没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
基于控制燃气压力的调压器设计.doc
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 110 浏览量
2023-06-24
23:16:07
上传
评论
收藏 9.56MB DOC 举报
温馨提示
试读
34页
基于控制燃气压力的调压器设计.doc
资源推荐
资源详情
资源评论
基于控制燃气压力的调压器设计
第1章绪论
1.1课题的背景和意义
(1)课题的背景
目前我国已经建立起了相当规模的燃气输配管网,燃气管网在整个燃气工程
中起着承上启下的作用,连接着气源和用户,构成整个燃气系统的技术框架。在
长输管线和城市外环网,采用较高压力级制的燃气管道:城市市区内燃气输配管
网采用较低压力级制的管道。无论采用哪种形式的燃气系统,保证供气压力稳定
都是安全供应燃气最重要的指标之一。调压器是燃气输配系统中的关键设备,是
安全供气的重要保障。当调压器的入口压力变化,或其出口用气量变化时,调压
器能自动地控制出口压力,使之符合给定的压力值,并在规定的允许稳压精度范
围内变化。但是在实际运行中,管网会产生各种各样的扰动,这些扰动会影响调
压器的稳定性造成其出口压力的波动。如果出口压力波动幅度较大,响应过程较
长,超过调压器后燃气表和用气设备的耐压极限,可能导致火灾、中毒和其它事
故,引起设备燃烧不正常,使用气设备的热效率降低,引起过多的不完全燃烧,
致使燃烧产物中出现过多的一氧化碳等有害气体甚至造成断火、脱火、爆炸、中
毒等事故。
(2)课题的意义
目前,世界上一些发达国家的调压器生产厂家有自己的专利和实验条件。而
我国燃气调压器正面临着需求量大、设计制造研究少的局面,这与正在飞速发展
的我国以及世界燃气大形势是极不相称的。加强燃气调压器的设计工作,对于发
展我国燃气事业,节省投资,有着非常重要的意义.
稳定性能好的调压器在受到外界压力、流量扰动时能迅速地将出口压力稳定
在允许的范围内。应用于大型输配气管网及CNG、LNG燃气汽车发动机的调压器稳
定性要求更高。加强燃气调压器的设计工作有利于我国燃气事业的发展。燃气调
压器的国内外研究现状国内外对调压器的静态性能特性研究得较多,目前的调压
器生产商提供的说明书中都附有调压器的静态特性曲线。这就要求我们加快研究
速度使国内外快速接轨。
1.2燃气设备国内外现状
我国的燃气事业起步较西方发达国家晚,国内的很多燃气设备公司都是与国
外公司合作,采用国外的调压器主体,根据国内用户的要求装配成套设备,对于
调压器动态特性的研究比较少。但是,国内在航空航天领域中对流体传动系统的
减压阀做的研究为本课题提供了一定的参考价值。因为减压阀在原理上和燃气调
压器具有一定的相似性,都是压力较高的气体经过节流变成低压。当气源压力、
执行机构的负载或是下游流量发生变化的时候,都要求调节设备具有自动保持出
口压力稳定在某个范围内的能力。
国外的调压器的研发主要集中在几个大型的企业,主要有美国的费希尔
(FISHER),意大利的塔塔里尼(TARTARINI),法国的斯伦贝谢
(SCHILUMBERGER),此外法国燃气公司(GASDEFNCE)对燃气调压器的动态特性
作了大量的研究工作。
(1)早在七十年代,美国的Lee.飘F.Z和Bonner.J.A就对气体调压器
进行了动态分析和仿真,他们先用实验测试估计了一些主要参数以确保物理模型
的精度,将一种调压器在一定的安装条件和运行条件下进行测试。同时他们进行
了数字仿真,但由于当时计算机发展水平的限制,他们对模型进行了大量的线性
化处理。
(2)九十年代美国Fisher控制研究所的Earned,Wiiiiam H.重点研究了
引起调压器不稳定特性的诸多因素。他的研究成果重点不在用数学方法描述调压
站的自动控制系统,而是根据实际设计、运行经验,分析了引起燃气输配系统中
导致调压器出口压力波动的因素。
(3)北京航天动力研究所通过建立减压阀充填过程动态数学模型,进行非
线性仿真计算,得出减压阀中各腔压力响应特性,进而用过渡时间及超调量分析
减压阀的稳定性。
(4)法国燃气公司对燃气调压器进行动态模拟仿真。他们的研究中将调压
器及其前后的管段、元件看作一个大的系统,然后分成若干各个子系统分别建立
模型。系统中的控制命令有:上游气体压力和温度,辅助调压器的弹簧设定,以
及下游的阀门开度。研究中将整个调压器模型看成一个复杂的各个模型的有机综
合:包括主调压器、辅助调压器、腔室、阀门等。然后运用软件ALLAN.Simulation
进行计算。最终改善调压器的控制过程,即定义一个运行工况使得调压器在某个
扰动下可以将出口压力维持在足够小的稳压精度范围内。
1.3燃气调压器简介
燃气调压器是液化石油气安全燃烧的一个重要部件,连通在钢瓶和炉
具之间.调压器不仅能把瓶内的高压石油气变为低压石油气(从 980MPa 降
至 100MPa 左右),还能把低压气,稳定在适合炉具安全燃烧的压强范围
内.即做到经它输出的石油气,在炉具火孔处的气压,随地随时地比外界
大气压值大 2940Pa 左右,因此实际上调压器是一种自动稳压装置.人们习
惯地把它称为减压器,是只注意到了它降压的功能,而忽视了它稳压的本
领.调压器整个设计之巧妙精细,正是表现在它的稳压本领方面.下图是调
压器的结构图,它主要由手轮、进气管、上阀盖、下阀盖、橡皮膜、进气
喷嘴、阀垫、一个小杠杆、出气管等零部件组成.调压器中间是一块圆形
的橡皮膜,它把调压器分为上下两个气室.上气室内有一弹簧,上端连着
调节螺盖,下端连着橡皮膜.在上阀盖边沿处有一个直径为 0.8mm 的小孔,
使上气室与外界相通,此孔形象地称为呼吸孔.下气室中有一个精黄铜制
成的杠杆,总长为 5cm 左右,转动性能非常灵敏.杠杆右端与橡皮膜中心
连接在一起,左端粘着阀垫,紧扣在进气喷嘴上,对喷出的高压石油气产
生阻尼作用.此杠杆左右两端离支点距离为左短右长,是不等臂杠杆.其
表现特点为:对杠杆右端作用力的微小变化,势必使杠杆左端的作用力产
生一个较大的变化.在原理上讲,实现了对力的放大;在效果上讲,增加
了对高压气的阻尼作用.
燃气调压器工作原理图 :
1.4. 燃气调压器的性能要求及相关标准
性能要求
由于设计生产条件的制约,燃气调压器即使是在稳定工况下工作也会偏离设
定值,在动态过渡过程中当负荷流量或进口压力发生变化时出口压力也会发生波
动,这是不可避免的情况。设计制造调压器时应尽量满足以下性能要求:
(1)定压精度高。要求调压器输出压力波动小,即当输入压力、输出流量
等因素发生变化时,其输出压力的静态偏差要足够小。
(2)动态稳定性好。当调压器的输入压力、输出流量等因素产生突变时,
调压器必须保持动态稳定性。响应时间要短,灵敏度要高,出口压力波动幅度要
小。
(3)调压器的过流范围要大,能适应各种流量的工况。
(4)调压器在较大输入压力范围下,能保持输出压力的稳定。
相关标准
国内外的有关调压器的标准对其性能参数做出了相关的规定,相关的标准有
国标的CJ274—2008《城镇燃气调压器》.《城镇燃气调压器》规定了城镇燃气
(人工煤气、天然气、液化石油气和液化石油气混空气等)输配系统用的燃气调
压器(以下简称调压器)的术语和定义、分类和标记、结构与材料、技术要求、
试验方法、检验规则、标志、标签、使用说明书以及包装、运输、储存等。
1.5 本章小结
本章介绍了课题的背景,简要介绍了调压器的种类和结构、相关标准、国内
外研究现状。
第2章 燃气调压器的方案选择
通常调压器分为直接作用式和间接作用式两种。直接作用式调压器依靠敏感
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。间接作用式调压器乎,燃气出口压力的变化使操纵机构
(例如指挥器)动作,接通外部驱动装置使调节阀门移动。间接作用式的敏感元
件和传动装置的受力元件是分开的。
2.1直接作用式调压器
1. 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。
直接作用式调压器的优点:结构简单,反应速度快,成本少。缺点;调压精
度低,压力控制范围小,流通能力低。用于小型区域调节,公矿企业等。
2.2 间接作用式调压器
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,
剩余33页未读,继续阅读
资源评论
老帽爬新坡
- 粉丝: 83
- 资源: 2万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功