燃气调压器工作原理及性能要求

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。
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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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。
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）
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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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。
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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。
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调压器力平衡分析
调压器皮膜的受力处于平衡状态
皮膜面积 = 10 In2 皮膜 Fw=100Lb FD=100Lb 100 Lb
Pe = 100 Psig
Pa = 10 Psig
FD = (P2)(AD) = (10 Psig)(10 In2) = 100 Lb
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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
2 Inches
FS = 90 Lb FD = 90 Lb Pe = 100 Psig Pa = 9 Psig Q = 300 SCFH
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。
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-
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。
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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。
入口压力
出口压力
调压器
不断变化的管网压力 不断变化的气体消耗量
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调压器基本原理
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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：
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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。
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调压器基本原理
.2’’
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器压力特性 使用轻型弹簧
11 10 9 8 理想的压力曲线 使用轻型弹簧 适用重型弹簧
P2 Psig
P1 = 100 psig 任何情况下，尽可 能使用轻型弹簧。 0-50
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器力平衡分析
调节弹簧有利于消除钟摆，尽快达成新的平衡 与大气连通
皮膜面积 = 10 In2
Pe = 100 Psig
Pa = 10 Psig
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器力平衡分析
皮膜
FS FD
FS = (K)(X)
FD = (P2)(AD)
皮膜
FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 Lb K = 弹性系数 = 使弹簧的高度压缩或拉升1inch所需要的力
实际的压力曲线
P1 = 100 psig
0 50
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200 300 500 流量 scfh RB2000 REGULATOR COST
COMPA来自百度文库ISON
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器压力特性 使用轻型弹簧
FS FD
FS = (K)(X)
FD = (P2)(AD)
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器力平衡分析
FS FD FD = (9 Psig)(102) = 90 Lb Fs = (100 Lb/In)(X) = 90 Lb K = .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 Inch
•
调压器压力特性 使用轻型弹簧
FS FD FD = (9 psig)(10in2) = 90 Lb FS = (50 Lb/in)(X) = 90 Lb
FS = (K)(X)
FS = FD
FD = (P2)(AD)
X = 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 Inch
连接到下游管道的信号管
+
=
+
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
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器力平衡分析
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 皮膜面积 = 10 In2
皮膜
Fw=100Lb FD=90Lb
100 Lb
Pe = 100 Psig
Pa = 9 Psig
FD = (P2)(AD) = (9 Psig)(10 In2) = 90 Lb
Pa = 9 Psig
Q = 200 SCFH
.1’’
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器压力特性 理想的调压器：出口压力不随流量的变化而改变
11 10 9 8 理想的压力曲线
P2 Psig
FS = FD
FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 Lb Fs = (50 Lb/in)(X) = 100 Lb X = 2 Inches 压缩量
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
•
调压器力平衡分析
皮膜
FS FD
皮膜
FS = (K)(X) FD = (P2)(AD)
FS = FD (若皮膜不移动)
FD = (10 Psig)(10 in2) = 100 Lb Fs = (100 Lb/In)(X) = 100 Lb X = 1 Inch 压缩量
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200
300
400
500
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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 = FD = FD2 = P2 x A 10 x 10 - 100 Lb 9 x 11 = 99 Lb
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。
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调压器基本原理
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调压器的受力平衡（直接作用式调压器）
向下的作用力： 弹簧力 + 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
燃气调压器工作原理及性能要求
Fundamental Principles & Functional Requirements of Gas Pressure Regulators
BY NI WEIPING
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宁夏凯添天然气有限公 RB2000 REGULATOR COST
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FS = (K)(X)
FD = (P2)(AD)
FS = FD
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器力平衡分析
1 Inches FS = 90 Lb FD = 90 Lb
Pe = 100 Psig
A = 10 In.2
FD1 A = 11 In.2 弹簧的作用力仅改变 1 Lb 因此阀口的移动量很小 FD2
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器关闭压力
- 达成完全关闭的压力； - 零流量时的压力。
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器力平衡分析
1 Inches
FS = 100 Lb
FD = 100 Lb
Pe = 100 Psig Q = 50 SCFH Pa = 10 Psig
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目录
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在此我们将讨论
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
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概述
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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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。
- 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
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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调压器的五个基本元件
橡胶软阀座
阀塞 负载元件（弹簧或指挥器） 感应元件（皮膜）
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调压器压力特性 使用轻型弹簧
2 Inches
FS = 100 Lb FD = 100 Lb Pe = 100 Psig Q = 50 SCFH Pa = 10 Psig
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
Weight
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调压器基本原理
– 直接作用式调压器
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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。