專利名稱：煤氣調(diào)壓器與分流孔板聯(lián)合壓力調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力調(diào)節(jié)裝置，特別是一種可供城市煤氣區(qū)域調(diào)壓站應(yīng)用的出口壓力隨流量變化而自動(dòng)調(diào)整的煤氣壓力調(diào)節(jié)裝置。
現(xiàn)有的城市煤氣區(qū)域調(diào)壓站應(yīng)用的煤氣壓力調(diào)節(jié)裝置，可分成兩大類一類為出口壓力是固定不變的，即通常應(yīng)用的高(中)－低壓調(diào)壓器，這類調(diào)壓裝置優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡(jiǎn)單，維護(hù)管理要求技術(shù)水平不高，缺點(diǎn)是低壓煤氣管網(wǎng)壓力工況差；另一類為出口壓力是隨流量變化而變化的。用氣高峰時(shí)出口壓力高，低峰時(shí)出口壓力低。這一類調(diào)壓裝置要比前一類優(yōu)越，煤氣管網(wǎng)壓力工況好，可以提高煤氣灶具的熱效率。降低燃燒廢氣中一氧化碳的含量，并且由于低峰時(shí)(特別是夜間)管網(wǎng)的壓力較低，從而提高了管網(wǎng)運(yùn)行的安全性，可以減少煤氣事故的發(fā)生或者減輕煤氣事故的后果。估計(jì)這類裝置和前一類相比可節(jié)約煤氣耗用量2％左右。
現(xiàn)有的一種出口壓力隨流量變化而自動(dòng)調(diào)整的煤氣壓力調(diào)節(jié)裝置，是在煤氣調(diào)壓器之后串接一個(gè)節(jié)流元件(標(biāo)準(zhǔn)孔板、缺園孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴咀或文丘里管任一均可)，通過(guò)煤氣調(diào)壓器的煤氣量也全部通過(guò)孔板，利用煤氣調(diào)壓器控制節(jié)流元件流速最大處的靜壓力，使之保持穩(wěn)定，藉助節(jié)流元件節(jié)流孔后流體動(dòng)能的改變，得到隨流量變化的出口壓力。為防止出口壓力過(guò)高，還設(shè)有限壓器。這種壓力調(diào)節(jié)裝置出口壓力的變化是隨流量平滑改變的，比較理想。其致命的缺點(diǎn)是節(jié)流元件的節(jié)流孔面積要和實(shí)際流量相適應(yīng)，否則需要更換節(jié)流元件，而這一點(diǎn)在實(shí)踐中是很難做到的，從而阻礙了這種調(diào)節(jié)裝置的應(yīng)用。這種調(diào)壓裝置在1981年建工版大學(xué)教材《燃?xì)廨斉洹泛?980年《城市煤氣》第三期的《調(diào)壓站出口壓力隨負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整的低壓煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)》一文中有較詳細(xì)的論述。
本發(fā)明是對(duì)上述調(diào)壓器與節(jié)流元件聯(lián)合調(diào)壓裝置的改進(jìn)。目的在于克服其節(jié)流元件節(jié)流孔面積難于與實(shí)際流量相適應(yīng)的缺點(diǎn)，為城市煤氣區(qū)域調(diào)壓站提供一種比較完善的適于應(yīng)用的出口壓力隨流量自動(dòng)調(diào)整的煤氣壓力調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明系由煤氣調(diào)壓器(1)及其指揮器(2)，閥門(3)和(6)，節(jié)流元件(4)，限壓器(5)和導(dǎo)壓管及連接管等組成(見

圖1)。節(jié)流元件(4)的節(jié)流孔(流速最大處)與煤氣調(diào)壓器(1)的指揮器(2)有導(dǎo)壓管連通，并在導(dǎo)壓管上靠近節(jié)流元件(4)處設(shè)有閥門(6)。限壓器(5)的入口與裝置的出口管連接，而出口則通過(guò)導(dǎo)壓管與指揮器(2)連接。本發(fā)明的特征是節(jié)流元件(4)與閥門(3)并聯(lián)安設(shè)，置于煤氣調(diào)壓器(1)之后(順煤氣流動(dòng)方向)，通過(guò)節(jié)流元件(4)的分流煤氣量，可以靠調(diào)節(jié)閥門(3)的開度來(lái)加以調(diào)整，以獲得所需要的出口壓力。
本發(fā)明與上述煤氣調(diào)壓器與節(jié)流元件聯(lián)合調(diào)壓裝置比較，相同之處是兩者都是利用節(jié)流元件節(jié)流孔后流體動(dòng)能的改變來(lái)獲得出口壓力的變化，不同之處是本發(fā)明用并聯(lián)的節(jié)流元件與閥門來(lái)代替后者的單一節(jié)流元件，同時(shí)本發(fā)明的節(jié)流元件可以用得很小，這樣通過(guò)節(jié)流元件的流量只占總流量的一小部份，并且還可以由并聯(lián)的閥門來(lái)加以調(diào)節(jié)，因而本發(fā)明能適應(yīng)任何城市煤氣區(qū)域調(diào)壓站可能有的實(shí)際流量及出口壓力變化幅度的需要。而現(xiàn)有的煤氣調(diào)壓器與節(jié)流元件聯(lián)合調(diào)壓裝置則不同，全部流量都流經(jīng)節(jié)流元件，是不能調(diào)整的，因而其節(jié)流孔面積必須與實(shí)際流量相適應(yīng)。如果節(jié)流孔面積過(guò)大了，則出口壓力變化幅度小，滿足不了要求；如果節(jié)流孔面積過(guò)小了，則出口壓力過(guò)高，同樣也不符合要求。在這兩種情況下都需更換節(jié)流元件。否則便達(dá)不到應(yīng)有的效果和預(yù)期的目的。所以本發(fā)明是靠調(diào)節(jié)并聯(lián)閥門的開度來(lái)調(diào)整通過(guò)節(jié)流元件的煤氣量來(lái)適應(yīng)節(jié)流元件的節(jié)流孔面積，而現(xiàn)有裝置則是要求節(jié)流孔面積來(lái)適應(yīng)實(shí)際流量，兩者的區(qū)別和優(yōu)劣是顯而易見的。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。
圖1是本發(fā)明的組合示意圖，圖2是本發(fā)明組成部分之一的限壓器示意圖。
由于本發(fā)明里的節(jié)流元件(4)雖然可以使用標(biāo)準(zhǔn)孔板、缺園孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴咀、文丘里管等四種中的任一種，但它們?cè)谘b置里所起的作用及工作原理都是相同的，同時(shí)也由于推薦使用標(biāo)準(zhǔn)孔板，因此下面以孔板作節(jié)流元件為例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的工作原理。
參照?qǐng)D1，氣體流經(jīng)煤氣調(diào)壓器(1)之后，便分成兩部份，一部份由閥門(3)通過(guò)，而另一部份則由孔板(4)通過(guò)，最后再匯合一起流出裝置。如果單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)裝置的氣體總量為Q，通過(guò)閥門(3)的氣體量為Q1通過(guò)孔板(4)的氣體量為Q2，則有Q＝Q1＋Q2。由于通過(guò)孔板(4)的氣體量只占總流量的一部份，所以稱孔板(4)為分流孔板。流經(jīng)分流孔板的氣體，在孔板的出口側(cè)流速最大，該處的靜壓力P0也最低。由于動(dòng)能與靜能的相互轉(zhuǎn)化，隨著氣流的逐漸離開孔板，流速逐漸降低，靜壓逐漸升高，在離孔板一定距離處，靜壓恢復(fù)到最大值?？装搴蠡謴?fù)的靜壓力△P1，與流經(jīng)孔板的流量Q2的平方成正比。即△P1＝aQ22，a為比例常數(shù)。以后氣體克服孔板至裝置出口之間的阻力△P2，以壓力P從裝置輸出?！鱌2也是與Q2的平方成正比的，即△P2＝bQ22，b為另一比例常數(shù)。這樣整個(gè)裝置的出口壓力為P＝P0＋△P1－△P2或P＝P0＋CQ22，C為比例常數(shù)，C＝a－b，a＞b。由于孔板流速最大斷面與調(diào)壓器的指揮器有導(dǎo)壓管相通，因而P0是受調(diào)壓器控制保持穩(wěn)定不變的，這樣整個(gè)裝置的出口壓力P就隨著流經(jīng)孔板的氣體量Q2的變化而自動(dòng)調(diào)整了，Q2大時(shí)，出口壓力高，Q2小時(shí)，出口壓力低。本發(fā)明的一個(gè)顯著特點(diǎn)是，當(dāng)閥門(3)的開度固定不變時(shí)，流經(jīng)節(jié)流元件(4)的流量Q2與總流量Q的比值是不變的。這一點(diǎn)可以從下面的分析可以看出。設(shè)并聯(lián)的節(jié)流元件(4)與閥門(3)兩端連接點(diǎn)的壓力分別為P1(分流點(diǎn)壓力)和P2(匯流點(diǎn)壓力)，顯然有P1－P2＝△P3＋△P4和P1－P2＝△P5＋△P6，這里△P3為閥門(3)的阻力，△P4為閥門(3)兩端除閥門(3)外包括分流點(diǎn)及匯流點(diǎn)在內(nèi)總阻力，△P5為節(jié)流元件孔板的壓力損失，△P6為節(jié)流元件孔板兩端除孔板外包括分流點(diǎn)及匯流點(diǎn)在內(nèi)的總阻力。這些阻力分別與其各自的流量Q1和Q2的平方成正比。即△P3＝a1Q21，△P4＝a2Q21，△P5＝b1Q22，△P6＝b2Q22，a1、a2、b1b2為比例常數(shù)，a1的值與閥門(3)的開度有關(guān)，閥門開度大時(shí)，a1小，閥門開度小時(shí)，a1大，閥門開度固定不變時(shí)，a1為某一定值。由上可得Q1b1+b2a1+a2Q2]]>或Q2＝KQK=11+b1+b2a1+a2-]]>這樣整個(gè)裝置的出口壓力可以寫成
P＝P0＋AQ2或P＝P0＋(Pmax－P0)X2這里A為比例系數(shù)，A＝CK；Pmax和P0分別為流量最大(Q＝Qmax)和最小(Q＝0)時(shí)的出口壓力；X為即時(shí)流量與最大流量的比值，X＝Q／Qmax。
由以上分析可見，本發(fā)明的出口壓力是隨流量變化而自動(dòng)調(diào)整的，流量增大時(shí)，出口壓力升高，流量減小時(shí)，出口壓力降低。煤氣調(diào)壓器的作用，是穩(wěn)定節(jié)流元件流速最大斷面的靜壓力，使之保持不變；節(jié)流元件的作用，是使出口壓力隨流量增減而產(chǎn)生升降的變化；并聯(lián)閥門的作用，則是通過(guò)改變閥門開度來(lái)調(diào)整流經(jīng)節(jié)流元件的流量，使之與節(jié)流孔面積相適應(yīng)，以獲得所需要的出口壓力。如果出口壓力過(guò)高，可以適當(dāng)開大閥門；如果出口壓力過(guò)低，可以適當(dāng)關(guān)小閥門，直至合適為止。限壓器(5)是為防止流量過(guò)大時(shí)出口壓力過(guò)高而設(shè)的，它實(shí)際上是一個(gè)小型前壓式調(diào)壓器。參照?qǐng)D2，限壓器入口(4)與整個(gè)裝置的出口管連接，而出口(5)則與調(diào)壓器的指揮器連接，薄膜(1)的平衡作用力由彈簧(3)建立，調(diào)整在允許的最大出口壓力的水平上。當(dāng)實(shí)際出口壓力大于允許的最大出口壓力時(shí)，薄膜(1)上升，閥門(2)被打開，小量煤氣通過(guò)限壓器流入導(dǎo)壓管經(jīng)圖1閥門(6)至孔板出口，由于閥門(6)的阻流作用，使指揮器感受到一個(gè)比孔板流速最大斷面處為高的壓力信號(hào)，從而使煤氣調(diào)壓器的閥口關(guān)小，使出口壓力降低直至不超出允許的最大出口壓力為止。由此可見，在特定條件下，當(dāng)確知出口壓力不會(huì)超出允許的最大壓力時(shí)，限壓器也可以不設(shè)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1，可自動(dòng)得到與流量相適應(yīng)的、連續(xù)漸變的出口壓力，流量大時(shí)出口壓力高，流量小時(shí)出口壓力低；2，流量適應(yīng)范圍廣。在要求的出口壓力變化幅度內(nèi)，最大流量只受煤氣調(diào)壓器本身通過(guò)能力的限制，可以說(shuō)凡區(qū)域調(diào)壓站所可能有的實(shí)際流量都能適應(yīng)，而無(wú)需更換節(jié)流元件；3，裝置簡(jiǎn)單，易于管理；4，調(diào)整簡(jiǎn)便靈活，只需調(diào)整閥門(3)的開度。即可使出口壓力達(dá)到要求，根據(jù)需要隨時(shí)都可調(diào)整。
5，如果把閥門(3)全部打開以后，也可以按出口壓力固定不變的狀態(tài)工作。
在使用本發(fā)明時(shí)，應(yīng)注意下列各點(diǎn)1，煤氣調(diào)壓器應(yīng)是高(或中)、低壓調(diào)壓器，并應(yīng)具備下列兩條件之一(1)帶有指揮器；(2)如不帶指揮器，則其主薄膜下氣室需與出口完全隔開，這時(shí)導(dǎo)壓管與主薄膜下氣室連接；2，節(jié)流元件(4)可使用下述四種中的任一種標(biāo)準(zhǔn)孔板、缺園孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴咀和文丘里管。但由于標(biāo)準(zhǔn)孔板加工較易也較低，故推薦，使用標(biāo)準(zhǔn)孔板，這也是本發(fā)明名稱中使用“分流孔板”一詞的原因。上述四種節(jié)流元件導(dǎo)壓管的取壓點(diǎn)均在各自節(jié)流孔的最大流速的斷面上，可以按照該種節(jié)流元件各自規(guī)定的取壓方式取壓，不會(huì)對(duì)輸出壓力產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響；3，閥門(3)可以使用任何一種調(diào)節(jié)閥門，但以明桿楔式閘閥較好，可以明顯看出閥門的開度。閥門(6)使用針閥。
4，對(duì)閥門(3)的連接管管徑無(wú)特別要求，但以與煤氣調(diào)壓器的出口管徑相同或稍大為適宜；5，節(jié)流元件(4)采用孔板時(shí)，其節(jié)流孔面積與連接管載面積的比值一般以0.36－0.49為最佳；6，節(jié)流元件(4)的連接管管徑雖無(wú)嚴(yán)格限制，但以盡可能小為宜，對(duì)孔板來(lái)說(shuō)一般有50毫米即可；7，節(jié)流元件節(jié)流孔后的直管段應(yīng)有足夠長(zhǎng)度，以使靜壓得到充分恢復(fù)，一般以6－8倍連接管管徑為宜；8，節(jié)流元件后連接管和閥門(3)連接管的交點(diǎn)(匯流點(diǎn))到閥門(3)中心的距離，應(yīng)有4倍左右閥門(3)連接管管徑的長(zhǎng)度；9，應(yīng)盡量減小節(jié)流元件連接管路的阻力，特別是節(jié)流元件后管路的阻力；10，導(dǎo)壓管及限壓器出入口連接管的管徑應(yīng)不大于15毫米；11，裝置出口如有漸擴(kuò)管時(shí)，限壓器入口管或出口壓力計(jì)的取壓管應(yīng)自漸擴(kuò)管后接出；
12，本發(fā)明用于現(xiàn)有區(qū)域調(diào)壓站時(shí)，如調(diào)壓室面積不夠用，可將節(jié)流元件(4)及閥門(3)置于室外地下井中(寒冷地區(qū)應(yīng)注意防寒保溫)；13，最大出口壓力Pmax及最小出口壓力P0建議按下式確定Pmax＝1.5Pn＋△PbP0＝(1.05－1.1)Pn＋△PbPn為煤氣灶具的額定工作壓力，△Pb為煤氣表的阻力。
當(dāng)煤氣管網(wǎng)輸送能力不足，超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，Pmax也可按下式確定Pmax＝1.5Pn＋△P＋△Pb△P為庭戶支管的計(jì)算壓力降。本式與前式比較，約可提高管網(wǎng)的輸氣能力20％左右。
14，本發(fā)明在投入使用時(shí)要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。調(diào)整前先把閥門(3)開至最大位置，把煤氣調(diào)壓器(或其指揮器)的平衡作用力P0調(diào)準(zhǔn)確，然后緩慢關(guān)小閥門(3)，直至滿足出口壓力要求為止。因相鄰調(diào)壓站會(huì)相互干擾，常常需反復(fù)調(diào)整數(shù)次。調(diào)好后固定閥門(3)的開度。
在日常維護(hù)管理中如發(fā)現(xiàn)出口壓力不符合要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整閥門(3)的開度。這時(shí)的調(diào)整自然是比較簡(jiǎn)單和容易的。這也是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一個(gè)由煤氣調(diào)壓器(1)及其指揮器(2)、節(jié)流元件(4)、閥門(3)和(6)、限壓器(5)和相應(yīng)的導(dǎo)壓簧、連接管組成的煤氣壓力調(diào)節(jié)裝置；煤氣調(diào)壓器控制節(jié)流元件流速最大斷面的靜壓力，使之保持穩(wěn)定，依靠節(jié)流元件節(jié)流孔后流體動(dòng)能的變化，獲得隨流量變化的出口壓力；限壓器防止出口壓力超高；本發(fā)明的特征是節(jié)流元件(4)和閥門(3)并聯(lián)，共同安設(shè)在煤氣調(diào)壓器之后，使節(jié)流元件成為分流元件，改變閥門(3)的開度以調(diào)整通過(guò)節(jié)流元件的流量，使和節(jié)流孔面積相適應(yīng)，獲得所需要的隨流量變化的出口壓力。
2.按權(quán)利要求1規(guī)定的煤氣壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征是節(jié)流元件可以使用下述四種中的任一種標(biāo)準(zhǔn)孔板、缺園孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴咀和文丘里管。
3.按權(quán)利要求1或2規(guī)定的煤氣壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征是在特定條件下，當(dāng)確知其出口壓力不會(huì)超出允許的最高出口壓力時(shí)，限壓器(5)也可以不設(shè)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種出口壓力隨流量自動(dòng)調(diào)整的新型壓力調(diào)節(jié)裝置。適合于調(diào)節(jié)城市煤氣區(qū)域調(diào)壓站的出口壓力。它的特點(diǎn)是由煤氣調(diào)壓器控制分流孔板流速最大斷面的靜壓力，使之保持穩(wěn)定，調(diào)節(jié)與分流孔板并聯(lián)安設(shè)的流量調(diào)節(jié)閥，使通過(guò)分流孔板的煤氣量符合需要，從而使整個(gè)裝置的出口壓力隨流量的變化而連續(xù)自動(dòng)調(diào)整，達(dá)到出口壓力的高低與流量的大小相適應(yīng)，流量大時(shí)出口壓力高，流量小時(shí)出口壓力低。
文檔編號(hào)G05D16/02GK2035504SQ88205970
公開日1989年4月5日 申請(qǐng)日期1988年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月18日
發(fā)明者謝偉光 申請(qǐng)人:謝偉光