第九章燃气的压力调节及计量.
燃气调压器工作原理
燃气调压器工作原理引言概述：燃气调压器是一种用于调节燃气压力的装置，广泛应用于燃气供应系统中。
它起到了保护燃气设备和管道的作用，确保燃气供应的安全和稳定。
本文将详细介绍燃气调压器的工作原理，以帮助读者更好地理解和应用该装置。
一、调压器的基本构造1.1 气压传感器：燃气调压器中的气压传感器是一个重要的组成部分。
它能够感知燃气管道中的压力变化，并将其转化为电信号传送给控制系统。
1.2 控制系统：控制系统是燃气调压器的核心部分，它根据气压传感器的信号来控制调压器的工作状态。
控制系统通常由微处理器、执行器和反馈装置组成，能够实时监测和调整燃气压力。
1.3 调压装置：调压装置是燃气调压器的关键组件，它通过改变燃气流动通道的截面积，来调整燃气的压力。
常见的调压装置包括膜片调压器、活塞调压器和螺旋调压器等。
二、调压器的工作原理2.1 压力感知：燃气调压器通过气压传感器感知燃气管道中的压力变化。
当燃气压力超过设定的上限时，控制系统会发出信号，要求调压装置降低燃气压力。
2.2 压力调节：根据控制系统的指令，调压装置开始工作，改变燃气流动通道的截面积。
当燃气压力过高时，调压装置会减小截面积，从而减小燃气流速，降低压力。
反之，当燃气压力过低时，调压装置会增大截面积，增加燃气流速，提高压力。
2.3 压力稳定：燃气调压器通过不断调节燃气流量，使燃气压力保持在设定的范围内。
控制系统会根据气压传感器的反馈信号，及时调整调压装置的工作状态，以维持燃气供应的稳定性。
三、调压器的安全保护功能3.1 过压保护：燃气调压器能够监测燃气管道中的压力，一旦压力超过设定的上限，控制系统会立即采取措施，如关闭调压装置，以防止燃气设备受损或发生事故。
3.2 漏气保护：当燃气管道发生泄漏时，燃气调压器能够通过气压传感器感知到燃气流速的异常变化，并及时关闭调压装置，以防止燃气泄漏导致的安全事故。
3.3 温度保护：燃气调压器通常还配备有温度传感器，能够感知燃气温度的变化。
燃气调压知识简介(精辟)
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调压器选型需要的参数
• 反应速度
• 直接作用式最快 压 • 外取压
• 材质
• 内外材质的要求 • 温度 • 压力限制
• 关断
• 橡胶的阀座关闭严密 • 金属阀座不能提供紧密的关闭
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• • P1；P2 ；Qmax（Nm3/h） ；介质 结构形式或流程图；进出口管径要求；自控、计量要求；用途（民用，工/商业，锅炉专用）
• 选型基本规则：
• • • • 用户提供的基本参数，确定工艺流程 进行调压器的选型及过滤器、切断阀、流量计等设备的选择 出口管内气体流速应不大于25～30m/s。 调压器的选型规则，以参数范围内最恶劣工况进行（即P1min；P2max；Qmax）
Fisher Jeon A.E. Dep. Ref. 费希尔久安产品应用工程部资料
Emerson Process Management Regulator Division
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调压知识 . 简介
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调压器选型需要的参数
• 介质
• 天然气，空气，蒸气 • 腐蚀性介质—特殊的金属 • 与橡胶的相容性 • 环境温度及介质温度 • 大部分调压器标准材质的使用温度为-29 to 66 C • 超过这个范围需要特殊的材质 • 调压器阀体与管线相同或更小 • 查看2：1和1：1 的调压器流量情况
• 温度
• 管线尺寸
RTZ-25/40FQ
RTZ-50FQ
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调压器分类
• 指挥器作用式调压器
• 轴流式/曲流式，加载式/卸载式
轴流式
燃气调压器工作原理
燃气调压器工作原理燃气调压器是一种用于调节燃气供应压力的设备，它在燃气系统中起着至关重要的作用。
它能够将高压燃气从供应管道中降低到适合燃气设备使用的低压，并保持该低压的稳定性。
下面将详细介绍燃气调压器的工作原理。
1. 原理概述燃气调压器的工作原理基于压力差的原理。
它通过调节调压器内部的阀门开度，控制燃气通过阀门的流量，从而实现对燃气供应压力的调节。
2. 主要组成部分燃气调压器主要由以下几个组成部分构成：- 调压器外壳：外壳通常由金属材料制成，具有一定的强度和密封性，能够保护内部的零部件免受外界环境的影响。
- 调压器阀门：阀门是调压器的核心部件，它通过开启或关闭来控制燃气的流量，从而实现对燃气压力的调节。
- 弹簧：弹簧是调压器阀门的控制元件，它通过对阀门施加一定的力，使阀门能够保持在特定的开度，从而实现对燃气压力的稳定调节。
- 气压表：气压表用于测量燃气的压力，它通常安装在调压器的进气口和出气口上，用于监测燃气压力的变化。
3. 工作过程燃气调压器的工作过程可以分为三个阶段：启动阶段、调节阶段和稳定阶段。
- 启动阶段：当燃气调压器刚开始工作时，燃气从供应管道进入调压器的进气口。
此时，调压器内部的阀门处于关闭状态，燃气无法通过阀门流出。
燃气的压力逐渐增加，直到达到调压器设定的启动压力。
一旦达到启动压力，调压器的阀门会自动打开，燃气开始流出。
- 调节阶段：在启动阶段结束后，燃气调压器进入调节阶段。
此时，调压器的阀门会根据燃气的需求自动调整开度，以保持出气口的压力稳定。
如果燃气需求增加，调压器的阀门会打开更大的开度，增加燃气的流量；如果燃气需求减少，调压器的阀门会关闭一部分，减少燃气的流量。
通过不断调整阀门的开度，调压器能够保持出气口的压力在设定范围内稳定。
- 稳定阶段：当燃气调压器达到稳定状态时，阀门的开度会保持在一个相对固定的位置，以保持出气口的压力稳定。
此时，调压器会持续监测出气口的压力，并根据需要微调阀门的开度，以保持压力的稳定性。
燃气调压操作规程
发行版本：A
燃气调压操作规程修改次数：0
文件编号：
页码：1/2
1主要内容和适用范围
本规程规定了燃气调压的操作内容和要求。
本规程适用于燃气调压的现场操作。
2.岗位职责
2.1负责燃气调压装置的调压操作。
2.2负责燃气调压操作运行记录的填写。
3.操作内容及要求
3.1切断值的设定。
将切断阀的调节螺母调到最紧，将调压阀的调节螺母旋至最松。
打开进气阀门逐渐旋紧调压阀的调节螺母直至压力表显示达到切断阀的设定值，缓慢旋松切断阀的调节螺母直至听到切断阀一声轻响，调压阀已经切断，表明切断阀达到设置切断值，切断阀的切断值设定完毕。
关闭进气阀门，放空管线内的燃气。
3.2放散值的设定。
将放散阀的调节螺母调到最紧，将调压阀的调节螺母旋至最松，打开进气阀门，逐渐旋紧调压阀的调节螺母直至压力表显示达到放散的设定值，逐渐旋松放散阀的调节螺母直至听到放散阀发出皮膜震动的放散声，放散值设定完毕。
关闭进气阀门，放空管线内的燃气。
3.3调压值的设定。
将调压阀的调节螺母旋至最松，打开进气阀门，逐渐旋紧调压阀的调节螺母，观察压力表，达到调压阀出口的工作压力，调压阀的出口压力设定完毕。
发布实施
页码：2/2
编写部门：生产运行科
编写人：宋颖堃
审核人：周占军
审批人：唐开东。
城市天然气工程第九章燃气的调压燃气的储存.pptx
C 5.04F
二、可压缩流体的计算
在计算节流机构的流 量时，应考虑燃气密 度的变化和对理想气 体定律的偏离。将燃 气经过节流阀门的流 动看作孔口出流，则 流量可由下式求得：
出流速度可由下式求 得：
Q0
WF0
2 0
W 1
k 1
2k k 1
P1
1
1
中低压调压器及低低压调压器。
二、调压器的分类
1、直接作用式调压器 液化石油气减压器，直接连接在液化石油
气钢瓶的角阀上，流量0～0.6m3/h。 用户调压器，应用于集体食堂、餐饮服务
行业、用气量不大的工业用户及居民点。
二、调压器的分类
2、间接作用式调压器 用于流量较大的区域调压站中，由指挥器
当出口处的用气量增加或入口压力降低时，燃气 出口压力P降低，造成N<Wg，系统失去平衡。此 时薄膜下降，使阀门开大，燃气流量增加，使压 力恢复平衡状态。
当出口处的用气量减少或入口压力增加时，燃气 出口压力P升高，造成N>Wg，此时薄膜上升，带 动阀门使开度减小，燃气流量减小，因此又逐渐 使压力恢复到原来的状态。
当外界给一个干扰信号时，被调参数发生变化，传给测量 元件，测量元件发出一个信号与给定值比较，得到偏差信 号，并被送给传动装置，传动装置发出位移信号给调节机 构使阀门动作，并向调节对象输出一个调节作用信号克服 干扰作用影响。
二、调压器的分类
按作用形式分类： 直接作用式调压器、间接作用式调压器。 按用途或使用对象分类： 区域调压器、专用调压器、用户调压器。 按进出口压力分类： 高高压、高中压、高低压调压器，中中压、
如果实验调压器时所
用参数用以下符号表
第09章燃气的压力调节及计量总结
第 17 页
原因：由于阀门开大以后，阀前后压差 发生变化，引起流量变化，导致实际曲 线与理论曲线不一致。因此，需选用对 数和抛物线曲线的阀门。最有效的区域 （阀门开启程度变化很小，燃气量变化 很大），对数、抛物线最有效的区域是 最后的1/4部分。
第 18 页
（二）、调节机构的计算
实际上是节流机构，压力损失
B（第一个波峰） = B ′(第二个波峰 )
第 10 页
②余差：过渡过程终了时的残余偏差，用C表 示，出口压力范围，允许P±△P，±△P相 当于C。 ③最大偏差：过渡过程中，被调参数偏离给 定值的最大差值，用A表示，A发生在第一 个波峰出现的时刻，A越大，时间越长，越 不好。
第 11 页
④过渡时间：从干扰发生起到系统又建立了 新的平衡为止所用的时间，叫过渡时间。 实际上，被调参数达到P±△P就认为已达 到稳定值。 ⑤振荡周期与频率：过渡过程从一个波峰到 第二个波峰之间的时间叫周期，其倒数叫 振荡频率。
第 54 页
3.箱式调压装置
第 55 页
� 思考题
1）说明调压站的组成及装置。 2）调压站安全装置有哪些 ？ 3）说明调压站的分类。 4）调压站如何进行选址？
第 56 页
时间
发散振荡过程，不 稳定过程，被调参 数偏离给定值↑
1.过渡过 程曲线
等幅振荡，也是不 稳定过程，除非振 幅极小 衰减振荡过程，一段 时间后， →给定值， 平衡状态。 非振荡的过渡过程 （单调过程）变化 较慢，也不采用
第 9 页
2.衰减振荡过程评价质量指标 ①衰减比：表示衰减程度的指标 一般4～10
（一）薄膜的有效系数 挠度：薄膜中心沿着薄膜 移动力的方向移动的距离。 有效系数C：薄膜中心所 承受的力占总力中的份数。
第9章 燃气的压力调节及计量
调压器的计算流量：管网计算流量的1.2倍 调压器的压力降：调压器前燃气管道的最低压力 和调压器后燃气管道所需压力差确定
11
2015/11/11
表9-1 国产TZY-40K型自力式调压器，调节阀门完全开启时 系数C值
公称直径 20 （mm） 阀口直径 10，12， （mm） 15，20 阀座形式 单座 25 25 32 32 40 40 50 50 80 80 100 100 150 150 单座, 双座 200 200 单座, 双座 450， 630
PP1 9006 m3 / h 0T1Z1
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三、敏感元件（薄膜）
感测燃气出口压力的变化，并将其与给定值比较， 从而驱动传动装置，带动调节元件调节调压器出口压 力
1、薄膜有效系数
随着弯曲程度（挠度）的不同，有效系数也不同 挠度越大，有效系数越小 2、薄膜特性 应具有一定的强度和耐久性能、有较高的灵敏度 和良好的气密性、耐腐蚀性、耐热性及耐低温等。 通常用皮革，橡胶及塑料等材料制成
理论值 (9-16) ε：考虑密度变化的膨胀系数 经验值 图9-8 C是流通能力系数，可查表9-1
P P2 2 k 1 在临界状态时 2 0.91 P k 1 1 1 c P
k
Q0 5260C
PP1 0T1Z1
P P 1 c Q0 5260C c P 1 0T1Z1
三、差压式流量计：又称节流流量计
和阀座的配合，压损不超过10kPa
安全阀：安全切断阀和安全放散阀 安全装置： 监视器装置：调压器的串联 调压器的并联装置 旁通管：保证调压器检修时不间断供气 •测量仪表：判断各种装置及设备工作是否正常 进口：指示式压力计，出口：记录式压力计
燃气输配系统压力调节
1
第一节 燃气调压器工作原理
一、调压器的作用
调压器（pressure regulators）主要功能： 将输气管网的压力调节到下一级管网或用户所需要 的压力 将调节后的压力保持稳定。 设置位置 气源厂、燃气压送站、分配站、储罐站、输配管网 和用户处 在燃气输配系统中，是降压设备。
31
１、阀门
进出口——检修调压器、过滤器以及停用调压器时切 断气源 距调压室10m以外进出口管道应设置切断阀门
常开 当调压室发生事故或大修时，不必接近调压室即可 切断气源，防止事故蔓延。
旁通
32
２、过滤器
目的：消除燃气中的固体悬浮物 位置：调压器入口 种类：
重力式分离器（一般只能分离粒径大于20~30μm） 离心式旋风分离器（分离粒径可至10μm）
19
根据作用在薄膜的给定压力部件，直接作用式调压器可分为三 种形式：重块式、弹簧式和压力作用式。 ①重块式 出口压力难以调节，一般用于出口为低压的配气系统。 ②弹簧式 用弹簧代替重块，调节弹簧调节螺栓即可增加或缩小给定压 力值，可调进出口压力范围较大。 以上两种调压器都不适用于高的出口压力 ③压力作用式调压器 给定压力由薄膜上方小室内的压力确定，可以使用于较高的出 口压力。 20
气体管道过滤器
填料：马鬃、长玻璃丝、金属丝网等 过滤器前后应设置压差计，根据测得的压 力降判断过滤器的堵塞情况
33
在长距离的天然气输气起点站、中间站、分气站和门站，应选 用重力式及旋风分离器。允许压降较大时，可选用旋风式；允 许压降较小时，可选用重力式。
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2．调压器自调系统 1) 基本概念： 被调参数 ( 出口压力 ) ：调节 对象的输出信号 干挠作用(入口压力和用气量 的变化)：调节对象的输入信 号 调节参数(流量) 2) 自调系统方块图(见图9-2) 3) 分类 定值调节系统：给定值不变 随动调节系统：给定值随另 一变化函数而变化 系统调节系统：给定值按一 定的时间程序变化
二、压力自动调节系统的过渡过程
1.
系统处于静止状态时，称为静 态；系统受到干挠后，各个参 数都会发生改变，这种变动状 态称为动态；自调系统在动态 阶段，随时间变化的过程称为 过渡过程。 过渡过程的基本形式 发散振荡过程：被调参数偏离 给定值越来越大，在自调系统 中应该避免。 等幅振荡过程：被调参数偏离 给定值呈周期变化，某些双位 调节系统可用。 衰减振荡过程：被调参数经过 振荡后，接近给定值平衡状态， 燃气压力调节系统可用。 非振荡过渡过程 ( 单调过程 ) ： 被调参数不经过振荡，逐渐接 近于给定值。
第九章 燃气的压力调节及计量
第一节 燃气压力调节过程
一、调压器的工作原理 作用：降压并稳定在给定的出口 压力。 1．调压器工作原理 （见图9-1 ） 调节阀门的平衡条件： N=Wg (N 是气体作用于薄膜上的力 N=cFP Wg是重块重量) 当出口压力降低 ( 由入口压力降 低或出口用气量增加引起 )，N＜ Wg，薄膜下降，阀门开大，燃气 流量增加，使出口压力升高； 当出口压力升高(由入口压力增 加或出口用气量减少引起)，N＞ Wg，薄膜上升，阀门关小，燃气 流量减少，使出口压力下降；
Q0 Q
/ 0 / P2 P 0 0 P2/ P /
Q0 0.5Q P
/ 0 1
0 P2/ P /
0/
4. 5.
调压器的计算流量(额定流量)与最大流量关系
max Q0 (1.15 ~ 1.2)Qp
调压器的计算流量，应按所承担的管网计算流量的 1.2倍进行计算；调压器的压力降，应根据调压器前 后的燃气管道的压力确定。
Q 509 F P
509
F0
P
0
(对应于阀口面积的阻力系数ζ0与对应于连接管流通 面积的阻力系数ζ成正比) 流通能力系数C： C是ρ=1000kg/m3，压降为0.098lMPa时，流经调节阀 的小时流量。
QC 5.04F0
0
2.
1.
可压缩流体：压降较大( P / P1 0.08)，不能 忽略燃气密度的变化
三、传动装置
1．薄膜的有效系数与挠度的关系 见图9-8
挠度为0：C = 1，移动力全
传给薄膜中心，不传给固定 端。 挠度为1/2：C = 1/3， 移 动力的 1/3 传给薄膜中心， 2/3传给固定端。 挠度为1：C =0，移动力不 传给薄膜中心，全传给固定 端。 带硬质圆盘的薄膜其有效系 数与挠度的关系见图 9-9 ， 传动特性有所改变。 注意：挠度须在0-0.5间， 以保证有效系数在1-2/3间。
三、影响过渡过程动特性的因素
1.
2.
3.
4.
调节对象的自行调整特性：在平衡条件破坏后，系 统不依靠调压器，而在新的调节参数上达到稳定的 能力。燃气管道是能够进行自行调整的，因此有利 于调节过程的稳定。 调节对象的容积系数：等于燃气管道中增加单位压 力所需的燃气量。容积系数越小、干扰的变化越剧 烈时，进行调节就越困难，也越不易稳定。 各种惯性产生的滞后：对调节的稳定性影响很大， 特别是测量滞后和传送滞后影响更大，甚至使调节 机构的动作方向与需要的方向相反，导致调节过程 恶化并增大被调参数的变化范围。 干挠的特性：是影响动特性的外因，当干扰是均匀 而平稳时，能使调节过程平稳进行，容易达到稳定。
P1 P 0T1 Z1
Q 5260 C ：
P力P2代替调节阀前的绝对压力P1， (9-17)可变为(9-22)
Q 5260 C / P2 P 0T1 Z1
3.
调压器实际状态下的参数用实验参数进行换算 (假 设ε′、C、T1、Z1为常数) 亚临界状态 临界状态
物理模型：近似孔口出流 考虑压缩因子，并按绝热压缩过程计算得下式：
Q 1.46 106 C
Q0 WF0
2 0
若不采用国际单位，上式可变为 式中： ε是考虑燃气密度变化的膨胀系数： (a.) 理论值 (9-16) (b). 经验值 图9-7 C是流通能力系数，可查表9-1 临界状态下的流量 εc 对于空气用(9-18)计算 对于其他 气体可乘一校正系数
2．薄膜的特性
膜片
一般做成平面形、碟形及波纹形， 如图9-10所示。平面形膜片制造 方便；但灵敏度差，行程小，有 效面积变化大，多用于小型调压 器。碟形及波纹形膜片制造较复 杂，灵敏度高。当行程H≤20mm， 直径D ≤ 250mm，厚度≤ l。时， 以途择碟形膜片为宜。当膜片行 程H＞20mm，直径D＞250mm，厚 度＞lmm时，以选择波纹膜片为 宜。 膜片的结构 分为不带骨架及带骨架两种。前 者制造简羊、弹性好、强度低； 后者制造较复杂、强度高。带骨 架的膜片结构如图9-11所示。
2. 阀 门 流 量 特性曲线：表
示 阀 门 的 流量与开启程 度的关系。 前提：以燃气在调压器 中的压力降为定值作出。 有直线、抛物线、对数 曲线三种。
(二)、调节机构计算
1.
不可压缩流体：压降较小( P / P1 0.08 )，忽略燃气密 度的变化 W2 F 2P ∵ ∴ p Q Q WF 2 若不采用国际单位，上式可变为：
第二节 调压器的调节机构及传动装置
一、调节机构及其计算 (一)、调节机构 (阀门) 1．阀门的种类（如图9-5） 单座阀 ( 用户调压器和专用调压器采用 ) ：能可靠地切 断燃气，但是阀门两面受力不平衡，故调压器入口压 力对出口压力影响较大。 双座阀(区域调压器采用)：阀门两面受力基本平衡， 故调压器入口压力对出口压力影响不大。但是阀门不 能关闭严密，不能可靠地切断燃气。
2．指标 衰减比：表示衰减程度的指 标，为前后两峰值之比。 余差：表示静特性的指标 为过渡过程终了时的残余偏 差。 最大偏差：表示系统偏离给 定值的程度，为被调参数与 给定值的最大差值。 过渡时间：表示被调参数达 到稳定状态的快慢程度 ,为干 挠发生到建立平衡的时间。 振荡周期或频率：也表示被 调参数达到稳定状态的快慢 程度，周期为两波峰之间的 时间，频率是周期的倒数。