[科普中国]-燃气调压系统

简介

燃气调压系统是整个城镇燃气输配体系里的核心，是城镇燃气供应安全、稳定及连续的保障。本文在对燃气调压器的作用进行简述的基础上，重点介绍如何保护下游管网压力在安全范围之内，以及调压器保养与维护，做好调压系统的安全管理。

随着国民经济的持续发展，国内天然气长输管道、地下储气库等基础设施的不断建设和完善，我国年消费天然气能力已经超过一千亿立方，到2015年全国利用天然气的地级市以上城市个数将超过三百个。而燃气是一种易燃、易爆的有毒性气体，一旦发生事故具有涉及范围广、危害性大、人民生命财产损失严重等特点。城镇燃气都是以一定的压力在密闭管道里输送的，压力越高代表燃气的流速越快、释放后的绝对体积也越大，因此燃气的危险程度与输送的压力是成正比关系。国家规范对燃气管道按照压力不同划分了7个等级，这主要也是出于安全考虑，不同压力级别的管道其相应的安全要求是不同的。规范还规定各种压力级制的燃气管道之间应通过调压装置相连，这也突出体现了调压系统的作用：连接不同压力级制的管道、保障下游管网的运行压力不超过安全水平。

燃气调压系统调压的任务燃气调压系统2是燃气输配系统中用来调节燃气供应压力的降压设备，其基本任务是将前级较高的进口压力调节至下游所需要的压力。并能抵御波动的进口压力和流量变化的干扰。保持出口压力为某一恒定值，燃气调压站能否安全正常运行与千家万户的生命财产息息相关。一旦发生燃气的泄漏或超压，后果不堪设想。配套超压保护装置的意义在于任何事故下，能够做到在第一时间自动将燃气气源切断或将超压燃气排放至大保护下游用户和设备及调压站自身的安全。

调压的必要性理想的燃气供应系统将气体从井口输送到最终用户不需要调压器；这样的理想供应系统得以维持的条件是用户需求恒定，气源的供给能力恒定，同时两者之间是一致的；相应的装置--应运而生。

调压系统的组成燃气在输配过程中的输配管网分为不同的压力等级，由于输配系统中上游压力较高而用户侧需要的压力较低，需要将燃气从中高压管线经过调压器降压稳压后才能供给用户使用，在此过程中需要保持供应到用户侧的燃气压力不随用气量和上游压力变化而产生剧烈的波动，对于城镇居民的区域供燃气而言，一般会将一定范围内的小区划分到一个区域，在此区域内设置调压站，保障区域内用户侧的供气安全稳定。组成调压站的设备有阀门、安全切断阀、安全放散阀、过滤器、补偿器、调压器、测量仪表、旁通管等，其主要设备的功能介绍如下3：

阀门：调压器前后需要设置阀门，当调压器、过滤器检修或发生故障时，可以将前后阀门关闭以切断燃气，调压站外与调压站保持一定距离处也应设置常开的阀门，当调压器发生故障时，可以不必靠近调压站即可关闭阀门，用于调压装置中的阀门要求关闭严密、灵敏度高。其主要类型有闸板阀、球阀、蝶阀等。

过滤器：由于管道内腐蚀或者不干净等原因，燃气中的固体悬浮物很容易积存在调压器和安全阀内，这就将影响阀座和阀芯的配合，破坏调压器和安全阀的正常工作，因此，调压器前需要安装过滤器，其主要类型有填料式过滤器和离心式过滤器。

调压器：调压器是调压站中的核心设备，其作用是将燃气压力从入口时的较高压力调节到需要的出口压力，并能根据用户的流量和上游压力等因素维持调压器出口压力稳定。

安全阀：当用户侧负荷突然下降而调压器的阀口关闭不严时，调压器的出口压力会突然增高，这将对用户侧设备的正常工作和公共安全造成危害。因此，需要在调压站设置安全阀，主要的安全装置有安全放散阀和安全切断阀。当安全放散阀启动后，如果仍然不能将燃气压力降为正常压力，甚至压力继续升高，这时应将燃气切断。所以，燃气切断阀应安装在调压器的前方，而取压管连接在调压器的出口处，安全切断阀的切断压力比安全放散压力略高。

旁通管：不能间断供气的调压站均应设置旁通管，以保证调压站进行维修时可以继续供气。燃气通过旁通管向用户供气时，管网的压力和流量由旁通管上的阀门来手动控制，一般高压调压装置在旁通管上设置两道阀门，中压调压装置在旁通管上设置一道阀门。

测量仪表：调压器在运行过程中需要设置各种测量仪表以监视调压器是否工作正常。通常在调压器的入口安装指示式压力计，出口安装自记式压力计，自动记录调压器出口瞬时压力，以便监视调压器的工作状态。调压器后的自动压力记录表纸使用时应将机械钟发条旋紧，将记录纸对准笔尖所指的当时时间并固定，检查笔尖在无压力情况下是否在零位，这样运营维护人员即可根据压力分布的记录纸判断调压器的运行状态。

燃气进入调压站后，首先进行入口压力和温度监测，依次通过过滤器、流量计后进入调压器进行降压，将调压器出口压力调节到用户侧需要的压力，并使用自动压力记录仪对出口压力进行监测，将符合需求的燃气输送到用户。

调压器调压器的作用调压器4最大的功用是保持燃气在使用时有稳定的压力从而保证燃气用具得到稳定的燃空比（燃气与空气的配合比例）；燃气供应系统中使用调压器将气体压力降低并稳定在一个能够使气体得到安全、经济和高效利用的适当水平上.

调压的分类（一）为了明确表示调压器的压力性能，根据调压器的进口压力与出口压力的级别加以区分，分为：

① 低 — 低压；

② 中压A — 低压；

③ 中压B — 低压；

④ 中压A — 中压B；

⑤ 高压 — 中压A；

⑥ 高压 — 中压B；

⑦ 超高 — 高压。

（二）按用途或供应对象加以区分，分为：

1. 区域调压器

用于供应某一地区的居民用户或企事业单位用户的调压器，称为区域调压器。在三级制供气城市中，一般为高—中压、中—低压调压器。

2. 专用调压器

调压器的设置是专供某一单位的特殊需要而设置，如玻璃厂、冶炼厂等大型工业用户，他们一般需要高于区域供应压力的气源，因此必须为它们设置专用调压器。

3. 用户调压器

用户调压器是一种小型调压器，一般用于一幢楼或一户居民。这主要用于高、中压供气系统。民用液化石油气的减压阀也是一种用户调压器。拥护调压器一般分为高—低，中—低压两种。 三、按作用原理划分

（三）调压器按不同作用原理分为直接作用式和间接作用式两种。

调压器的组成调压器的基本组成：（1）敏感元件：薄膜、导压管（2）给定压力部件：重块、弹簧（3）可调节流阀：提升阀、滑动阀、活塞阀、蝶阀、旋塞阀 。

外界给一个干扰信号，被调参数发生变化传给测量元件，测量元件发信号与给定值比较，得到偏差信号送给传动值发出位移值，移动阀门并向调节对象发出一个调节作用信号克服干扰作用影响。

出口燃气用量或者压力变化，通过导压管使压力作用到皮膜，皮膜受力不平衡，带动阀杆移动，改变流通口径的流量，使皮膜在此处于平衡

燃气调压系统的常用的超高压保护方法国家规范中明确规定：当有可能超过最大允许工作压力时，应设置防止管道超压的安全保护设备。下面介绍几种最常用的超高压保护方法5：

（1） 超高压切断装置

超高压切断阀通常安装在调压器的上游，是一种速关阀，目的是为了保护下游管网系统，防止由于突发事件或上游设备故障造成系统压力过高，在调压系统出口压力高达危险水平之前，超高压切断装置会自动切断气体供应。燃气调压系统上使用的切断阀，切断之后只能通过手动方式还原复位。

（2） 超高压放散装置

超高压放散阀是将超过预设放散压力的气体，排放至大气中，保持下游压力在安全范围内。有的放散阀可以直接安装在室外，有的放散阀需要安装一根引出管，接引到室外放散。规范要求调压柜的安全放散管管口距地面的高度不应小于4m；设置在建筑物墙上的调压箱的安全放散管管口应高出该建筑物屋檐1.0m。所以安装放散装置最重要的是放散管口的位置要符合安全规定的要求。

（3） 串联监控调压器

将两个调压器串联起来，一个调压器（气流下游）正常工作，发挥调节压力作用；另一个调压器（气流上游）不工作，起监察作用。正常情况下监察调压器阀口是处于全开状态，工作调压器负责调节出口压力，当工作调压器出现故障导致出口压力升高时，监察调压器开始工作，即调节出口压力，控制压力不继续升高，并在安全范围之内。

目前无论是比较大型的区域调压站，还是小型壁挂式调压箱，都至少采取一种超高压保护方法，或者采取两种、三种方法相结合。另外还可以采取远程压力监控措施，设定报警压力数据，融入到SCADA系统中，能够比较可靠的做到压力的安全控制。

调压器保养与维护不同的调压器厂家生产，都对自己产品的易损部件规定了使用周期，到达周期后应该更换。一般来讲易损部件主要是指：各种橡胶皮膜、橡胶密封圈、阀口密封垫等，甚至有的厂家设计的调压器，是可以将金属外壳在内的所有构件，一次性更换的。对于调压器来讲，定期的保养与维护是必须进行的工作。调压器生产厂家都自己的产品都有后续保障服务，可以向厂家直接订购与之配套的“配件包”，里面包含所有调压器定期需要更换的新配件，它们的尺寸是与调压器里旧配件相同的，十分方便6。

燃气调压系统调试单体调试单体调试作为系统调试的基础性检查侧试就是对系统各分支进行单独侧试,侧试单体运行各参数是否正常。要对燃气调压站整个电气系统的接线进行校对一边,查验是否接线顺序正确,再查验在控制系统中1/0的输入输出信号地址是否正确;对所有的监视仪表进行检查,就地显示仪表校对,开关量仪表做通断侧试,模拟量的仪表采用Hart协议表一般给4mA,12mA和24mA信号对应仪表零点,一半量程和满量程的校对等等2。

对电机进行绕组绝缘侧试和交直流耐压试验,盘柜的电气的保护值的设定,例如速断保护、过载保护和电机启动电流整定及保护时间等。这些检查完成后,就可以对单个分支系统的模拟启动侧试和带电启动侧试;对主电机空载侧试,在空载启动主要看在联锁信号下,电机是否能启动;解除联锁启动后,电机转向是否正确,电机的轴瓦温度在运行4h后是否正常,电机振动是否正常有无异响等。

再侧试主电机程序,主要侧试各保护跳机信号,给一个跳机信号,主电机是否执行;对于润滑油系统,启动后检查油压是否正常,油温是否正常,是否有漏油,到各气缸的润滑油的分配模块是否有畅通,是否有油流出等,滑油系统类似人类的血液,对机组的运行至关重要;冷却水系统,排空管道空气后,启动电机,检查水压是否正常,是否漏水等;天然气冷却系统启动后是否按照输出温度要求改变转速等;降噪房通风系统主要侧试在环境设定的温度下是否启机,启机后是否运行平稳,然后在发生火灾后是否接收消防信号进行停止运行。

测试降噪房消防系统,由于各调压站布置不同,消防配置方式也不同,在笔者所在设备厂房上的降噪房里设置了两个红外线火焰探头、两个天然气探头、两个硫化氢探头和两个温感探头,由于防止探头误报增加机组运行的不可靠性,我们设置两个火焰探头或是两个天然气探头同时动作,机组才执行跳机动作,分别侧试在两个火焰探头和两个天然气探头动作后,系统是否跳机和通风系统是否关闭;硫化氢探头和温感探头分别动作后,系统是否报警,并且启动通风系统;对于气动电动阀的侧试就是侧试各气动阀的关断以及PID阀的动态响应调节是否正常。这样整个单体调试就基本完成。

系统调试系统调试前,应制定安全措施及对整个控制系统的逻辑程序检查一遍,各设定值是否完整输入,联锁信号是否正常无矛盾,程序是否备份及PLC主机是否运行在UPS供电状态下,各盘柜通信是否正常等,一切就绪后,在未通电主电机状态下,对系统进行一次模拟启动(注意模拟启动前请关闭天然气管道主阀),首次模拟启动,需要对整个系统各手动阀的通断状态,按照管道工艺流程进行开关检查,各单体电源开关是否在正确位置上,启动后检查各气动电动阀的开关是否正常,各单体系统是否按照预定的时间启动,启动后各单体系统运行参数是否正常。

对系统进行急停按钮、消防联锁跳机、与燃机联锁跳机等各模拟跳机信号的检查,检查是否按照设定停机,在模拟过程中,如果出现异常,就需要停止模拟,对异常的单体系统或是多个系统进行分析检查,检查的原则是在比较容易确定问题的情况下,精确检修,在不确定问题时,先机务检查,再电气检查,再是控制系统速器装置一定要严格按照柴油机说明书上的技术要求进行安装、保养和调试,柴油机所使用的润滑油必须要保证油质的质量。当柴油机一旦出现飞车现象,操作人员一定不要惊慌失措,应立即采取相应正确的处理方法,使柴油机迅速的停止转动,否则当柴油机转速升高到一定程度时会对操作人员造成伤害,以及船舶安全都会造成不可挽回的财产损失。那么我们操作人员如果在实际操作中出现飞车时应进行下列处置。

(1)迅速将油门拉杆放至停车手柄位置,使其处于停止供油的位置。

(2)立即关闭柴油机供气管路,阴止外界的空气进入气缸,可使气缸缺氧停止燃油燃烧。

(3)如果有减压装置的发动机,可迅速将减压手柄拉到减压位置,减缓发动机转速,为采取其他应急措施赢得时间。

(4)停止燃油供给泵供油切断燃油进机管路,关闭所有向气缸供油部位。

（5）迅速将本地应急停车电磁阀动作,使压缩空气进入各高压油泵促使停车活塞缸动作,使油门齿条刻度推至零位。

(6)当柴油机完全停止运行后要即使打开主机示功阀并迅速组织人员对柴油机进行盘车,防止主机高负荷运转突然停车由于机体内部温度较高导致活塞拉缸,润滑油过热导致缸套与活塞烧蚀。