燃气调压器工作原理解读

燃气调压器工作原理解读

燃气调压器工作原理解读

——台州燃气设计研究所姚世航

台州——美丽富饶的城市，位于东海之滨介于宁波和温州之间。城市共分为3个行政区，即椒江、路桥、黄岩。椒江区为台州市行政中心驻地。自市政府从临海搬迁至椒江以来，特色工业园区及各开发区商住楼均拔地而起，老区改造也进行的如火如荼。随着椒江城区的发展，城市燃气管网的建设也紧随其后，自始建起至今城市燃气管网已覆盖全区大半地区，输配系统已具备一定的规模，其工艺流程为：门站——高压管道——中压管网——用户。

从以上流程可以看出，任何一段都有供气压力的变化，而最贴近用户生活的就是“中压管网——用户”这段。

民用燃气调压设施是城市燃气中压管网通往用户燃气用具的重要桥梁，它的设计合理与否直接影响到用户的用气质量与燃气经营单位的经济。燃气调压设施更是城市燃气输配系统的主要组成部分，是管网系统稳压和调压的重要设施。调压设施的任务是按运行要求和设计规定将上一级输气压力降至下一级压力，当系统负荷发生变化时保持调压后的输气压力稳定在运行设计要求的范围内。燃气调压设备大致可以分为四种：①调压站、②调压柜、③调压箱、④单户调压器。

在今天的城市中，人口密集、高楼林立、寸土寸金，在这种环境下由于调压箱体积小、重量轻、安全性及可靠性高、安装方便等优势，使其在四种调压设备中脱颖而出。调压箱是将中压燃气管网内的燃气压力降至适合用户燃具所使用的压力的调压设备，也是四种调压设备中最贴近用户生活的一种。也正是因为如此，调压箱的选型就变得至关重要。这就需要燃气管道设计、施工、维护人员对调压箱要有充分的了解并熟知其工作原理。采用调压箱后的优点：可以减少管路材料消耗。充分利用天然气自身的压力，节约能源。调压箱一般紧邻用气建筑设，低压管段短，压力损失小，且用气压力稳定。

调压箱一般由感应装和调节机构组成。感应装的主要部分是敏感元件（薄膜、导压管）等，出口压力的变化是通过薄膜使节流阀移动。调节机构是各种形式的节流阀。敏感元件和调节机构之间用执行机构相连。调压箱大致可分为两种：①直接作用式调压箱，②间接作用式调压箱。直接式调压箱是指：只依靠敏感元件（皮膜）所感受的出口压力的变化移动阀门进行调节，不需要利用外部能源。间接式调压箱是指：通过外力或能源作用，移动阀门调节压力。目前台州市椒江区所使用的调压箱均为直接式调压箱且为二级调压，即燃气经第一级降压后压力已基本稳定在一定的范围之内，第二级调压器就在变化范围很小的进口压力下工作，因此，燃气经第二级调压器后出口压力就稳定在较高的精度范围之内，从而保证了整个调压器具有较高的调压精度。

调压器的工作原理如下：

调压器为两级平衡作用式调压器，其中阀门（调节机构）与阀杆（执行机构）与皮膜（调节机构）之间相互串联，作用在调压器皮膜上的力有三个：进口压力P1、工作弹簧力F、一级出口压力P2,工作时三力相互平衡。（见附图）

一级调压器是直接作用式调压器，其工作过程如下：当出口处的用气量增加或进口压力P1降低时，燃气出口压力P2下降，造成皮膜上下压力不平衡，此时皮膜受弹簧作用力F推动下降，同时带动阀杆使阀门开大，燃气流量增加，使压力恢复至平衡状态。反之，当出口处用气量减少或入口压力P1增大时，燃气出口压力P2升高，此时皮膜克服弹簧作用力F上升，同时拉动阀杆使阀门关小，燃气流量减少，又逐渐使出口压力恢复到原来状态。二级调压器也是一个直接作用式调压器，其工作原理和工作过程与一级直接作用式调压器相同。经过调压器的二级调压，无论用气量及入口压力如何变化，调压箱总能自动保持稳定的供气压力。

此外，调压箱还具有过高压保护系统，该保护装设在调压箱一级入口之前，该系统在安装调试前是关闭的，在工作时，将第二级调压后的出口压力引入导阀作为紧急切断的控制压力，当第二级出口压力超出设定值时，导阀内的膜片向外运动，卡在阀杆凹槽内的钢珠脱出，阀杆在弹簧力的作用下运动并关闭燃气通道，停止对下游的供气。

在提倡低碳生活和绿色环保的今天，作为绿色能源的天然气产业已得到了国家的大力支持，东海气田的开发、西气东输的建设会更加带动台州市燃气产业的发展，在产业高速发展的同时也会有大量的调压设备涌现，这就需要我们设计人员更加严格的要求自己，多看、多听、多学使自己所学的知识得到升华。能在众多的设备中挑选出最合适的产品来保证工程质量、降低投资成本，从而也更好的保证广大人民群众的生命财产安全。

参考文献：广东燃气《压力遥调系统在燃气输配中的应用》201*.03

《各种民用天然气调压方式的适用性》韩朝晖

扩展阅读：燃气调压器工作原理

燃气调压器工作原理

燃气调压器（gaspressureregulator）俗称减压阀，是通过自动改变经调节阀的燃气流量而使出口燃气保

持规定压力的设备，通常分为直接作用式和间接作用式两种。

直接作用式调压器工作原理图

图1

直接作用式调压器（如上图1），该调压器中调压弹簧作用的力直接作用在皮膜上,通过调节弹簧的压缩长度来调节出口压力。皮膜上腔是调压弹簧，下腔气压来自调压器出口端气压（P2），弹簧的作用力是通过下腔气压（P2）来平衡的,当用户用气量增大时，出口压力下降，同时皮膜下腔内压力降低，由于调压弹簧的作用，皮膜向下移动，并通过阀杆带动阀瓣向下移动，使调压器阀口开度增大，出口压力增加，平衡弹簧的作用力，从而保证用气。当出口用气量减小时，其作用与上述过程相反；当出口停止用气时，阀瓣还处于打开状态，由于进出口压差的原因，出口端气压上升，皮膜下腔内压力增加，带动阀杆及阀瓣向上运动，直到阀瓣和阀口成关闭状态，此时，出口端气压保持稳定。进口气压（P1）分别作用在调压器的平衡皮膜和阀瓣上，P1作用在两个相反的方向，从而消除进口气压的波动对出口压力的影响。平衡直接影响关闭性能，当进口气压向上的力小于向下的力时，关闭压力增加；反之，则相反。

间接作用式调压器工作原理图

图2

间接作用式调压器，由指挥器和主阀两部份组成（如上图2）。启动时调节指挥器控制弹簧，使指挥器阀口打开，P1经该阀口节流降压成为负载压力P3，P3作用在大皮膜上，经顶杆传递使主弹簧压缩，主阀口被打开，输出气流P2，同时P2又反作用在大皮膜和指挥器皮膜上使主阀口和指挥器阀口呈关闭趋势。调节指挥器控制弹簧，将P2调至设定值，此时P2和主弹簧作用在大皮膜上的力与P3作用在其上的力处于平衡状态；以及P2和指挥器控制弹簧作用在指挥器皮膜上的力也处于平衡状态；P1流进指挥器的气流量与经指挥器节流开关流出的气流量一致，指挥器阀口、主阀口开度一定，输出P2稳定。当下游负载增大P2降低时，平衡被破坏，指挥器阀口、主阀口开度增大，流量增大，P2升高到设定值，调压器又处于平衡状态；当下游

压力P2升高时，其调压过程与之相反。

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