调压器和安全泄压装置

燃气调压器•燃气供应系统的利用调压器控制其压力工况。•调压器的作用是将燃气调至不同要求的压力。•调压器安装位置为气源厂、分配站、贮罐站、输配管网和用户处。工作原理•当出口气量增加或入口压力降低时，燃气出口压力降低，阀门就开大，燃气流量增加，使压力恢复平衡状态。•当出口气量减少或入口压力增加时，燃气出口压力升高，使阀门开度减小，燃气流量减少，逐渐使压力恢复到原来状态。•不论用气量及入口压力如何变化，调压器可以通过弹簧（或重块）的调节作用，自动地保持稳定的压力。工作原理图调压器自调系统方块图调压器的分类•按操作方式可将压力控制设备分成两类：（1）直接作用的气体调压器；（2）间接作用的气体调压器或带指挥阀的气体调节器。•直接作用式气体调压器•按开阀力的形式可将直接作用式气体调压器分为下列三类：(1)重量和杠杆负荷；(2)弹簧负荷；(3)压力负荷。调压器的分类（续）•调压器分为直接作用式和间接作用式两种。•直接作用式调压器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的出口压力的变化移动调节阀门进行调节。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。•在间接作用式调压器中，燃气出口压力的变化使操纵机构(例如指挥器)动作，接通能源(可为外部能源也分为被调介质)使调节阀门移动。间接作用式调压器的敏感元件和传动装置的受力元件是分开的。调压器的分类（续）•按用途或使用对象可以分为区域调压器、专用调压器及用户调压器。按进出口压力分为高高压、高中压、高低压调压器，中中压、中低压调压器及低低压调压器。按结构可以分为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。•若调压器后的燃气压力为被调参数，则这种调压器为后压调压器。若调压器前的压力为被调参数，则这种调压器为前压调压器。城市燃气供应系统通常多用后压调压器调节燃气压力。调压器的重要组成部分•敏感元件膜片、布登管等，它们承受控制压力的作用，在该膜片一面的任何压力变化将激发节流阀动作。•控制压力的参照部件。它可以是固定的重量、弹簧或作用于膜片上的压力，这些力与受控压力的作用力相干衡。打开阀的力称为“负荷”。•在气体流动通路上的不同节流设备。这些设备由活塞传感元件或膜片来确定其位移。节流设备可以是提升阀、滑阀、蝶阀、游动阀或其他相似的设备。用户调压器•这种调压器适用于集体食堂，饮食服务行业，用量不大的工业用户及居民点。它可以将用户和中压或高压管道直接连接起来，便于进行“楼栋调压”，属于用户调压器。曲流式调压器•是带有指挥器的间接作用式调压器，由主调压器及间接作用式调压器两部分组成。•影响调压器通过能力的因素•调压器的通过能力取决于阀孔的面积，阀门前后压力降及燃气的性质。•燃气通过调压器调节阀的节流过程中，压力损失是由摩擦阻力及阀孔处气流方向的变化引起的。当通过阀孔时压降不大，则燃气密度的变化可以忽略，不考虑燃气的可压缩性；但当阀孔处压降相当大，燃气的膨胀过程会引起密度的变化，必须考虑燃气的可压缩性。调压器流量与压力的关系•当P2/P1=1，Q=0。•当调压器出口压力慢慢降低时，即P2/P11，则燃气流量逐渐增加。在P2达到临界压力Pc时，则燃气流量达到最大值，此时为调压器最大流量，也称为临界流量，用Qmax表示。•当调压器出口压力P2低于临界压力Pc时，流量也保持不变，仍为最大流量，实际流量曲线按a—b—c变化。压力比(P2/P1)c=Pc/P1=υc称为临界压力比，燃气的临界压力比•式中k—燃气的绝热指数。•空气流经节流阀时υc=0.48（理论值为0.528),空气k=1.4；•焦炉煤气k=1.4,υc=0.528；•天然气k=1.3,υc=0.548。112)12()(kkcckPP112)12(91.0)(kkckPP调压器流量的计算•当ΔP/P1≤0.08且P10.11MPa时，即调压器的压力降甚小，可忽略燃气的压缩性。根据水力阻力系数用下式表示（计算误差不大于2.5%）.•Q----燃气的流量，m3/h•F----调压器连接管的流通断面面积，cm2•ΔP—调压器的压力降，MPa•ρ---燃气的密度，kg/m3•ξ---调节机构的局部阻力系数•P1---调压器进口绝对压力，MPaPFQ509可压缩流体的计算•当ΔP＞0.08时，且进口压力较大，应考虑燃气的可压缩性和密度的变化则公式如下：10011Q5260PPCTZ流通能力Cρ=1000kg/Nm3ΔP=0.0981MPaFC04.52122112111kkkPPkPPPkP临界状态ccccPPPPPP)1()(2111125.0c21225.0PPP可以进一步简化取所以110102630ZTPCQ校核计算cPP1202020PPPPQQcPP12020105.0PPPQQ亚临界状态，临界状态，选型判断依据pQQ)2.1~15.1(max0调压器的计算流量，应按该调压器所承担的管网计算流量的1.2倍确定。燃气调压站的组成•由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等组成。装有计量装置的，叫做调压计量站。•城市天然气门站是天然气长输管线进入城市燃气管网的调压配气站，是城市天然气输配系统的一个重要组成部分，是城市输配系统的气源点，其任务是接收长输管线输送来的燃气在站内进行净化、调压、计量、加臭、伴热、分配后，送入城市输配管网或直接送入大用户。调压站的安全装置•安全阀，包括安全切断阀和安全放散阀。•监视器装置，两个调压器串联连接的装置。•调压器的并联配置。调压站的分类及选址•地下调压站。•地上调压站，避开繁华街道，可设在居民区的街坊内或广场、公园等地。力求布置在负荷中心或接近大用户处。•调压站为二级防火建筑，与周围建筑物之间有安全距离要求。楼栋调压•所谓楼栋调压，就是采用单独的箱式调压装置对一幢幢楼房供气，其特点是只有中压管网在市区延街布置，各幢楼的低压室内管道通过箱式调压器直接与室内管网相连。这样提高了管网的输气压力，从而节省燃气管道管材，节约基建投资，且占地少，便于施工，运行费用低。除此之外，这种供气系统也不会产生调压器选址困难，避免了为保证区域调压站的建筑面积和安全距离而带来的问题。楼栋调压器的特点•结构紧凑，体积小；•通过流量能确保用户安全用气；•应有过流保护，避免因意外造成的泄漏而产生大的事故，调压器上要整合低压切断阀；•调节精度高；•具备安全关断阀的位置显示；•具备手动复位功能•开关压力状态好；•高可靠性，减少维修且简单；•环境度温变化时，负荷能满足要求楼栋调压器的结构及工作原理•楼栋调压器属于中低压用户调压器，调压器运行时必须把入口压力限制在0.05到0.4MPa内，且应具备如下功能：•气体降压：把燃气从输配压力减小到用具使用压力；•稳压：在设备的应用范围内，保持不同的用具入口压力基本相同；•安全：不管燃烧器系统或设备在什么工况下，保证下游设备的安全。•为了做到调压器结构紧凑，一般要缩小有效皮膜面积，皮膜面积的大小对调节精度有一定的影响，同时对调压器内流量也有影响。只有经过多级降压方式才能达到缩小皮膜面积的目的，因此楼栋调压器一般应用两级调压。同时为了避免因意外造成的泄漏而产生大的事故，应有过流保护。调压器在运行中可能会因质量问题、气质不干净、管理维修不妥等原因失灵，如果调压器进口前的压力直接送入室内管道，后果相当严重，轻则破坏燃气表、管道，打坏用气设施，重则酿成火灾、爆炸等恶性事故，因此楼栋调压器要有防止超压供气的安全措施。入口c1P1R1入口P2M1c2c3R2M2R3S0手柄楼栋调压器的工况要求•楼栋调压器不是简单的小调压器，而是几乎集成了一个调压站的所有功能，由于楼栋调压器比一般调压站更靠近用户且数量众多，因此对它的要求相对更高，即它需具备高可靠性，少维护工作，目前国内在技术要求上仍然缺乏对它的重视。•参考国外的技术资料，现把工况要求归纳如下：•楼栋调压器的入口压力在0.05到0.4MPa范围内；•调压器的通过流量在0.5%到120%正常的正常范围内，出口压力应在设定压力的±5％的范围内；•当流量达到120～150％额定流量时，调压器必须安全切断；•在出口压力降到最小入口压力规定值之前，天然气必须安全切断；•正常出口压力必须维持在比安全阀打开压力低；•在调压器处于关闭状态或者没有手动复位时，对于任何入口压力下，泄漏量不超过1cm3/h；•当出口压力增加时，如果达到规定范围，安全阀必须打开，并排放至大气；•如果皮膜破坏，燃气首先流向通风管，如果泄漏增加，调压器必须安全切断；•燃气供应突然切断时，出口压力必须维持在低于设定压力+1kPa；•调压器必须在没有任何压力振荡下运行，且噪声低于50dBA；•出口压力维持在设定压力的±10％范围内，响应时间必须小于1秒，对于出口压力维持在设定压力的±5％范围内，整个非稳时间必须小于或等于2秒；•大气温度在-20℃~+50℃内，应保证有正常的通过能力；•调压器复位力矩应小于3.5Nm，或者小于40N。典型自力式调压器Restrictor2PathPilotOperatedRegulatorControlLineATMOSPHERICPRESSURELOADINGPRESSUREOUTLETPRESSUREINLETPRESSURE超压保护方法超压保护方法••••ExternalReliefValves外部泄压阀InternalReliefValves内部泄压阀Monitors监控SlamShuts切断•维持调压器下游压力达到一个安全的、最大的值。超压保护的目的最大压力的考虑因素1.下游设备1最大压力的考虑因素1.下游设备2.主调压器的低压侧2最大压力的考虑因素1.下游设备2.主调压器低压侧3.管线的最大工作压力MAOP3最大压力的考虑因素4.安装规范41.下游设备2.主调压器低压侧3.管线的最大工作压力MAOPCSAZ662允许采用过压保护的地方•4.14.1.2-Overpressureprotectionshallbeinstalledtoensurethatthemaximumoperatingpressureisnotexceededbymorethan10%orby35kPawhicheverisgreater.•12.4.8.6-Forlow-pressuredistributionsystems,pressuresthatwouldcausetheunsafeoperationofanyconnectedandproperlyadjustedgas-burningequipment.MAOP=35kPa+P2P1=1000kPaP2=350kPaReliefValves泄压阀•为了维持调压器下游压力到一个安全的最大值，排放燃气到大气中的一种装置。–Poptype弹出型–Self-operatedreliefvalve自泄式安全阀–Pilot-operatedreliefvalve先导式安全阀–Internalrelief内部释放型泄压阀泄压示意图弹出性安全阀优点和缺点•优点–设计简单–成本低•缺点–设定点会漂移–ON/OFF动作–会产生压力浪涌（不规则波动）–循环自泄式安全阀INLETPRESSUREOUTLETPRESSUREATMOSPHERICPRESSUREType289H50psig1D74552714240psig1D74552714230psig1D74552714220psig1D75152702215psig1D75152702210psig1D8923270224psig1F8259270521psig1F826927052289HPerformanceCurve1-InchType289HVentScreenInstalled7060504030201000.6SpecificGravityGasFlowRateThousandCubicFeetPerHour-14.