調(diào)壓裝置工藝形式研究

李琦

摘 要：根據(jù)調(diào)壓器不同的類型，分析其結(jié)構(gòu)并對調(diào)壓器的工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，列舉了調(diào)壓器及切斷閥的多種配置方案并闡明各自的優(yōu)缺點(diǎn)，還對調(diào)壓器的主要配套設(shè)備進(jìn)行了說明，對調(diào)壓器進(jìn)行了深入的分析。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨斉?；調(diào)壓器；工藝設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0125-03

Abstract： According to the different types of regulator， the structure of regulator is analyzed and the process design of regulator is studied. Various configuration schemes of regulator and shutoff valve are listed and their advantages and disadvantages are expounded. The main supporting equipment of regulator is also explained. The regulator is analyzed in depth.

Keywords： gas transmission and distribution； regulator； process design

調(diào)壓器是燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，是安全供氣的重要保障。在長途輸管線[1]以及市區(qū)外環(huán)網(wǎng)，使用壓力級別類型較大的燃?xì)夤艿?，市區(qū)內(nèi)部燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)運(yùn)用壓力級別較小的燃?xì)夤艿?。不管使用任何類型的燃?xì)庀到y(tǒng)，保證恒定供氣壓力是安全供應(yīng)燃?xì)獾闹匾Ｕ现?，也是城市建設(shè)中十分重要的一個部分。

1 調(diào)壓器類型研究

一般情況下的調(diào)壓器有直接以及間接作用式兩類。直接作用式調(diào)壓器只通過敏感部件也就是薄膜部分來感知的出口位置壓力的改變情況，然后使用打開或關(guān)閉閥門的方法實(shí)施調(diào)整。敏感元件是傳動位置上接收壓力的部件。使得調(diào)節(jié)閥門轉(zhuǎn)動的力是被調(diào)介質(zhì)。在間接作用類型調(diào)壓器當(dāng)中，燃?xì)獬隹谖恢脡毫Φ母淖冏尣倏v機(jī)構(gòu)動作，接通能源（外部能源，也能夠是被調(diào)介質(zhì)）讓調(diào)節(jié)閥門開啟或閉合。間接作用類型的調(diào)壓器的敏感元件以及傳動元件的受力部件是相分離的。

按照使用種類來進(jìn)行劃分能夠分為區(qū)域調(diào)壓器、專用調(diào)壓器以及用戶調(diào)壓器。按照進(jìn)出口壓力大小進(jìn)行區(qū)分能夠分成高高壓級、高中壓級、高低壓級調(diào)壓器，中中壓級、中低壓級調(diào)壓器和低低壓調(diào)壓器。按整體結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行劃分能夠分為浮筒式及薄膜式調(diào)壓器，后者通過薄膜的類型又能夠分成重塊薄膜式以及彈簧薄膜式調(diào)壓器。

現(xiàn)在實(shí)際工程建設(shè)方面使用的調(diào)壓器類型很多，但都是從直接作用式和間接作用式兩種調(diào)壓器的原理和技術(shù)拓展出來的產(chǎn)品。大多數(shù)城鎮(zhèn)中低壓燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)主要使用自力式調(diào)壓器，下圖簡要列舉自力式調(diào)壓器的的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，自力式調(diào)壓器主要有主調(diào)壓器、指揮器、針型閥及連接管等部位[2]（見圖1）。

2 工藝設(shè)計(jì)研究

調(diào)壓裝置一般有一級或多級調(diào)壓形式。在調(diào)壓裝置工藝設(shè)計(jì)的過程中，首先要確定調(diào)壓器和切斷閥的配置方案，其次根據(jù)設(shè)計(jì)方案中的壓力和流量進(jìn)行設(shè)備選型組裝。

基于新建管網(wǎng)和改擴(kuò)建管網(wǎng)的調(diào)研資料和規(guī)劃方案，整理下游用氣負(fù)荷的工作壓力、流量、重要程度，調(diào)壓設(shè)施的調(diào)壓器及切斷閥可以采取以下多種配置方案：

（1）單臺調(diào)壓器；（2）單臺調(diào)壓器+切斷閥（或雙切斷閥）；（3）工作調(diào)壓器+監(jiān)控調(diào)壓器；（4）工作調(diào)壓器+監(jiān)控調(diào)壓器+切斷閥。

當(dāng)中第（1）種方案可以用在新建或改擴(kuò)建管網(wǎng)出口壓力較小、總量比較小、調(diào)壓器發(fā)生問題時(shí)所造成的影響較小、長時(shí)間有工作人員實(shí)施監(jiān)察或周期性監(jiān)察。此方案的突出特點(diǎn)是調(diào)壓操作起來較為簡單，節(jié)約占地面積和相關(guān)的成本投入，弊端是供氣穩(wěn)定性比較一般，調(diào)壓器產(chǎn)生問題時(shí)會干擾后續(xù)新建或者改擴(kuò)建管網(wǎng)用戶的使用，造成不良的后果。

第（2）種方案能夠使用的范圍較廣，也能夠節(jié)約一定占地面積以及資金的投入，同時(shí)安全性能較高。雙切斷可以用在確保安全供氣的新建或改擴(kuò)建管網(wǎng)方面。此方案不足之處是：如果電壓調(diào)整器不正常，它會迅速停止向下游管網(wǎng)用戶提供氣體。操作人員應(yīng)實(shí)時(shí)檢查電壓調(diào)整器的工作狀態(tài)。如果產(chǎn)生切斷裝置工作的情況，就得在最快的時(shí)間里進(jìn)行分析問題產(chǎn)生的原因，進(jìn)行維修并復(fù)位。

第（3）種方案設(shè)有監(jiān)控調(diào)壓器，能夠使用的范圍相比起方案二而言更廣，只要監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定或運(yùn)行工作人員定期巡檢，出現(xiàn)異常快速處理，就能夠確保下游管網(wǎng)的不間斷供氣。但是，需要注意的是，當(dāng)調(diào)節(jié)器串聯(lián)時(shí)，工作電壓和監(jiān)測電壓調(diào)節(jié)器的容量約為單電壓調(diào)節(jié)器容量的75%。

第（4）種方案調(diào)壓操作比較復(fù)雜，資金的投入也比較多，然而同第（3）種方案相較而言，供氣穩(wěn)定性以及安全性能更好，適合用在壓力較高、流量較大、重要新建或改擴(kuò)建管網(wǎng)。如果檢測系統(tǒng)正常，操作人員檢查到位，解決故障快速，那么這個方案相比起以上的三個方案而言，雖然是比較昂貴的方案但同時(shí)也是最為穩(wěn)定的一個方案[3]。

第（3）、（4）兩種方案均設(shè)有監(jiān)控調(diào)壓器，它大大的增強(qiáng)了供氣的可靠性，監(jiān)控調(diào)壓器實(shí)質(zhì)上是一個應(yīng)急備用調(diào)壓器，當(dāng)主調(diào)壓器異?；虺隹趬毫σ?yàn)橄掠稳細(xì)鈹?shù)值的改變而干擾監(jiān)控調(diào)壓器設(shè)定的介入壓力數(shù)值的時(shí)候，監(jiān)控調(diào)壓器將取代主調(diào)壓器來實(shí)施運(yùn)作，來達(dá)到連續(xù)、穩(wěn)定供氣的效果。監(jiān)控方式可區(qū)分為串聯(lián)式監(jiān)控調(diào)壓器（圖2）和并聯(lián)式監(jiān)控調(diào)壓器（圖3）。

串聯(lián)式監(jiān)控調(diào)壓器構(gòu)造簡單，投資小，并且能確保切斷壓力在工作范圍中，不同于并聯(lián)式監(jiān)測調(diào)壓器一般切斷壓力過高；但串聯(lián)式監(jiān)控調(diào)壓器供氣的可靠性、連續(xù)性不如并聯(lián)式的高，當(dāng)設(shè)備需檢修時(shí)，必須停氣。另外，當(dāng)工作調(diào)壓器出現(xiàn)異常導(dǎo)致出口壓力降低的情況時(shí)，此系統(tǒng)無法正常供氣。因此，串聯(lián)式監(jiān)控調(diào)壓系統(tǒng)一般用于供氣可靠性要求不高的邊緣管網(wǎng)用戶或者工業(yè)用戶，并聯(lián)式監(jiān)控調(diào)壓器一般用于居民管網(wǎng)用戶，和一些如玻璃窯爐及醫(yī)院鍋爐等重要工業(yè)、商業(yè)用戶。

3 配套設(shè)備研究

調(diào)壓裝置不僅只含調(diào)壓器，還涵蓋了圍繞燃?xì)鈮毫Φ淖兓捌湫?yīng)而必須配置的預(yù)處理設(shè)備，預(yù)處理設(shè)備主要包括過濾及補(bǔ)償節(jié)流降溫預(yù)熱；也包含了為保證系統(tǒng)安全、安靜、可靠運(yùn)行而設(shè)置的降噪、超壓切斷、放散及必要測量和控制儀表。

3.1 氣體的過濾及分離

在各級管網(wǎng)中，由于施工、檢修等各種原因造成燃?xì)饨橘|(zhì)夾帶固體雜質(zhì)或者液體是不可避免的，而這些雜質(zhì)和液體一旦進(jìn)入調(diào)壓、計(jì)量等精密設(shè)備時(shí)，必然會影響設(shè)備的正常運(yùn)行及使用壽命。為此，調(diào)壓設(shè)備前均需設(shè)置固體或液體雜質(zhì)的捕捉和收集裝置。

在調(diào)壓器的上游，根據(jù)每個調(diào)壓器廠家的要求，一般選用精度為5～100μm 的過濾器，形式有兩類，即填料式和濾芯式，濾芯式過濾器如圖4所示。

過濾器通?？捎烧{(diào)壓器廠家配套供貨，在選擇過濾設(shè)備時(shí)必須分析最不良的使用情況，所謂的不良狀況的意思就是流量最大，進(jìn)口壓力值最低的情況符合過濾、出口壓力的要求。對過濾器而言，必須安置差壓指示裝置，來分析過濾器材的污染情況來達(dá)到適時(shí)更換的目的。過濾分離設(shè)備開啟位置的安置應(yīng)該要方便保證工作人員在開啟時(shí)無風(fēng)險(xiǎn)，對集液器而言，設(shè)備上面應(yīng)當(dāng)安置手動或者自動的排放部件，在某些時(shí)候可以再安裝一個廢液收集設(shè)備。

3.2 節(jié)流降溫預(yù)熱

天然氣節(jié)流降壓的過程會產(chǎn)生湯姆遜效應(yīng)，有些高壓調(diào)壓站，天然氣壓降可能會超過4.0MPa，即溫降也會超過16℃。若當(dāng)調(diào)壓器上下游，即舊管網(wǎng)和新建、改擴(kuò)建管網(wǎng)之間壓降較大，應(yīng)結(jié)合上游進(jìn)氣溫度、下游管道、設(shè)備材料的選用決定在是否在調(diào)壓器前增設(shè)換熱裝置，將天然氣溫度一般補(bǔ)償至5℃左右，換熱裝置主要有電伴熱和熱水換熱，前者設(shè)置簡單，投資小，一般用于小流量的CNG減壓撬；后者投資大，但補(bǔ)償能力大，需設(shè)置專門的鍋爐房或水套爐。

3.3 超壓切斷、放散及必要測量和控制儀表

超壓切斷閥加超壓放散閥是目前調(diào)壓設(shè)施普遍采用的一種安全裝置組合方式。

超壓切斷閥是調(diào)壓設(shè)施的第一安全裝置，通常設(shè)于調(diào)壓器上游，由控制器、開關(guān)器伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成，信號管與調(diào)壓器出口管路連接，在正常工況下常開。

超壓放散閥是調(diào)壓設(shè)施的第二安全裝置，通常設(shè)于調(diào)壓器下游，排放量一般為出口管段最大流量的1%～5%，其作用是在非故障引起的調(diào)壓器出口壓力升高的情況下，排出氣體泄壓，待壓力回穩(wěn)后關(guān)閉放散閥，以避免超壓切斷閥誤動作而切斷調(diào)壓線路；當(dāng)調(diào)壓器真正故障發(fā)生時(shí)，由于超壓放散閥的開啟不足以泄壓，調(diào)壓器下游管網(wǎng)繼續(xù)升壓，當(dāng)升壓至超壓切斷閥的設(shè)定壓力時(shí)，超壓切斷閥迅速動作并切斷氣流，待調(diào)壓器故障排除后手動復(fù)位。

同時(shí)，根據(jù)調(diào)壓裝置的規(guī)模、重要程度，調(diào)壓設(shè)施的上、下游管路分別設(shè)有相應(yīng)的現(xiàn)場溫度、壓力儀表、閥位顯示及溫度、壓力、閥位遠(yuǎn)傳，以方便現(xiàn)場操作及遠(yuǎn)程控制。

3.4 旁通管

為了確保在調(diào)壓器維修的情況下保持持續(xù)供氣的效果，可以在調(diào)壓站內(nèi)安裝旁通管[4]。燃?xì)馔ㄟ^旁通管提供用戶時(shí)管網(wǎng)的壓力以及流量是依靠手動調(diào)控旁通管上的閥門來達(dá)到的。對高壓調(diào)壓裝置而言，為了方便調(diào)節(jié)，一般在旁通管上安裝兩個供工作人員操作的閥門。

挑選旁通管的管徑的時(shí)候，得依靠燃?xì)庾钚〉倪M(jìn)口壓力數(shù)值以及需要的出口壓力和新建、改擴(kuò)建管網(wǎng)的最大負(fù)荷實(shí)施測算。旁通管的管徑一般是比調(diào)壓器出口管的管徑小2～3號。

4 結(jié)束語

燃?xì)廨斉潴w系屬于綜合性的系統(tǒng)，其能夠保證向用戶輸送燃?xì)獾倪^程中既經(jīng)濟(jì)方便又安全穩(wěn)定，達(dá)到給用戶帶來便利的同時(shí)也沒有相關(guān)的安全隱患。在穩(wěn)定方面，調(diào)壓器是燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將上游壓力減低到一個穩(wěn)定的下游壓力，是安全供氣的重要保障。因此，對調(diào)壓裝置運(yùn)行工藝形式研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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