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燃氣調壓�
閱讀�16351時間�2010-09-10 16:43:09

  燃氣調壓�(gas pressure regulator)俗�減壓�,是通過自動改變�(jīng)調節(jié)�的燃氣流量而使出口燃氣保持�(guī)定壓力的設備,通常分為直接作用式和間接作用式兩種�

直接作用式調壓器

  由測量元件(薄膜�、傳動部件(閥桿)和調節(jié)機構(閥門)組�。當出口后的用氣量增加或進口壓力降低�,出口壓力就下降,這時由導壓管反映的壓力使作用在薄膜下側的力小于膜上重塊(或彈簧)的力,薄膜下�,閥瓣也隨著閥桿下移,使閥門開大,燃氣流量增�,出口壓力恢復到原來給定的數(shù)值。反�,當出口后的用氣量減少或進口壓力升高�,閥門關小,流量降�,仍使出口壓力得到恢復。出口壓力值可用調節(jié)重塊的重量或彈簧力來給定。小型液化石油氣減壓閥和用戶調壓器都是直接作用式��

間接作用式調壓器

  它由主調壓器、指揮器和排氣閥組成。當出口壓力p2低于給定值時,指揮器的薄膜就下降,使指揮器閥門開啟,經(jīng)節(jié)流后壓力為p3的燃氣補充到主調壓器的膜下空�。由于p3大于p2,使主調壓器閥門開大,流量增加,p2恢復到給定�。反�,當p2超過給定值時,指揮器薄膜上�,使閥門關閉。同�,由于作用在排氣閥薄膜下側的力使排氣閥開�,一部分壓力為p3的燃氣排入大�,使主調壓器薄膜下側的力減小,又由于p2偏大,故使主調壓器的閥門關小,p2也即恢復到給定值。燃氣儲配站、區(qū)域調壓站和大型用戶專用調壓站,基本上都采用間接作用式調壓�。我國使用液化石油氣的熱水器和煤氣灶安全使用的燃氣壓力均�2800Pa,瓶裝液化石油氣鋼瓶內煤氣壓力一般有4kg,通過鋼瓶前的減壓閥將煤氣壓力降到0.028kg(即2800Pa)后供熱水器或煤氣灶使用�

薄膜結構對調節(jié)特性的影響

  薄膜在燃氣調壓器中的作用是作為敏感元件感測燃氣壓力的變化,并將其與給定值比�,從而驅動執(zhí)行機�,帶動調節(jié)機構調節(jié)燃氣調壓器的出口壓力。燃氣調壓器主體中的薄膜結構根據(jù)薄膜的數(shù)量可分為單薄膜結構和雙薄膜結構兩��

  1 單薄膜結構壓力特�

  單薄膜燃氣調壓器的結構一般如�1所示,圖中P0為薄膜上方腔體內空氣壓力,單位為Pa,取大氣�。閥桿受力平衡關系式為:
p1A1+G+Ks=p2A1+p21A2 (1)式中:p1——調壓器入口燃氣壓力,Pa�




  �1 單薄膜結構   
  A1——閥瓣受力面�,簡化取閥口面積,m2�
  G——活動組件總重量,N�
  K——彈簧剛�,N/mm�
  s——彈簧壓縮量,mm�
  p2——調壓器出口燃氣壓力,Pa�
  P21——薄膜下方腔體內燃氣壓力,Pa;取p21與p2相等�
  A2——主薄膜有效面積[1],m2�
  當p1波動Δp1時,假定閥桿在不移動的條件下能保持平衡[2],引起p2的波動Δp2應滿足下式:(p1+Δp1)A1+G+Ks=(p2+Δp2)(A1+A2) (2)   
  �(2)與式(1)兩邊相減得:Δp1A1=Δp2(A1+A2) �





  雖然薄膜有效面積A2遠遠大于閥口面積A1,上式中Δp2/Δp1為一較小的數(shù),但由于燃氣入口壓力p1通常遠遠高于燃氣出口壓力p2,所以人口壓力波動對出口壓力的影響仍會很�。這是因為單薄膜結構對于入口壓力波動的影響沒有消除,是通過入口壓力波動引起的出門壓力變化再進行調節(jié),降低了調節(jié)的效率和精度�

  2 雙薄膜結構壓力特�

  為減小入口壓力波動對出口壓力的影�,可采用雙薄膜的結構,即在燃氣人口增加一個平衡薄膜,結構如圖2所��





  �2 雙薄膜結�   
  此時閥桿的受力平衡關系式�?yōu)�?BR>  p1A1+p21A3+G+Ks=p2A1+p21A2+p1A3   
  同樣取p21=p2,整理得�
  p1(A1-A3)+G+Ks=p2(A1+A2-A3) (3) 式中:A3——平衡薄膜的有效面積,m2�
  此時,若p1波動Δp1,仍設在閥桿不移動時引起p2波動Δp2,則有:
  (p1+Δp1)(A1-A3)+G+Ks=(p2+Δp2)(A1+A2-A3) (4)   �(4)與式(3)兩邊相減得:
  Δp1(A1-A3)=Δp2(A1+A2-A3)   整理得:





  對于雙薄膜結�,由上式可以得出這樣的結論:平衡薄膜的有效面積與閥口面積相差越小、主薄膜的有效面積越大,在入口燃氣壓力波動出�(xiàn)�,出口壓力的波動越小�
  以上分析是在閥桿平衡不被打破的條件下進行�,實際上當p1,p2波動�,閥桿的受力平衡將被打破,在燃氣壓力和彈簧彈力的綜合作用�,閥桿將移動,彈簧壓縮量s將發(fā)生變�,進一步影響p2,直至在新的條件下重新建立平��

  3 單薄膜結構和雙薄膜結構流量特�

  雖然雙薄膜結構對于降低入口壓力波動對出口壓力的影響很有效,但由于平衡薄膜抵消了一部分出口壓力作用于主薄膜上的�,所以這種結構對于調節(jié)用戶流量改變引起出口壓力變化的能力有所下降�
  例如當入口壓力p1不變,輸出流量q1增加Δqv�,使出口壓力p2下降Δp2,彈簧壓縮量s減少Δs�
  對于單薄膜結�,閥桿受力平衡關系式由式(1)�?yōu)椋簆1A1+G+K(s-Δs)=(p2-Δp2)(A1+A2) (5) �(5)與式(1)兩邊相減得:






  為簡化計�,假定閥瓣位移量與流量變化成線性關�,即:Δs=ηΔqv (6) 式中:η——系�(shù)�
  則:





  對于雙薄膜結�,閥瓣的受力平衡關系式由�(3)�?yōu)椋簆1(A1-A3)+G+K(s-Δs)=(p1-Δp2)(A1+A2-A3) (8)   �(8)與式(3)兩邊相減得:






  同理,將�(6)代入上式得:





  由式(7)與式(9)可看出:雙薄膜結構因用戶流量改變引起出口壓力的變化增�,使雙薄膜結構的調節(jié)能力有所下降,但下降程度不大�
  對于雙薄膜結構可得出結論:主薄膜的有效面積越�,彈簧的剛度越小,在用戶流量改變時,出口壓力的波動越��

  4 � �

  雙薄膜結構具有更好的壓力調節(jié)特性,但流量調節(jié)特性略有削�。通過減小平衡薄膜的有效面積與閥口面積的差,加大主薄膜的有效面積,減小彈簧的剛�,可以獲得優(yōu)良的調節(jié)效果。當�,主薄膜的有效面積要受到安裝尺寸的限�,不能過�;彈簧的剛度不能過小,否則不能在有效的壓縮范圍內�(wěn)定地工作�

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