燃气输配技术-燃气的压力调节与计量

第八章燃气的压力调节与计量第八章燃气的压力调节与计量§8-1燃气压力调节过程§8-2调压器的调节机构及传动装置§8-3调压器通过能力计算§8-4燃气调压器§8-5调压器的选型计算§8-6燃气调压站§8-7燃气的计量§8-1燃气压力调节过程一、调压器的作用及组成二、调压器的工作原理三、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。作用:组成:⒈敏感元件：包括薄膜、导压管等。⒉给定压力部件：有重块、弹簧等。⒊可调节流阀：有提升阀、滑动阀、活塞阀、蝶阀、旋塞阀等。二、调压器的工作原理图8－1调压器工作原理1－气孔；2－重块；3－薄膜；4－调节阀；5－导压管工作原理是：当出口燃气用量或燃气的出口压力P2变化时，通过导压管5使P2压力作用到薄膜3的下方，由于它与薄膜上方重块2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4改变流经孔口的燃气量，从而使压力恢复平衡。调压器工作原理方框图:图8－2调压器自调系统方块图三、压力自动调节系统的过渡过程（一）过渡过程质量指标⒈衰减比⒉余差⒊最大偏差⒋过渡时间⒌振荡周期或频率（二）调节过渡过程形式⒈发散振荡过程⒉等幅振荡过程⒊衰减振荡过程⒋非振荡的过渡过程(单调过程)四、影响过渡过程动特性的因素⒈自行调整特性⒉容积系数⒊滞后⒋干扰的特性§8-2调压器的调节机构及传动装置一、调节机构及其特性二、调压机构的薄膜一、调节机构及其特性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单座阀及双座阀，如图8－3所示。优点缺点适用范围单座阀能可靠地切断供气，有效地防止出口管段压力升高，防止燃气泄漏。压力稳定性差。调压器前压力变化对燃气出口压力影响大。用户调压器及专用调压器广泛采用。双座阀受力基本上是平衡的，因此调压器入口压力对燃气出口压力影响较小。关闭严密性差应安装在不需要完全切断燃气流量的燃气管道上。8－3调节机构简图（a）盘形硬阀；(b)锥形硬阀；(c)盘形软阀；(d)孔口形阀；(e)双座盘形阀；(f)双座塞形阀图8－4调节阀流量特性曲线1－直线；2－抛物线；3－对数曲线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，称为阀门流量特性曲线如图8－4。二、调压机构的薄膜（一）薄膜的形状及材质图8－5薄膜的形状（a）平面型；（b）碟形（c）波纹形薄膜一般可做成平面型、碟形及波纹形;薄膜通常用皮革、橡胶及塑料等材料制成。（二）薄膜的有效系数图8－6薄膜有效系数与挠度关系曲线（三）薄膜的特点及应用•平面膜制造方便，但灵敏度差，行程小，多用于小型调压器。•碟形膜和波纹形膜加工制造复杂，但灵敏度高。通常，当行程不大于20mm，直径不大于250mm，膜厚不大于1mm时，选用碟形膜;当膜片行程大于20mm,直径大于250mm，膜厚大于1mm时，选用波纹形膜较为合适。§8-3调压器通过能力计算二、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）对于不可压缩流体的计算即≤0.08，且P2≤10kpaPFQ5091PP（二）对于可压缩流体的计算即当0.08，且入口压力较大时1PP11010ZTPPC5260Q12112212PP1PPPP1（三）当临界状态时，即，按下式计算1c12PPPP110C10ZT1PC5260Q临界压力比c1c12cppPP11二、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。在确定调压器的通过能力时，应参照调压器前后的压力比，当P2﹕P1＞，即P2＞Pc时，为亚临界流动状态；当P2﹕P1≤，即P2＝Pc时为临界流动状态。CC1c12c12PP通过调压器阀孔的流量随调压器出口压力P2与进口压力P1之比而变化，如图8－8所示。图8-8流量随压力比的变化§8-4燃气调压器一、调压器的分类二、调压器产品型号组成三、直接作用式调压器四、间接作用式调压器五、箱式调压器（调压柜)一、调压器的分类按作用原理直接作用式、间接作用式按用途或使用对象区域调压器、专用调压器及用户调压器。按进出口压力低低压调压器、中低压、中中压调压器和高低压、高中压、高高压调压器。按结构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。按被调参数后压调压器、前压调压器。二、调压器产品型号组成L/FRTZ/J316燃气调压器工作原理进口压力级制出口压力级制公称管径代号连接方式三、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力元件。根据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：重块式、弹簧式、压力作用式。常用的直接作用式调压器有：液化石油气调压器、用户调压器、各种低压调压器。图8－9弹簧式调压器工作原理1－薄膜；2－弹簧；3－弹簧调节螺钉；4－阀杆；5－阀座；6－节流阀；7－导压管图8－10压力作用式调压器1－薄膜；2－弹簧；3－阀座；4－节流阀；5－阀杆；6－导压管图8－11YJ-0.6型液化石油气减压器1－壳体；2—调节螺丝；3—调节弹簧；4—薄膜；5—手轮；6—入口；7—阀口；8—横轴；9—出口图8－12用户调压器１－调节螺丝；2－定位压板；３－弹簧；４－上体；５－托盘；６－下体；７－薄膜；８－横垫；９－阀垫；１０－阀座；11－阀体；12－导压管四、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，使操纵机构（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。常用间接作用式调压器：T型调压器、轴流式调压器、曲流式调压器、自力式调压器。图8－13T形调压器1－主调压器；2－指挥器；3－排气阀Ｔ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，如煤制气，但在小流量时，有喘、跳现象。特点及应用：图8－14轴流式间接作用调压器特点及应用：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。所以该调压器可用于大流量、压力变化范围大的场合。图8－15曲流式调压器结构与工作原理特点及应用：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。可供城市燃气输配系统、配气站(门站)、区域调压及用户调压使用。图8－16自力式调压器作用原理特点及应用：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。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。五、箱式调压器（调压柜）图8－19箱式调压器§8-5调压器的选型计算一、选择调压器应考虑的因素二、选型计算一、选择调压器应考虑的因素•流量•燃气的种类•进出口压力•调节精度•阀座的形式二、选型计算在实际工程中，常应用产品样本来选择调压器，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，在使用时要根据选择调压器时给定的参数进行换算。如果产品样本中给出的试验参数为(m3/h)、压降（Pa）、出口压力（绝对压力Pa）、气体密度（kg/m3），则换算公式如下：亚临界状态cPP12020200QQPPPP临界状态c12PP020100Q5.0QPPP上述公式计算所得调压器的通过能力，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，调压器的最大流量与调压器的计算流量（额定流量）有下列关系：PQ)2.1~15.1(Qmax0［例8－1］试确定接管直径D＝100mm，阀门直径Dv=100mm的调压器全开时的最大通过能力。已知：调节机构为双座直通阀，阀门前后绝对压力分别为P1=0.32MPa、P2=0.22MPa，燃气密度ρ0＝0.7kg/m3,绝热指数κ＝1.3，温度为100℃。§8-6燃气调压站一、调压站的分类二、调压站选址三、调压站的组成四、调压站的布置一、调压站的分类按使用性质分类门站、区域调压站、用户调压箱、专用调压站按建筑形式分类地上调压站、地下调压站、箱式调压装置按调节压力范围分类高中压调压站、高低压调压站、中低压调压站、低低压调压站二、调压站选址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。当调压器的燃气入口压力为高压时，不应小于12m；当调压器的燃气入口压力为中压或低压时，不应小于6m；距离重要的公共建筑不应小于25m。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。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。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，并位于下风向。三、调压站的组成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。通常是由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等组成。四、调压站的布置调压站内部的布置，要便于管理及维修，设备布置要紧凑，管道及辅助管线力求简短。区域调压站专用调压站楼栋调压箱图8－22专用调压站1－闸阀；2－过滤器；3－安全切断阀；4－调压器；5－安全放散阀；6－旁通管；7－燃气表图8－21区域调压箱（站）图8－22专用调压站1－闸阀；2－过滤器；3－安全切断阀；4－调压器；5－安全放散阀；6－旁通管；7－燃气表图8－23楼栋调压箱§8-7燃气的计量一、燃气流量计分类二、常用燃气流量计介绍三、燃气流量计的发展前景一、燃气流量计分类按用户类型分家用表、商用表、工业用表、实验室用表按测量原理分容积式、速度式、流体振动式、差压式按计量范围分小流量表、大流量表按是否加湿分干式表、湿式表按进出气管分单管表、左进右出表、右进左出表二、常用燃气流量计介绍容积式流量（计膜式计量表、回转式流量计、湿式流量计）速度式流量计（涡轮流量计）涡街流量计差压式流量计图8－24膜式表的工作原理图8－25罗茨流量计的构造与原理图8－27湿式流量计的构造图8－28涡街式流量计原理图三、燃气流量计的发展前景计量方式向自动化、智能化、远程化计量方式发展检定方式、量值溯源从静态单参数向动态多参数溯源发展仪表选型从单一仪表向多元化仪表发展计量标准由单一标准向多重标准发展计量方式从体积计量向能量计量发展单一数据管理向计量系统管理方向发展