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燃?xì)庹{(diào)壓器選型計算說明書

  • 發(fā)布日期:2014-12-23      瀏覽次數(shù):2346
    •                              燃?xì)庹{(diào)壓器選型計算說明書

                                    上海申弘閥門有限公司
      一、調(diào)壓器出口法蘭處的速度
      調(diào)壓器出口法蘭處的速度,即等于調(diào)壓器后端管道流速,明確大小見管道平均速度的計算結(jié)果。上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。

      燃?xì)庹{(diào)壓器(gas pressure regulator)俗稱減壓閥,也叫燃?xì)庹{(diào)壓閥是通過自動改變經(jīng)調(diào)節(jié)閥的燃?xì)饬髁浚钩隹谌細(xì)獗3忠?guī)定壓力的設(shè)備。通常分為直接作用式和間接作用式兩種。
      調(diào)壓器是燃?xì)夤苈飞系囊环N特殊閥門,無論氣體的流量和上游壓力如何變化,都能保持下游壓力穩(wěn)定的裝置。
      調(diào)壓器應(yīng)能夠:1、將上游壓力減低到一個穩(wěn)定的下游壓力; 2、當(dāng)調(diào)壓器發(fā)生故障時應(yīng)能夠限制下游壓力在安全范圍內(nèi)。理想的燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)將氣體從井口輸送到終用戶不需要調(diào)壓器,這樣的理想供應(yīng)系統(tǒng)得以維持的條件是用戶需求恒定,礦井的供給能力恒定,同時兩者之間是一致的,這樣的系統(tǒng)實際上不可能存在。為此,相應(yīng)的裝置-調(diào)壓器-應(yīng)運(yùn)而生。
      調(diào)壓器大的功用是保持燃?xì)庠谑褂脮r有穩(wěn)定的壓力,從而保證燃?xì)庥镁叩玫椒€(wěn)定的燃空比(燃?xì)馀c空氣的配合比例);燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)中使用調(diào)壓器將氣體壓力降低,并穩(wěn)定在一個能夠使氣體得到安全、經(jīng)濟(jì)和利用的適當(dāng)水平上。燃?xì)庹{(diào)壓器是液化石油氣安全燃燒的一個重要部件,連通在鋼瓶和爐具之間。
      調(diào)壓器不僅能把瓶內(nèi)的高壓石油氣變?yōu)榈蛪菏蜌猓◤?80千Pa降至100千Pa左右),還能把低壓氣,穩(wěn)定在適合爐具安全燃燒的壓強(qiáng)范圍內(nèi)。即做到經(jīng)它輸出的石油氣,在爐具火孔處的氣壓,隨地隨時地比外界大氣壓值大2940Pa左右,因此實際上調(diào)壓器是一種自動穩(wěn)壓裝置.
      人們習(xí)慣地把它稱為減壓器,是只注意到了它降壓的功能,而忽視了它穩(wěn)壓的本領(lǐng).調(diào)壓器整個設(shè)計之巧妙精細(xì),正是表現(xiàn)在它的穩(wěn)壓本領(lǐng)方面,本文擬在這方面作詳盡的說明。
      下圖是調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)圖,它主要由手輪、進(jìn)氣管、上閥蓋、下閥蓋、橡皮膜、進(jìn)氣噴嘴、閥墊、一個小杠桿、出氣管等零部件組成。調(diào)壓器中間是一塊圓形的橡皮膜,它把調(diào)壓器分為上下兩個氣室。上氣室內(nèi)有一彈簧,上端連著調(diào)節(jié)螺蓋,下端連著橡皮膜。在上閥蓋邊沿處有一個直徑為0.8毫m的小孔,使上氣室與外界相通,此孔形象地稱為呼吸孔.下氣室中有一個精黃銅制成的杠桿,總長為5cm左右,轉(zhuǎn)動性能非常靈敏。
      杠桿右端與橡皮膜中心連接在一起,左端粘著閥墊,緊扣在進(jìn)氣噴嘴上,對噴出的高壓石油氣產(chǎn)生阻尼作用。此杠桿左右兩端離支點距離為左短右長,是不等臂杠桿.其表現(xiàn)特點為:對杠桿右端作用力的微小變化,勢必使杠桿左端的作用力產(chǎn)生一個較大的變化。在原理上講,實現(xiàn)了對力的放大;在效果上講,增加了對高壓氣的阻尼作用。為了更清楚地闡明調(diào)壓器的工作原理,有必要弄清楚這個問題:氣體安全燃燒應(yīng)具備什么條件? 固體燃料要安全燃燒,要具備兩個條件:一是適量的助燃?xì)怏w

      調(diào)壓器工作原理
      (空氣或氧氣),二是燃燒物質(zhì)保持一定的溫度(通常高于著火點)。
      固體燃燒時,已燃部分對未燃部分的傳熱方式是傳導(dǎo)和輻射,燃燒方向是由外向其中心發(fā)展.固體燃燒時發(fā)生熱膨脹,體積變大,但變化不大,其位移幾乎為零。氣體燃燒時,已燃部分對未燃部分的傳熱方式,除了傳導(dǎo)和輻射外,增加了對流方式,燃燒方向是由中心向外發(fā)展。氣體燃燒時發(fā)生劇烈熱膨脹,其生成物的體積為燃燒前體積數(shù)百千倍,并以較快速度發(fā)生位移①.因此僅滿足上述的兩個條件,是無法使氣體安全燃燒的。
      現(xiàn)代燃燒理論告訴我們,氣體安全燃燒還必須具備第三個條件,即維護(hù)一定大小的氣壓差,使燃?xì)獾某鰵馑俣鹊扔谌紵俣?。只有這樣,在一定范圍內(nèi)達(dá)到動態(tài)平衡,火焰就能維持穩(wěn)定狀態(tài),從而實現(xiàn)氣體的安全燃燒。若出氣壓強(qiáng)過大,就會使出氣速度大于燃燒速度,造成火焰離開火孔一定距離燃燒,此現(xiàn)象術(shù)語叫做離焰。若燃?xì)鈮簭?qiáng)繼續(xù)上升,火焰將離火孔更遠(yuǎn)處燃燒,火焰的穩(wěn)定性②遭到進(jìn)一步破壞,火焰飄忽不定,直至后*熄滅,這種現(xiàn)象叫做脫火。脫火時,燃?xì)鈺^續(xù)外泄,在空氣中形成大量的有毒氣體或爆炸性氣體,極易引發(fā)事故;若燃?xì)鈮簭?qiáng)過小,會使燃燒速度大于出氣速度,造成火焰會進(jìn)入火孔繼續(xù)燃燒,這現(xiàn)象叫做回火?;鼗饡r,形成缺氧狀態(tài)的不*燃燒,產(chǎn)生大量有毒氣體,還會向外溢出石油氣,也極易引發(fā)事故。
      經(jīng)工程技術(shù)人員大量實驗,不僅證實了氣體安全燃燒要維持一定氣壓差,而且還證實了不同成份的氣體,安全燃燒所需要的氣壓差并不相同。例如:人工煤氣,80—100mm水柱;液化石油氣,250—350mm水柱.前文提到的2940Pa正是這兩個數(shù)值的平均值。
      讓我們回到調(diào)壓器原理上來。當(dāng)我們打開鋼瓶上的角閥(即通氣開關(guān))時,高壓石油氣通過進(jìn)氣管沖開閥墊進(jìn)入下氣室,隨著下氣室氣體的增多,下氣室壓強(qiáng)就會升高,逼使橡皮膜向上凸起。上氣室體積逐步變小,當(dāng)上氣室壓強(qiáng)大于大氣壓時,室內(nèi)空氣從呼吸孔緩慢排出,完成了調(diào)壓器一次呼氣過程。在這一過程中,杠桿右端上移,左端則下壓,使進(jìn)氣噴嘴逐步關(guān)閉,停止供氣,使下氣室壓強(qiáng)不再上升。
      當(dāng)打開燃?xì)鉅t開關(guān)后,由于燃?xì)庀蛲廨敵?,下氣室壓?qiáng)變小,橡皮膜下凹,帶動杠桿右端下移左端上動,閥墊開啟,高壓石油氣進(jìn)入下氣室.在這一過程中,上氣室體積逐漸變大,當(dāng)它的壓強(qiáng)小于外界大氣壓時,空氣從外經(jīng)呼吸孔進(jìn)入上氣室,完成了調(diào)壓器一次吸氣過程。
      因此,在爐具燃燒過程中,橡皮膜不停地上凸下凹,閥墊由杠桿帶動,也隨著不斷關(guān)閉開啟。在整個動態(tài)變化中,我們只要保證調(diào)壓器中的杠桿,它左、右兩力臂(注意左短右長的特點)之長,有一個合理的比例,加上橡皮膜與彈簧對杠桿右端,施加一個大小適當(dāng)?shù)暮狭?,就能讓閥墊開啟時間遠(yuǎn)小于關(guān)閉時間,并讓這兩段時間有一個恰當(dāng)?shù)谋戎?。這個恰當(dāng)比值,就保證了下氣室的氣壓,始終比上氣室大2940Pa左右。對于上氣室氣壓來講,可近似地認(rèn)為就是當(dāng)時外界的大氣壓值③.這樣就使燃?xì)怆x開火孔處的壓強(qiáng),永遠(yuǎn)比大氣壓值大2940Pa左右,燃?xì)庠诜€(wěn)定狀態(tài)下燃燒.這是調(diào)壓器設(shè)計上的*個精妙之處。
      第二個精妙之處,表現(xiàn)在呼吸孔的設(shè)計上,是那樣*。一是呼吸孔為什么開鉆在上閥蓋的邊沿上?而不是開鉆在易于鉆孔的其它位置?二是呼吸孔直徑為0.8毫m,僅能穿過小號的銹花針,孔徑為什么如此之???
      小孔開鉆在閥蓋的邊沿上,是為了讓它緊靠橡皮膜。如果下氣室氣壓過大,橡皮膜就向上凸起,立刻堵住呼吸孔,防止了上氣室中的空氣由呼吸孔向外排出。根據(jù)玻意耳特定律可知,被密閉在上氣室內(nèi)一定質(zhì)量的空氣,在體積變小的過程中,其壓強(qiáng)不斷變大。即是pV=常量.防止了橡皮膜因上下氣壓懸殊過大而破損,避免了因膜片破損造成石油氣外泄事故的發(fā)生。
      呼吸孔直徑為0.8毫m,但孔深卻在1cm左右,這兒充分應(yīng)用了流體力學(xué)知識。流體在運(yùn)動時,由于阻滯作用會存在內(nèi)摩擦力.孔洞面積越小,深度越大,內(nèi)摩擦力就越大,阻尼效果就明顯——每秒流量變小。這樣,上氣室在呼氣和吸氣時,有一個較長的時間過程,從而保證了在動態(tài)變化中,在石油氣增減壓強(qiáng)時,不是迅猛增加,也不是迅猛減少,就能讓火焰穩(wěn)定燃燒,體現(xiàn)了動態(tài)平衡的調(diào)節(jié)過程。


      二、管道中平均速度
      將標(biāo)況流量換算成工況下的流量,再依據(jù)工況流量確定合適的管徑,換算公式如下:


      (一)調(diào)壓柜型號規(guī)格為:200m3/h(2+0)
      1.進(jìn)口管徑的確定
      1)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      2)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=50mm,計算管道流速:
          
      2.出口管徑的確定
      3)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      4)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=65mm,計算管道流速:

      (二)調(diào)壓柜型號規(guī)格為:250m3/h(2+0)
      1.進(jìn)口管徑的確定
      5)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      6)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=50mm,計算管道流速:


          
      2.出口管徑的確定
      7)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      8)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=80mm,計算管道流速:

      (三)調(diào)壓柜型號規(guī)格為:300m3/h(2+0)
      1.進(jìn)口管徑的確定
      9)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      10)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=50mm,計算管道流速:
          
      2.出口管徑的確定
      11)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      12)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=80mm,計算管道流速:

      (四)調(diào)壓柜型號規(guī)格為:400m3/h(2+0)
      1.進(jìn)口管徑的確定
      13)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:
      當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=65mm,計算管道流速:
          
      2.出口管徑的確定
      14)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      15)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=100mm,計算管道流速:

      (五)調(diào)壓柜型號規(guī)格為:600m3/h(2+0)
      1.進(jìn)口管徑的確定
      16)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:
      當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:
      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=80mm,計算管道流速:
          
      2.出口管徑的確定
      17)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:

      18)當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:
      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=125mm,計算管道流速:

      (六)調(diào)壓柜型號規(guī)格為:1000m3/h(2+0)
      1.進(jìn)口管徑的確定
      19)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:
      當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:

      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=100mm,計算管道流速:
          
      2.出口管徑的確定
      20)當(dāng)氣體壓力低,溫度高時,具有大體積流量,故有:
      當(dāng)氣體壓力高,溫度低時,具有小體積流量,故有:
      根據(jù)技術(shù)表要求:管道流速,取 計算管徑

      取管徑DN=150mm,計算管道流速:


      三、調(diào)壓器的壓降
      直接作用式調(diào)壓器的壓降為:
      (壓力只要低于彈簧設(shè)定壓力就可以正常工作,壓差特別小的時候它的工作狀態(tài)就近似直通)
      四、調(diào)壓器閥口開度
      (一)200m3/h(2+0)~250m3/h(2+0),選擇進(jìn)口調(diào)壓器Actaris的產(chǎn)品RBE3212
      根據(jù)選型資料,當(dāng)進(jìn)口壓力為0.2MPa時,大流量
      根據(jù)調(diào)壓器出口流量與閥口開度成比例
      當(dāng)調(diào)壓柜流量為時,故有:

      當(dāng)調(diào)壓柜流量為時,故有:

      (二)300m3/h(2+0)~600m3/h(2+0),選擇進(jìn)口調(diào)壓器Actaris的產(chǎn)品RBE1812
      根據(jù)調(diào)壓器出口流量與閥口開度成比例
      當(dāng)調(diào)壓柜流量為時,故有:

      當(dāng)調(diào)壓柜流量為時,故有:

      當(dāng)調(diào)壓柜流量為時,故有:

      (三)1000m3/h(2+0),選擇進(jìn)口調(diào)壓器Actaris的產(chǎn)品RBE4012
      根據(jù)調(diào)壓器出口流量與閥口開度成比例
      當(dāng)調(diào)壓柜流量為時,故有:與本文相關(guān)的論文有:中國閥門產(chǎn)值遞增