城市燃气课件第九章燃气输配系统压力调节.ppt

1,燃气调压器工作原理调压器的调节机构及传动装置燃气调压器及调压室,第九章 燃气输配系统压力调节,2,一、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。,第一节 燃气调压器工作原理,3,调压器工作原理图,薄膜是一个受力元件，既受到重块的作用力，又受到下面气体的作用力，当受力不平衡时，薄膜可带动阀杆上下移动，从而改变阀门的开度。,1、气体作用于薄膜上的力,式中 N气体作用于薄膜上的移动力；Fa薄膜有效面积；P作用于薄膜上的燃气压力；c薄膜的有效系数；F薄膜表面积在其固定端的投影面积。,二、调压器的工作原理,4,调压器工作原理图,2、重块作用于薄膜上的力,重块的重量，以符号Wg表示。,3、薄膜的平衡条件,5,出口处的用气量增加或入口处压力降低时，燃气出口压力降低，造成NWg，薄膜上升，带动阀门使开度减小，燃气流量减少，使压力恢复到原来的数值。,4、调压器的工作过程,6,调压器工作原理图,敏感元件（薄膜、导压管等）给定压力部件重块、弹簧或直接作用在薄膜上的气体压力与被控压力作用方向相反可调节流阀提升阀、滑动阀、活塞阀、蝶阀、旋塞阀等。,7,5、调压器自调系统,自调系统中任何一个信号沿着箭头前进，最后又回到原来的起点，从信号的角度来说，该图是一个闭合的回路，所以叫做闭环系统。,8,第二节 调压器的调节机构及计算,一、调节机构,可以采用各种形式的阀门，按阀门的结构可以分为单座阀及双座阀。,单座阀,单座阀,9,10,1、单座阀的特点,（1）关闭严密（2）阀门受力不平衡,2、双座阀的特点,（1）受力平衡（2）关闭不严密,11,二、调节机构（调压器）通过能力的计算,1、影响调压器通过能力的因素,取决于调压器前后压力降、调压器的阻力系数以及气体的性质。,Qmax,Q,Pc/P1,1,P2/P1,a,b,c,临界压力比：,当P2/P1vc时，为亚临界状态；当P2/P1vc时，为临界流动状态。,k为绝热指数。对于天然气，k=1.3，vc=0.548,12,2、调压器通过能力的计算,忽略燃气的压缩性,考虑压缩性,（1）对于不可压缩流体,气体通过调压器时压力降的计算公式：,计算流量公式：,F是管道断面的面积，是对应于管道断面积的阻力系数。,13,Q为m3/h，F为cm2，P为MPa，为kg/m3。,流通能力系数C,含义：表示产品的指标；定义：在P=0.0981MPa，=1000kg/m3时，流经调节阀门的小时流量。表达式：,C值越大，表明相同条件下调压器的通过能力越大。,C与流通断面和阻力系数有关，已知C可求出阻力系数；已知阻力系数也可求出C值。,14,（2）对于可压缩流体的计算,把燃气经过阀门的流动类似于渐缩喷管，计算时根据调压器前后压力比分为两种情况。,亚临界状态，即：,15,计算公式：,C 流通能力系数；考虑了燃气流经节流机构时密度变化的膨胀系数。公式中各参数的单位：Q0为m3/h，P及P1采用MPa。,公式推导中认为流动是绝热的，由热量交换所带来的误差利用予以补偿，因此实际应用中，通常不采用理论计算公式计算，而是采用实验数据。（图9-7）,16,临界状态，即：,最大通过能力计算公式：,式中：,临界状态时的膨胀系数。,17,（3）与实验参数的换算,实验调压器时所用的参数用 表示，此时的流量为,实际参数用 表示，流量为,亚临界状态,临界状态,18,（4）选择调压器的额定流量,以上所得流量是阀门完全开启时的最大流量。但在实际运行时，阀芯的位移不超过最大行程的90%为宜。此时调压器的额定流量Q0与计算流量Qp之间的关系：,调压器计算流量一般按其承担管网计算流量的1.2倍确定，即,19,第三节 燃气调压器及调压室,一、调压器的分类,1、按作用原理，即敏感元件（指探测调压器出口压力变化的元件）与传动装置的受力元件的关系分类,（1）直接作用式,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。,20,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。,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。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,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。,21,（2）间接作用式,敏感元件与调节机构分离，敏感元件探测燃气出口压力的变化；将信号传递给指挥（操纵）机构，接通能源（外部能源或被调介质）使调节阀门移动。一般包括指挥器和主调压器两部分。,间接作用式调压器的灵敏度比直接作用式调压器的灵敏度高。多用于流量较大的区域调压站中。相同的指挥器和不同的主调压器或相同的主调压器和不同的指挥器组合可形成不同形式的产品。,22,2、按进、出口压力分类,高中压调压器：通常用在门站、配气站、三级系统的高中压管网以及某些工业用户；高低压调压器：用在城市的高低压管网；中低压调压器：用在城市的中低压管网，目前我国应用最多。,另外，还有高高压、中中压、低低压调压器。,23,3、按用途或使用对象分类,（1）区域调压器,区域性用气调压之用。高中、高低、中低调压器均可作为区域调压器；流量较大。,（2）专用调压器,为工业用户、公用事业用户专用的调压室，高中、高低、中低调压器均可作为专用调压器。,（3）用户调压器,给一些集体食堂、小型公共建筑或者是居民点供应燃气，供气量小，可将用户和中压管道连接起来，便于进行楼栋调压。,24,地上调压器：采用最多的方式，其便于操作、检修和维护管理，同时也比较安全；地下调压器：操作、检修和维护管理均不方便，一旦出现事故，将危及地上较大范围的建筑物和人身安全，因此这种方式目前很少采用。,4、按设置方式分类,25,二、我国常用调压器,1、液化石油气减压阀,进口压力：201000kPa；出口压力：关闭压力：3.5kPa使用温度：-20+50,性能参数,26,用户用气量增加，引起出口压力降低，作用在薄膜上的力降低，弹簧伸长将横轴拉向左方，阀口增大，通过的流量增加。反之亦然。,作用过程,存在问题,当流量增加到一定程度时，弹簧伸长，弹簧力减弱；流量增加，薄膜挠度减小，有效作用面积增大；进口气流直接冲击薄膜，抵消掉部分弹簧力。,所有这些都使得在流量增加时，出口压力不能保持稳定，而是偏低。思考：直接作用式间接作用式？,27,适用范围,集体食堂饮食服务业用量不大的工业用户居民点可以将用户与中压管道连接起来，进行楼栋调压。,2、用户调压器,28,29,3、雷诺式调压器,间接作用式调压器主要用作区域调压及大用户专用调压 属于中低压调压器,30,31,三、调压室的组成及其装置,调压室调压器阀门过滤器安全装置旁通管测量仪表等调压计量站还装有计量设备,32,、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,33,、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2030m）离心式旋风分离器（分离粒径可至10m）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,34,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。天然气门站及城市环网系统中的各级调压室，当进口压力小于1.2MPa时，一般选用气体管道过滤器。,35,、安全装置,原因负荷为零而调压器阀门关闭不严调压器中薄膜破裂或调节系统失灵时出口压力突然增高会危及设备的正常工作甚至会对公共安全造成危害。防止出口压力过高的安全装置安全阀、监视器装置和调压器并联装置,36,安全阀,安全切断阀当出口压力超过允许值时，自动切断燃气通路的阀门。安全放散阀当出口压力出现异常但尚没有超过允许范围前开启阀门放散。不切断管路，能保持不间断供气。水封式、重块式、弹簧式,37,监视器装置,备用调压器2设计出口压力略高于调压器3,38,调压器并联装置,正常工作调压器的给定出口压力略高于备用调压器的给定出口压力。备用线路上安全切断阀的动作压力应略高于正常工作线路上安全切断阀的动作压力。,39,、旁通管,保证调压器维修时不间断供气。燃气通过旁通管供给用户管网压力流量调节通过手动调节旁通管上阀门实现选择旁通管管径根据燃气最低的进口压力和需要的出口压力以及管网的最大负荷进行计算旁通管的管径通常比调压器出口管的管径小23号,40,调压器旁通管的最小管径,41,5、测量仪表,安装目的判断各种装置及设备工作是否正常，主要是压力表。入口安装指示式压力计出口安装自记式压力计自动记录调压器出口瞬时压力，以便监视调压器的工作状况。用户及专用调压室通常还安装流量计,42,四、调压室的内部布置,区域调压室专用调压室箱式调压装置,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。,43,、区域调压室,通常布置成一字形，有时也可布置成形及L形。在区域调压室内不必设置流量计。调压室净高通常为3.23.5m，主要通道的宽度及每两台调压器之间的净距不小于lm。调压室的屋顶应有泄压设施，房门应向外开。调压室应有自然通风和自然采光。室内温度一般不低于0。室内电器设备应采取防爆措施。,44,45,2、专用调压室,专用调压器要安装流量计。选用能够关闭严密的单座阀调压器。安全装置应选用安全切断阀。压力过高、过低都要切断燃气通路。,46,、箱式调压装置,当燃气直接由中压管网(或压力较高的低压管网)供给生活用户时，应将燃气压力通过用户调压器直接降至燃具正常工作时的额定压力。这时常将用户调压器装在金属箱中挂在墙上。,47,