燃气调压器工作原理及性能要求课件

宁夏凯添天然气有限公燃气调压器工作原理及性能要求FundamentalPrinciples&FunctionalRequirementsofGasPressureRegulatorsBYNIWEIPING10/1/20231A宁夏凯添天然气有限公8/7/20231A目录ℵ概述ℵ调压器基本原理ℵ调压器主要元件ℵ调压器受力分析ℵ调压器技术特性及其影响因素ℵ调压器型式与分类ℵ调压器标准与技术特性指标ℵ调压器流量计算在此我们将讨论10/1/20232A目录ℵ概述在此我们将讨论8/7/20232A概述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：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。10/1/20233A概述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。调压器入口压力出口压力不断变化的气体消耗量不断变化的管网压力10/1/20234A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调压器基本原理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10/1/20235A调压器基本原理直接作用式调压器调压器的设计取决于对其技术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10/1/20236A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）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。10/1/20237A调压器基本原理作用元件（阀瓣/阀口）作用元件（阀瓣调压器基本原理

–直接作用式调压器感应元件（皮膜）感应元件（皮膜）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。10/1/20238A调压器基本原理感应元件（皮膜）感应元件（皮膜）用以测量负载元件（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Weight10/1/20239A负载元件（弹簧或指挥器）负载元件决定要求的下游压力。感调压器基本原理

–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。10/1/202310A调压器基本原理围护元件（阀体）围护元件形成调压器的封闭调压器的受力平衡（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阀口截面积+=调压器基本原理10/1/202311A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调压器基本原理

–直接作用式调压器调压器力平衡分析Pe=100PsigPa=10Psig皮膜面积=10In2FD=(P2)(AD)=(10Psig)(10In2)=100Lb100LbFw=100LbFD=100Lb调压器皮膜的受力处于平衡状态皮膜10/1/202312A调压器基本原理调压器力平衡分析Pe=100PsigPe=100PsigPa=9Psig皮膜面积=10In2FD=(P2)(AD)=(9Psig)(10In2)=90Lb100LbFw=100LbFD=90Lb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10/1/202313APe=100PsigPa=9Psig皮膜面积=调压器基本原理

–直接作用式调压器Pe=100PsigPa=10Psig皮膜面积=10In2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10/1/202314A调压器基本原理Pe=100PsigPa=10Ps调压器基本原理

–直接作用式调压器调压器力平衡分析FD=(10Psig)(10in2)=100LbK=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皮膜皮膜10/1/202315A调压器基本原理调压器力平衡分析FD=(10Psig调压器基本原理

–直接作用式调压器调压器力平衡分析FD=(10Psig)(10in2)=100LbFs=(100Lb/In)(X)=100LbX=1Inch压缩量FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FD(若皮膜不移动)FSFD皮膜皮膜10/1/202316A调压器基本原理调压器力平衡分析FD=(10PsigPe=100PsigQ=50SCFHPa=10Psig1InchesFS=100LbFD=100Lb调压器力平衡分析调压器基本原理

–直接作用式调压器10/1/202317APe=100PsigQ=50SCFHPa=1调压器力平衡分析调压器基本原理

–直接作用式调压器FD=(9Psig)(102)=90LbFs=(100Lb/In)(X)=90LbK=.9Inch压缩量弹簧高度回复量=1-.9=.1Inch因此皮膜向下移动.1InchFS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD10/1/202318A调压器力平衡分析调压器基本原理FD=(9Psig)调压器力平衡分析调压器基本原理

–直接作用式调压器Pe=100PsigQ=200SCFHPa=9Psig1InchesFS=90LbFD=90Lb.1’’10/1/202319A调压器力平衡分析调压器基本原理Pe=100Psig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

scfh050111098200300500理想的压力曲线实际的压力曲线P1=100psig理想的调压器：出口压力不随流量的变化而改变10/1/202320A调压器压力特性调压器基本原理P2流量scfh0501调压器基本原理

–直接作用式调压器调压器压力特性FD=(10Psig)(10in2)=100LbFs=(50Lb/in)(X)=100LbX=2Inches压缩量FS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD使用轻型弹簧10/1/202321A调压器基本原理调压器压力特性FD=(10Psig)调压器基本原理

–直接作用式调压器调压器压力特性使用轻型弹簧Pe=100PsigQ=50SCFHPa=10Psig2InchesFS=100LbFD=100Lb10/1/202322A调压器基本原理调压器压力特性使用轻型弹簧Pe=100调压器基本原理

–直接作用式调压器调压器压力特性使用轻型弹簧FD=(9psig)(10in2)=90LbFS=(50Lb/in)(X)=90LbX=1.8Inches压缩量弹簧高度回复量2-1.8=.2Inch因此皮膜向下移动.2InchFS=(K)(X)FD=(P2)(AD)FS=FDFSFD10/1/202323A调压器基本原理调压器压力特性使用轻型弹簧FD=(9调压器基本原理

–直接作用式调压器Pe=100PsigQ=300SCFHPa=9Psig2InchesFS=90LbFD=90Lb.2’’调压器压力特性使用轻型弹簧10/1/202324A调压器基本原理Pe=100PsigQ=300SC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=100psig400使用轻型弹簧适用重型弹簧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。10/1/202325A调压器基本原理P2流量scfh0-501120030050调压器基本原理

–直接作用式调压器皮膜对压降的影响当

P2

降至9时FD = P2xAFD = 10x10-100LbFD2 = 9x11=99Lb弹簧的作用力仅改变1Lb因此阀口的移动量很小FD2FD1A=11In.2A=10In.2皮膜对压降的影响10/1/202326A调压器基本原理皮膜对压降的影响当P2降至9时弹簧调压器基本原理

–直接作用式调压器调压器关闭压力-达成完全关闭的压力；-零流量时的压力。调压器临界流量-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。10/1/202327A调压器基本原理调压器关闭压力-达成完全关闭的压调压器基本原理

–直接作用式调压器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=100psig0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。10/1/202328A调压器基本原理调压器盲区及临界流量P2流量scfh50调压器基本原理

–直接作用式调压器压力信号取样点Pe=100Psig取压点P1=100Psig流速In流速OutVenaContracta（静脉曲张）P2=10PsigPa=10Psig10/1/202329A调压器基本原理压力信号取样点Pe=100Psig取调压器基本原理

–直接作用式调压器取压点对压力控制精度的影响P2PsigFlowscfh0-50111098200300500P1=100psig400BoostNoboost理想的压力曲线10/1/202330A调压器基本原理取压点对压力控制精度的影响P2Flows出口压力范围受限制10%-20%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10/1/202331A出口压力范围受限制+最大出口压力……最大的向上的作用调压器基本原理

–直接作用式调压器正作用式10/1/202332A调压器基本原理正作用式8/7/202332A调压器基本原理

–直接作用式调压器反作用式10/1/202333A调压器基本原理反作用式8/7/202333A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-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10/1/202334A调压器基本原理■优点■缺点■应用8/7/202334A调压器基本原理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10/1/202335A调压器基本原理指挥器作用式调压器调压器的设计取决于对其技调压器的受力平衡（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10/1/202336A调压器的受力平衡（指挥器作用式调压器）++++=连接到下调压器基本原理

–指挥器作用式调压器PePa大气排气型10/1/202337A调压器基本原理PePa大气排气型8/7/202337A调压器基本原理

–指挥器作用式调压器大气排气型■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10/1/202338A调压器基本原理大气排气型■优点■缺点8/7/2023调压器基本原理

–指挥器作用式调压器下游排气型P110/1/202339A调压器基本原理下游排气型P18/7/202339A调压器基本原理

–指挥器作用式调压器下游排气双作用式10/1/202340A调压器基本原理下游排气双作用式8/7/202340A调压器基本原理

–指挥器作用式调压器下游排气型■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10/1/202341A调压器基本原理下游排气型■优点■缺点8/7/2023调压器基本原理

–指挥器作用式调压器下游排气轴流式（IGA）10/1/202342A调压器基本原理下游排气轴流式（IGA）8/7/2023■优点-很高的调压精度-很宽的压力控制范围-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10/1/202343A■优点■缺点■应用调压器基本原理8/7/202343A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10/1/202344A调压器基本特性与相关标准标准8/7/202344A调压器基本特性与相关标准基础标准欧洲

EN334法国 GazdeFranceapproval

德国 DVGWapproval

(DIN3380/3381)荷兰

Gasunieapproval意大利 Snam/Italgas (UNI-CIG)英国

BritishGasapproval

BS西班牙

GasNaturalapproval

(UNE60402/60403)

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。中国

GB1680210/1/202345A调压器基本特性与相关标准基础标准欧洲 调压器基本特性与相关标准主要定义及符号Pe=入口压力(1bar=105Pascal=14,5psig)

Pa=出口压力 标准状况=绝对压力为1,01325bar且t=15°C（欧洲或北美）或t=20°C（中国）Q=流量范围(1m³/h=35,1SCFH)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=关闭压力精度等级，Pf与Pas之间许可的最大压差SZ=关闭压力等级范围，Qmin/Qmax时的SG的%KG/CG=流量特性10/1/202346A调压器基本特性与相关标准主要定义及符号Pe=入口压力调压器基本特性与相关标准压力范围与等级

Class Pzul(bar) Class Pzul(bar)

PN16 16 ANSI150 19,2 PN25 25 ANSI300 51 PN40 40 ANSI600102 PN64 64 PN100100 Pzul=最大允许工作压力(入口压力)10/1/202347A调压器基本特性与相关标准压力范围与等级 Class 调压器基本特性与相关标准调压精度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。10/1/202348A调压器基本特性与相关标准调压精度0Pas流量范围出口压力调压器基本特性与相关标准285315Pas=300Pf=330PainmbarQmin=10%ofQmaxAC5AC5SG10QmaxQinm³/h临界点SZ调压精度10/1/202349A调压器基本特性与相关标准285315Pas=300Pf调压器基本特性与相关标准调压精度等级RG(#)

class 允许的压力偏移

设定压力的%RG1 1%(*)RG2,5 2,5%(*)RG5 5%(*)RG10 10%RG20 20%RG30 30%(#)也可用AC表示(*)