天然氣門站及調壓器培訓.ppt

門站調壓系統不間斷供氣及調壓器相關知識介紹 前言 天然氣調壓站是燃氣輸配過程中的主要設備之一 長輸管線的天然氣經過高高壓 高中壓站進入城市管網 在每個城市管網中都存在大量的工商業(yè)用戶 民用用戶 中低壓調壓站面對的都是這樣的最終用戶 所以調壓站的功能除了計量 調壓之外 最重要的就是保證不間斷供氣 因為中低壓調壓站之后沒有足夠的管線可作為緩沖儲氣 也不可能象城市門站一樣設置復雜的監(jiān)控系統 一旦停氣 將直接影響最終用戶 特別是工業(yè)用戶 將造成數十萬以至上百萬的經濟損失 所以 如何利用一些簡單可行的工藝方案 保證中低壓站不間斷供氣 是各地燃氣供應單位所關心的問題 本文將對目前普遍采用的幾種工藝方案逐一進行比較 以供參考 一 門站工藝方案分析 1 一開一備并聯監(jiān)控方式 一般選用兩臺型號完全相同的調壓器并聯 一臺為主路工作凋壓器 一臺為備用路的監(jiān)控調壓器 工作調壓器的設定壓力為P2 監(jiān)控調壓器的設定壓力P3略低于工作壓力 例如 P2 5000Pa P3 4800Pa 當工作調壓器工作的時候 下游壓力高于監(jiān)控調壓器的啟動壓力 所以監(jiān)控調壓器處于全閉狀態(tài) 當工作調壓器發(fā)生故障使出口壓力升高 主路的緊急切斷閥動作 切斷氣路 由于下游用戶用氣的影響 下游壓力下降到監(jiān)控調壓器的驅動壓力 監(jiān)控調壓器打開開始工作 出口壓力略低于原出口壓力 當工作調壓器故障 出口壓力降低 達到監(jiān)控調壓器的啟動壓力 監(jiān)控調壓器啟動參與調壓 出口壓力低于原出口壓力 優(yōu)點 工藝簡單 目前普遍運用 缺點 1 備用路的出口壓力低于正常出口壓力 2 備用路的切斷壓力要高于工作路的切斷壓力很多 否則在工作路切斷的時候 備用路也將被切斷 3 雖然工作路備用路的切斷壓力有差別 但是在下游壓力升高幅度很大的情況下 備用路仍然有可能同時被切斷 造成停氣 2 串聯監(jiān)控方式 串聯監(jiān)控有兩種方式 一種是監(jiān)控調壓器置于主工作調壓器之前 一種是置于工作調壓器之后 切斷閥設在兩個調壓器的上游 兩種工藝工作原理基本相同 一般習慣用第一種方式 如圖所示 監(jiān)控調壓器的壓力設定都略高于工作調壓器 所以當工作調壓器工作的時候 監(jiān)控調壓器處于全開狀態(tài) 當工作調壓器發(fā)生故障致使下游壓力升高到監(jiān)控調壓器的壓力設定的臨界值 監(jiān)控調壓器控制壓力升高 關小閥口 開始工作調壓 出口壓力將略高于原出口壓力 優(yōu)點 1 較并聯監(jiān)控少用廠一個切斷閥 只在單路上增加一個相同的調壓器和一條取壓管路 就可以保證不問斷供氣 2 切斷壓力可設定為工作壓力的1 4倍 保證最終的切斷壓力在正常的范圍之內 而不象并聯監(jiān)控那樣切斷壓力過高 缺點 1 雖然遠程監(jiān)測裝置可及時監(jiān)測到管路中壓力的變化 及時的安排人員進行維修 但檢修必須停氣 所以選擇在用氣低峰的時候進行 例如晚上 對于要求24小時不間斷供氣的重要單位或工業(yè)用戶 該系統顯然不適合 2 當工作調壓器故障致使出口壓力降低 例如堵塞 無法保證不間斷供氣 3 串并聯監(jiān)控方式 1 當運行路工作調壓器發(fā)生故障 出口壓力升高 運行路監(jiān)控調壓器開始工作 如果監(jiān)控調壓器也發(fā)生故障導致下游壓力升高 運行路切斷閥關閉 而此時備用路切斷壓力設定為值略高于工作路監(jiān)控閥設定值 切斷閥仍處于全開狀態(tài) 同時備用路工作調壓器處于關閉狀態(tài) 由于下游繼續(xù)供氣 當下游壓力下降至備用路工作壓力以下時 備用路工作凋壓器啟動 開始工作調壓 如果備用路的工作調壓器也不能正常調壓導致壓力升高 備用路監(jiān)控調壓器開始工作 從而保證不間斷供氣 2 當運行路工作調壓器發(fā)生故障 出口壓力降低 流量減小 監(jiān)控調壓器仍然處于全開狀態(tài) 當下游壓力下降至備用路工作壓力以下時 備用路工作調壓器打開 并開始工作 補上損失的壓力和流量 同時 壓力信號遠傳至計算機 提醒檢修 保證不間斷供氣 優(yōu)點 a 與并聯相結合 更大范圍的保證不間斷供氣 無論是在皮膜打穿還是調壓器堵塞的情況都可以保證調壓 b 單臺調壓器獨立調壓和兩臺 兩級 調壓相結合 自由組合 存在問題 結構復雜 調試過程復雜 造價相對較高 4 帶止回閥并聯監(jiān)控方式 此種設計與并聯監(jiān)控方式基本相同 但在每路的調壓器下游各加裝一個止回閥 切斷閥的取樣點在調壓器的下游 止回閥的上游 工作調壓器的設定壓力高于備用調壓器設定 切斷壓力可以相同 止回閥的作用就是在工作調壓器發(fā)生故障 調壓器的出口壓力升高 工作路進行超壓切斷之前 下游的高壓氣體由于止回閥的阻擋作用 無法到達備用路的切斷閥取壓點的位置 備用路就不會因此而產生切斷 當下游的壓力降低到備用路調壓器的臨界壓力時 備用調壓器啟動開始調壓 出口壓力略低于原出口壓力 保證不間斷供氣 優(yōu)點 1 加裝兩個止回閥 即不增加太大的成本 不需要復雜的工藝 即能保證不間斷供氣 2 由于切斷壓力設定相同 切斷閥壓力無偏差 無誤動作 3 兩個調壓器的設定壓力差可以很小 如P2 5kPa P3 4 9kPa 使出口壓力波動較小 總結 綜上所述 四種調壓系統都可以保證不間斷供氣 但是各有不同的優(yōu)缺點 選擇哪種調壓系統要結合自身條件和具體情況而定 并聯監(jiān)控方式 適合于對壓力精度要求不高的小型用戶 檢修的時候不停氣 例如 居民用戶 對熱值要求不高的工業(yè)用戶 串聯監(jiān)控方式 適合于對壓力精度要求不高的小型用戶 檢修的時候可以停氣 例如 對供氣要求不高的工業(yè)用戶 并聯串聯監(jiān)控方式 適合于對供氣要求較高的大型工業(yè)用戶或小型城市門站 帶止回閥并聯監(jiān)控方式 適合于對供氣要求較高 壓力要求相對穩(wěn)定的用戶 適用范圍廣泛 二 調壓器分類及FL調壓器的介紹 需要注意 調壓器分為自力式與外力式 1 自力式調壓器 通過自身內部的力 如彈簧力 管道壓力等調節(jié)皮膜移動 從而起到調壓作用 2 外力式調壓器 是在外部通過電力 氣動等對主閥皮膜施加一個外力 起到調壓作用 目前燃氣行業(yè)所使用的調壓器多為自力式調壓器 2 1直接作用與指揮器式調壓器的原理 直接作用式調壓器 指只依靠敏感元件 薄膜 所感受的出口壓力變化來對閥門進行移動和調節(jié) 敏感元件就是傳動裝置的受力元件 使調節(jié)閥門移動的能源是被調介質 通俗講 直接作用式調壓器就是直接依靠調壓器薄膜所感受的出口壓力的變化 來移動閥門和進行調節(jié) 使閥門移動和調節(jié)的能量 是被調燃氣的壓力 指揮器式調壓器 又稱為間接作用式調壓器 當出口壓力變化時 操縱機構 指揮器 動作 接通能源 或給出信號 使調節(jié)閥門移動 它的敏感元件 即感應出口壓力的元件 和傳動裝置 即受力動作并進行調節(jié)的元件 是分開的 通俗講 間接作用式調壓器就是多了一個指揮器部分 指揮器與調壓器結果相似 也由閥門 皮膜 彈簧等組成 指揮器的作用是放大出口壓力P2升高或降低的信號 從而加快調壓器的動作 提高調壓器的精度和靈敏度 2 1 1直接作用式調壓器 優(yōu)點 1 結構簡單價格便宜 2 調壓響應速度很快 3 廣泛應用于出口壓力在0 069bar以下的情況 缺點 1 壓力 閥體尺寸和流通能力受到限制 2 調壓精度低 精度在10 20 間 在有些設備上只能使用直接作用式調壓器 如鍋爐設備 需要調壓速度極快 指揮器式調壓器 即使雙向控制都無法滿足其對調壓速度的要求 如果在鍋爐設備上使用指揮器式調壓器 則必須在下游加裝燃氣匯管或者儲氣設備 否則造成的后果是 間歇性斷氣 2 1 2指揮器式調壓器 優(yōu)點 1 精度高 調壓精度 1 2 流量 壓力范圍較寬 缺點 價格昂貴 指揮器式調壓器分類 按照流體在主閥內流動方式分類 1 軸流式 2 曲流式 按照指揮器對主閥的控制分為 1 負載型 2 卸載型 軸曲流流式式 軸流負載式 管式閥芯 曲流卸載式 筒式閥芯 軸流卸載式彈性元件型調壓器 軸流式和曲流式特點比較 曲流式特點 1 整體質量比軸流式輕 易于安裝拆卸 2 可用于壓差較高的管路 3 對流體純凈程度有較嚴格的要求 4 安裝方式為水平安裝 5 如果皮膜或其他元件損壞 需整體拆卸 軸流式特點 1 流通能力大 流量大 2 對流體純凈程度要求較曲流式低 3 無法用于高壓管路 一般最大入口壓力 10mpa 4 安裝方式較隨意 豎直 水平皆可 5 如果內部元件損壞 無需整體拆裝 方便更換 卸載式和負載式 卸載式調壓器 單向控制 特點 1 響應速度慢 2 取壓管路少 3 壓差高 負載式調壓器 雙向控制 特點 1 響應速度快 2 壓差低 綜上所述 調壓器的種類很多 不同的調壓設備應合理選用調壓器 例如 1 CNG調壓設備中 高壓段入口壓力通常在20mpa左右 一級減壓調壓器就不能選擇軸流卸載式調壓器 2 對于調壓精度要求較高的調壓設備 不能選用直接作用式調壓器 流量大 不穩(wěn)定且雜質含量較高的流體不能選用軸流式調壓器 3 類似于門站調壓系統的減壓設備 流量大 壓差低 調壓精度較高則應該選用軸流式卸載調壓器 4 對于鍋爐等設備不能使用指揮器式調壓器 2 2FL調壓器簡介 FL調壓器為軸流式負載調壓器 經常用于門站等流量大 精度高的大型減壓設備中 調壓穩(wěn)壓精度可達到 1 該系列產品還包括 1 BFL 帶切斷保護調壓器 2 MFL帶有監(jiān)控功能 即兩個完全相同的FL調壓器串聯 極少使用 通常使用兩個FL調壓器通過中間直管路 無需變徑 串聯代替 3 FL BP BFL BP MFL BP為FL系列的低壓版本 FL調壓器主要技術參數 2 2 1FL調壓器指揮器類型 FL調壓器常用的指揮器有兩類 1 PS 79 壓差較高 PS 79 1 PS 79 2 壓差較低 該指揮器自帶有過濾和穩(wěn)壓裝置 除PSO79和PSO80 2 PRX型指揮器PRX指揮器用于出口壓力高于40bar的管路 PRX指揮器與PS類指揮器相比 缺少了穩(wěn)壓部分 因此當FL調壓器配PRX指揮器時 需要在上游加裝SA 2穩(wěn)壓器 注 需要指出的是 艾默生旗下的PRX指揮器 包括PS系列 內部帶有過濾器 但是有些廠家的PRX類指揮器內部不加裝過濾器 訂貨時需要注意 2 2 2FL調壓器工作原理 上圖所示為FL調壓器 調壓器的出口壓力由PS 79指揮器設定 當調壓器下游需求增大時 出口壓力P2有下降的趨勢 此時 P2通過圖中所示感應壓力信號管進入PS79指揮器中皮膜 12 的下方 皮膜 12 感應到P2的下降 被彈簧 11 向下推動 使閥口 13 開度增大 更多的高壓氣體通過指揮器加載在調壓器主皮膜 5 右側 負載壓力增加 推動主皮膜 5 并帶動閥筒 3 一起向左運動 使閥筒 3 與閥座 7 之間開度增大 更多的P1通過調壓器閥門流向下游 從而P2增加 維持下游壓力穩(wěn)定 當下游需求減小時 原理與上述相反 主閥結構 2 2 3FL調壓器的安裝 拆卸 調試與維護 安裝 1 注意事項 A 確認調壓器銘牌所示參數是否與實際工況相符 B 檢查調壓器流向標示是否與氣流方向一致 C 如果設備在室外使用 推薦采取保護措施 避免環(huán)境因素影響 如冰 雪 雨水等 D 需要注意 參考上圖 1 FL調壓器下游取壓點距調壓器的距離 4d 2 調壓器下游直管路長度應 6d d為下游直管路管徑 距離越遠取壓越穩(wěn)定 3 取壓管應選用直徑為10mm的不銹鋼管 4 FL調壓器自帶一襯塊 安裝于調壓器法蘭面與下游直管路法蘭面之間 注 無論哪一種調壓器 其下游取壓點距調壓器的距離 4d 2 FL BFL與MFL取壓點的位置 FL調壓器上下游均需取壓 取壓點如前圖所示 上游取壓為一路 通向指揮器 下游取壓為兩路 分別通向指揮器與閥體主調壓膜 其中通向指揮器的管路可分出一只作為下游排放信號管 需要注意的是 為了獲取一個較穩(wěn)定的壓力值 1 下游取壓點距離調壓器出口距離最好大于4倍的直管路管徑且越遠越好 不包括閥體 變徑 彎頭等 2 調壓器下游直管路長度應該稍長最好大于6倍管徑 3 取壓管管徑應為10mm 以前常用8mm管 BFL調壓器 閥體與指揮器取壓點與FL完全相同 不同的是BFL還需給出切斷閥的取壓點 如圖所示 切斷閥取壓點位置與指揮器下游取壓點相同 上游為自取壓 MFL調壓器可視為完全相同的兩個FL調壓器串聯 其取壓點同FL原理和要求相同 不同的是 關于門站中使用MFL或者是兩個調壓器串聯的監(jiān)控減壓調試 請見下述 串聯監(jiān)控調壓器的調試 兩調壓器串聯或使用MFL型 調壓器串聯監(jiān)控大都采用被動監(jiān)控的形式 即監(jiān)控調壓器為全開狀態(tài) 1 監(jiān)控調壓器 前調壓器2 工作調壓器 后調壓器3 中間壓力 監(jiān)控與工作調壓器間的壓力 4 后級壓力 工作調壓器之后管路上的壓力 調試步驟 1 先檢查兩只調壓器的取壓信號是否正確 如果取壓信號都是連接在工作調壓器之后 為正確連接 2 將兩只調壓器的調壓彈簧都壓至最緊 松開監(jiān)控調壓器的調壓彈簧使后級壓力至切斷壓力 調試切斷閥 3 再松開監(jiān)控調壓器的調壓彈簧 使中間壓力至出口壓力的設定值 10 左右 4 松開工作調壓器的調壓彈簧 使后級壓力至出口壓力的設定值 此時可以看到中間壓力會升至等于進口壓力 注 此項調試應在出口大流量狀態(tài)下進行 調試判斷 1 如果中間壓力不等于進口壓力 說明監(jiān)控調壓器正在工作 2 如果中間壓力等于出口壓力 則說明工作調壓器有問題 拆卸 調壓器內部元件最易損壞的是閥口墊 更換時需拆卸下游管道及殼體 拆卸步驟 參見上圖并參考FL調壓器附圖 A 先松開下游的連接法蘭螺栓 B 拆掉下游法蘭間的襯塊48 C 拆下螺釘15并拆掉下游出口法蘭14 D 拆下閥口墊固定器18 拆下螺釘20 取下閥口墊蓋21 更換閥口墊16 如o形圈17與22有損壞則一并更換 E 檢查閥口墊16與閥筒2接觸面是否破損 如有必要可更換閥筒2 F 倒轉執(zhí)行以上步驟 安裝各部件 為了便于將閥口墊固定器裝入閥座 可先在接口M處連接手動氣泵 并使用手動氣泵使調壓器全開 注 襯塊48 帶有把手 其作用是方便FL調壓器整體拆卸 作用類似于補償器 其前后各加裝一片密封墊 維護 1 維護前的注意事項 在進行維護之前 為了完全釋放調壓器內的氣體 首先關閉進