀口；8横轴；横轴；9出口出口图图812 用户调压器用户调压器调节螺丝；调节螺丝；2定位压板；弹簧；上体；托盘；定位压板；弹簧；上体；托盘；下体；薄膜；横垫；阀垫；阀座；下体；薄膜；横垫；阀垫；阀座；11阀体；阀体；12导压管导压管四、间接作用式调压器四、间接作用式调压器 间接作用式调压器的敏感元件和传动装置间接作用式调压器的敏感元件和传动装置是分开的。它是由指挥器和主调压器组成。当是分开的。它是由指挥器和主调压器组成。当敏感元件感受到出口压力的变化后，

16、使操纵机敏感元件感受到出口压力的变化后，使操纵机构（如指挥器）动作，接通外部能源或被调介构（如指挥器）动作，接通外部能源或被调介质（压缩空气或燃气），使调节阀门动作。质（压缩空气或燃气），使调节阀门动作。 常用间接作用式调压器：常用间接作用式调压器：T型调压器型调压器 、轴轴流式调压器流式调压器 、曲流式调压器曲流式调压器 、自力式调压器自力式调压器。 图图8 813 T13 T形调压器形调压器 1 1主调压器；主调压器；2 2指挥器；指挥器；3 3排气阀排气阀 型调压器体积小，流量大，安装、调试型调压器体积小，流量大，安装、调试和检修方便。它的适用范围广，根据进口压力和检修方便。它的适用范围

17、广，根据进口压力的不同，可作为高中压、中中压、中低压调压的不同，可作为高中压、中中压、中低压调压器。另外，它还适用于杂质含量较高的燃气，器。另外，它还适用于杂质含量较高的燃气，如煤制气，但在小流量时，有喘、跳现象。如煤制气，但在小流量时，有喘、跳现象。特点及应用：特点及应用： 图图8 814 14 轴流式间接作用调压器轴流式间接作用调压器特点及应用：特点及应用： 燃气通过阀门时阻力损失小，在进出口压力燃气通过阀门时阻力损失小，在进出口压力较低的情况下通过较大的流量。所以该调压器可较低的情况下通过较大的流量。所以该调压器可用于大流量、压力变化范围大的场合。用于大流量、压力变化范围大的场合。图图8

18、 81515曲流式调压器结构与工作原理曲流式调压器结构与工作原理特点及应用：特点及应用： 曲流式调压器具有运转无声、关闭严密、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、配气站输配系统、配气站(门站门站)、区域调压及用户调、区域调压及用户调压使用。压使用。图图8 816 16 自力式调压器作用原理自力式调压器作用原理特点及应用：特点及应用： 该调压器结构简单，操作维护方便，无须该调压器结构简单，操作维护方便，无须外来能源，只须用天然气自身压力进行调节。外来能源，只须用天然气自身压力进行调节。广泛用于天然气供应系统

19、的门站、分配站、广泛用于天然气供应系统的门站、分配站、区域调压室及用户调压室。区域调压室及用户调压室。 五、箱式调压器（调压柜）五、箱式调压器（调压柜） 图图8 819 19 箱式调压器箱式调压器8-5 8-5 调压器的选型计算调压器的选型计算 一、选择调压器应考虑的因素一、选择调压器应考虑的因素 二、选型计算二、选型计算一、选择调压器应考虑的因素一、选择调压器应考虑的因素 流量流量 燃气的种类燃气的种类 进出口压力进出口压力 调节精度调节精度 阀座的形式阀座的形式 二、选型计算二、选型计算 在实际工程中，常应用在实际工程中，常应用产品样本来产品样本来选择调选择调压器，产品样本中给出的调压器通

20、过能力是在压器，产品样本中给出的调压器通过能力是在一定压降和试验气条件下得出的，在使用时要一定压降和试验气条件下得出的，在使用时要根据选择调压器时给定的根据选择调压器时给定的参数参数进行进行换算换算。 如果产品样本中给出的试验参数为如果产品样本中给出的试验参数为(m3/h)、压、压降（降（Pa）、出口压力（绝对压力）、出口压力（绝对压力Pa）、气体密度）、气体密度（kg/m3），则换算公式如下：），则换算公式如下：u亚临界状态亚临界状态 cPP12020200QQPPPPu临界状态临界状态 c12PP020100Q5 . 0QPPP 上述公式计算所得调压器的通过能力，是在上述公式计算所得调压器

21、的通过能力，是在可能的最小压力降和阀门完全开启条件下的最大可能的最小压力降和阀门完全开启条件下的最大流量。但在实际运行时，调压器阀门不宜在完全流量。但在实际运行时，调压器阀门不宜在完全开启状态下工作，所以，选用调压器时，调压器开启状态下工作，所以，选用调压器时，调压器的最大流量与调压器的计算流量（额定流量）有的最大流量与调压器的计算流量（额定流量）有下列关系：下列关系：PQ)2 . 115. 1 (Qmax0例例81试确定接管直径试确定接管直径D100mm，阀门，阀门直径直径Dv=100mm的调压器全开时的最大通过能的调压器全开时的最大通过能力。力。已知：调节机构为双座直通阀，阀门前后绝对已知

22、：调节机构为双座直通阀，阀门前后绝对压力分别为压力分别为P1=0.32 M Pa、P2= 0.22 M Pa，燃，燃气密度气密度00.7kg/m3, 绝热指数绝热指数1.3，温度，温度为为100。8-6 8-6 燃气调压站燃气调压站一、调压站的分类一、调压站的分类二、调压站选址二、调压站选址三、调压站的组成三、调压站的组成四、调压站的布置四、调压站的布置一、调压站的分类一、调压站的分类按使用性质分类按使用性质分类 门站门站 、区域调压站、区域调压站 、用户调压箱用户调压箱 、专用调压站、专用调压站按建筑形式分类按建筑形式分类 地上调压站地上调压站 、地下调、地下调压站压站 、箱式调压装置、箱式

23、调压装置 按调节压力范围分类按调节压力范围分类 高中压调压站、高高中压调压站、高低压调压站、中低压调压站、低低压调压站低压调压站、中低压调压站、低低压调压站二、调压站选址二、调压站选址 调压站应尽量避开城市繁华地段及主要道调压站应尽量避开城市繁华地段及主要道路、密集的居民楼、重要建筑物及公共运动场路、密集的居民楼、重要建筑物及公共运动场所，距明火或散发火花的地点不得小于所，距明火或散发火花的地点不得小于30m。调压站与邻近建筑物应有一定的安全距离。调压站与邻近建筑物应有一定的安全距离。 l当调压器的燃气入口压力为高压时，不应小于当调压器的燃气入口压力为高压时，不应小于12m；l当调压器的燃气入

24、口压力为中压或低压时，不应小于当调压器的燃气入口压力为中压或低压时，不应小于6m；l距离重要的公共建筑不应小于距离重要的公共建筑不应小于25m。 l调压站与其它建筑物、构筑物的水平净距离应符合城调压站与其它建筑物、构筑物的水平净距离应符合城镇燃气设计规范要求。镇燃气设计规范要求。l调压站应力求布置在负荷中心或接近大用户处。可选调压站应力求布置在负荷中心或接近大用户处。可选择在居民区的街坊内、广场或街头绿化带等地。择在居民区的街坊内、广场或街头绿化带等地。l门站除应遵守安全防火距离规定，还应考虑地形、地门站除应遵守安全防火距离规定，还应考虑地形、地质条件、城市主导风向、面积空间及站场对当地环境的

25、质条件、城市主导风向、面积空间及站场对当地环境的影响，附近企业对站场的影响。交通要方便，水电来源影响，附近企业对站场的影响。交通要方便，水电来源充足，水处理便利，尽可能靠近城市居民点，并位于下充足，水处理便利，尽可能靠近城市居民点，并位于下风向。风向。 三、调压站的组成三、调压站的组成 调压站在城市燃气管网系统中是用来调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。通常是由节和稳定管网压力的设施。通常是由调压器调压器、阀门阀门、过滤器过滤器、安全装置安全装置、旁通管旁通管及测量仪及测量仪表等组成。表等组成。 四、调压站的布置四、调压站的布置 调压站内部的布置，要便于管理及维修，调压站内部的布置，要便于管理及维修，设设备布置备布置要要紧凑紧凑，管道及辅助管线管道及辅助管线力求力求简短简短。区域调压站区域调压站 专用调压站专用调压站 楼栋调压箱楼栋调压箱图图8 822 22 专用调压站专用调压站1 1闸阀；闸阀；2 2过滤器；过滤器；3 3安全切断阀；安全切断阀；4 4调压器；调压器；5 5安全安全放散阀；放散阀；6 6旁通管；旁通管；7 7燃气表燃气表图图8 821 21 区域调压箱（站）区域调压箱（站） 图图8 822 22 专用调压站专用调压站1 1闸阀；闸阀；2 2过滤器；过滤器；3 3安全切断阀；安全切断阀；4 4调压器；调压器；5