间接作用式调压器(穆1)
四年级 记叙文 3118字 1254人浏览 qinsunan

标题:浅谈间接作用式调压器的作用原理和设计原理

及国内外常见产品的结构性能优缺点对比分析

前言:

调压器是燃气输配系统中最核心的设备之一。调压器又分为直接作用式和间接作用式两种。

我们在前一篇论文中探讨了直接作用式的结构原理以及国内外常见的直接作用式调压器结构对比,优缺点比较。今天我们同样来浅谈间接作用式调压器的作用原理、设计原理和各型调压器结构分析对比。

由于间接作用式调压器结构复杂,相对理解困难一些。因此,本篇文章尽可能用更浅显的文字来说明,而避开更多的专业术语堆砌。

目录 1:调压器设计的核心是什么

2:间接作用式调压器的工作原理

3:间接作用式调压器的设计原理

4:指挥器的放大增益倍数的意义

5:与直接作用式的力作用放大的比较

6:国内外常见间接作用式调压器的结构、性能、优缺点对比

一:调压器工作和设计的核心是什么

调压器,简单的说就是把燃气压力降低,且要保证进口压力波动和流量变化时,出口压力在精度范围内稳定不变。

压力降低靠的是节流效果。简单的说,就是流体从小口径的管道流向大口径的管道,那么压力会降低。(配图)

出口压力恒定不变,简单的以直接作用式为例来归纳,靠的是反馈机构,将出口压力反馈到皮膜下方,靠弹簧的稳定作用,适当改变阀口开度,从而调节进口压力到出口端的多少,来控制出口压力的稳定。(配直接作用式的图)

例如:出口压力P2下降,皮膜下方的出口压力降低,那么弹簧力往下运动,引起阀口开度增大,前压更多的补充到后压,让出口压力P2上升。这样刚开始下降,后来上升,就实现了出口压力恒定。

反之出口压力P2上升,同理。

由此我们得出调压器工作的核心:

一:减压,且稳压。

二:关闭性能。当气流停止流动时候,阀口前面是高压,阀口后面是低压,要靠阀口和阀口垫实现完全密封。

那么调压器设计的核心就是:

一:通过各种设计提高精度。

二:通过各种结构,更有效的实现关闭。

本篇文章后面的论述无不是围绕以上两个核心来展开的。

二:间接作用式调压器工作原理

探讨之前,必须先看看直接作用式调压器的原理。

直接作用式结构简单。这里我们可以不难的得出结论,通过皮膜的加大,作用杠杆力臂的加大(常见的楼栋调压箱是1:4),更轻巧的调压弹簧,更小的阀口,可以得到高进口压力,低出口压力。还可以得出一个结论,就是出口压力P2的改变,ΔP2,就是一个微小的改变,通过大皮膜,杠杆,小弹簧,小阀口,在阀口处得到一个更大的力的放大。

这就是我们在间接作用式调压器要提到的指挥器的增益比。(因为指挥器就是一个直接作用式的调压器)。

再来看为什么要用间接作用式调压器。

在高压,大流量的场合中,直接作用式调压器就力不从心了,原因之一就是出口压力变化了,这个变化量的大小,经过力的放大(但是这个放大倍数远远不够),导致这个力量仍然远远不能驱动调压器的主阀瓣运动。

回到刚才我们说的调压器工作的核心:

1:稳压精度高,需要出口压力的变化很小,即ΔP2很小,也能敏感的驱动阀瓣运动。 2: 关闭性能。进口压力越高,阀瓣关闭,需要更大的力量。流量越大,阀口越大,关闭需要更大的力。实际上,关闭时,也是出口压力在变化,在升高,即关闭压力ΔP2=Pb-P2。

这两个核心,都要求出口压力的变化很小,即ΔP2很小,照样能够让阀瓣运动。 直接作用式的放大倍数不够,因此,间接作用式调压器应运而生。因为指挥器的放大倍数很大了。

间接作用式调压器经常使用在中高压,大流量场合(如城市门站,长输配气站等),间接作用式调压器是通过指挥器,将出口端的反馈信号放大后,来改变主阀的驱动载货,使阀芯的位置改变实现对出口压力的调节。

间接作用式调压器常见类型有两种

1:双向控制指挥器(配原理图和实物图)

这个结构按照国外文献介绍,叫做双向控制指挥器间接作用式调压器。(加备注) 简单的理解,比如,出口压力P2下降,ΔP2很小,不足以直接驱动主阀阀瓣运动。但是通过指挥器,P2下降,造成PL 增大。而PL 增大和P2下降,都是让主阀阀芯向同一个方向运动。相当于起到了推波助澜的作用。这样ΔP2即使很小,也可以让阀芯运动,调节精度和流量了。

注意图中有一个固定节流器。后面会继续探讨他的作用。

2:卸载式指挥器

这个结构按照国外文献介绍,叫做卸载式指挥器间接作用式。(加备注)

简单的理解,比如,出口压力P2下降,ΔP2很小,不足以直接驱动主阀阀瓣运动。但是通过指挥器,P2下降,造成PL 下降。注意这时候前压P1通过固定节流器传过来的气体,补充不够PL 的下降。而PL 下降,会导致主阀的皮膜打开,导致前压进入到后压,这样又可以导致出口压力P2上升,这样,就起到了稳压的作用了。

注意,这种结构的调压器,阀瓣的运动,也就是一层可动的隔膜的运动,是直接取决于P1和PL 的相对大小来决定的。

目前间接作用式的调压器指挥器结构都不出这2种形式。各家厂家各种类型,无非是围绕这2种结构形式,把每个环节做得更好,来提高精度罢了。后面会以实际案例来讨论各家是如何发挥的。

三:间接作用式调压器的设计原理

从前面的讨论就可以得出间接作用式调压器的设计原理了

1:指挥器需要高的增益。即力的放大倍数要足够大到带动阀芯运动。高压大流量调压器阀芯阀瓣本身的重量,和运动阻力,已经不是直接作用式调压器能够克服的了。

2:阀瓣完全关闭的时候,橡胶变形的需要的力量,与介质压强有关,与阀口的刃口形状有关,与阀口的大小有关,与橡胶性质有关(暂不讨论非橡胶的阀瓣)。与运动部件的本身自重有关。这个力可以通过实验模拟测出。

3:高增益同时会导致频发启动。所以引入了一个可调节增益的装置。见图。

4:更高精度的指挥器,往往是二级直接作用式的调压器。目的是将前压的波动更降低了。比较而言得到了一个更稳定的指挥器的进口压力。

5:双向控制指挥器结构中有一个较小的固定节流器,为了获得更高精度,有厂家将此固定节流器用一个直接作用式调压器来代替。

四:各种指挥器的分析对比。

国内使用的间接作用式调压器主要有EZR 、AFV 、N 型(1098)和FL 几种

以下分别简述其工作原理:

1、 EZR 将前压通过微留阀截留后导入使阀关闭的皮膜一端形成工作载货在指挥器的调

节下该工作载货与主阀弹簧共同作用下的皮膜与另一端的前压形成平衡,后压变动时在指挥器控制下工作载货发生相应变化达到平衡时出口压力维持到设定值

2、 AFV 将前压通过微留阀截留后导入阀体和皮膜套形成的空间内形成工作载货在指

挥器的调节下该工作载货与皮膜套内的前压形成平衡,后压变动时在指挥器控制下工作载货发生相应变化达到平衡时出口压力维持到设定值。

3、 N 型调压器为双作用式调压器,前压通过指挥器调节后输入到使主阀关闭皮膜的一

端形成工作载货与皮膜另一端的后压接主阀弹簧形成平衡,后压变动时在指挥器控制下工作载货发生相应变化达到平衡时出口压力维持到设定值。该调压器出口端有一微留阀,调节该阀可该善调压精度。

双作用式调压器及后压同时作用与指挥器皮膜与主阀皮膜上出口压力的变动在两者同时产生影响故比EZR 、AFV 调压器精度更高

4、FL 型调压器以为双作用式调压器,前压首先通过一平衡阀(相当与减压阀)输出一个稳定的压力进入指挥器,经指挥器调节后输出工作载货到使主阀关闭皮膜的一端与皮膜另一端的后压及主阀弹簧形成平衡,后压变动时在指挥器控制下工作载货发生相应变化达到平衡时出口压力维持到设定值。该调压器出口端有一微留阀,调节该阀可该善调压精度。FL 以为双作用式调压器同时引入平衡阀屏蔽了前压的波动的影响所以他的调压精度

更高

二、4种调压器主阀结构比较

AFV 和EZR 主阀阀芯为非平衡式结构。 N 型和FL 主阀阀芯为平衡式结构。