燃氣調壓系統

燃氣調壓系統是燃氣輸配系統中用來調節燃氣供應壓力的降壓設備，其基本任務是將前級較高的進口壓力調節至下游所需要的壓力。是在燃氣輸配管網中是連線各過程的重要環節。組成調壓站的設備有閥門、安全切斷閥、安全放散閥、過濾器、補償器、調壓器、測量儀表、旁通管等。調壓器是調壓系統中最核心的部分，調壓器最大的功用是保持燃氣在使用時有穩定的壓力從而保證燃氣用具得到穩定的燃空比（燃氣與空氣的配合比例）；燃氣供應系統中使用調壓器將氣體壓力降低並穩定在一個能夠使氣體得到安全、經濟和高效利用的適當水平上。介紹了調壓系統的組成，並詳細介紹了調壓器的作用、分類、組成、保養與維護等等；最後介紹了燃氣調壓系統的調試。

基本介紹

• 中文名：燃氣調壓系統
• 外文名：Gas pressure regulating system
• 核心部件：調壓器
• 類型：能源類控制技術
• 領域：能源
• 學科：熱力學、控制學科

簡介

燃氣調壓系統是整個城鎮燃氣輸配體系里的核心，是城鎮燃氣供應安全、穩定及連續的保障。本文在對燃氣調壓器的作用進行簡述的基礎上，重點介紹如何保護下游管網壓力在安全範圍之內，以及調壓器保養與維護，做好調壓系統的安全管理。

隨著國民經濟的持續發展，國內天然氣長輸管道、地下儲氣庫等基礎設施的不斷建設和完善，我國年消費天然氣能力已經超過一千億立方，到2015年全國利用天然氣的地級市以上城市個數將超過三百個。而燃氣是一種易燃、易爆的有毒性氣體，一旦發生事故具有涉及範圍廣、危害性大、人民生命財產損失嚴重等特點。城鎮燃氣都是以一定的壓力在密閉管道里輸送的，壓力越高代表燃氣的流速越快、釋放後的絕對體積也越大，因此燃氣的危險程度與輸送的壓力是成正比關係。國家規範對燃氣管道按照壓力不同劃分了7個等級，這主要也是出於安全考慮，不同壓力級別的管道其相應的安全要求是不同的。規範還規定各種壓力級制的燃氣管道之間應通過調壓裝置相連，這也突出體現了調壓系統的作用：連線不同壓力級制的管道、保障下游管網的運行壓力不超過安全水平。

燃氣調壓系統

調壓的任務

燃氣調壓系統是燃氣輸配系統中用來調節燃氣供應壓力的降壓設備，其基本任務是將前級較高的進口壓力調節至下游所需要的壓力。並能抵禦波動的進口壓力和流量變化的干擾。保持出口壓力為某一恆定值，燃氣調壓站能否安全正常運行與千家萬戶的生命財產息息相關。一旦發生燃氣的泄漏或超壓，後果不堪構想。配套超壓保護裝置的意義在於任何事故下，能夠做到在第一時間自動將燃氣氣源切斷或將超壓燃氣排放至大保護下游用戶和設備及調壓站自身的安全。

調壓的必要性

理想的燃氣供應系統將氣體從井口輸送到最終用戶不需要調壓器；這樣的理想供應系統得以維持的條件是用戶需求恆定，氣源的供給能力恆定，同時兩者之間是一致的；相應的裝置--應運而生。

調壓系統的組成

燃氣在輸配過程中的輸配管網分為不同的壓力等級，由於輸配系統中上游壓力較高而用戶側需要的壓力較低，需要將燃氣從中高壓管線經過調壓器降壓穩壓後才能供給用戶使用，在此過程中需要保持供應到用戶側的燃氣壓力不隨用氣量和上游壓力變化而產生劇烈的波動，對於城鎮居民的區域供燃氣而言，一般會將一定範圍內的小區劃分到一個區域，在此區域內設定調壓站，保障區域內用戶側的供氣安全穩定。組成調壓站的設備有閥門、安全切斷閥、安全放散閥、過濾器、補償器、調壓器、測量儀表、旁通管等，其主要設備的功能介紹如下：

閥門：調壓器前後需要設定閥門，當調壓器、過濾器檢修或發生故障時，可以將前後閥門關閉以切斷燃氣，調壓站外與調壓站保持一定距離處也應設定常開的閥門，當調壓器發生故障時，可以不必靠近調壓站即可關閉閥門，用於調壓裝置中的閥門要求關閉嚴密、靈敏度高。其主要類型有閘板閥、球閥、蝶閥等。

過濾器：由於管道內腐蝕或者不乾淨等原因，燃氣中的固體懸浮物很容易積存在調壓器和安全閥內，這就將影響閥座和閥芯的配合，破壞調壓器和安全閥的正常工作，因此，調壓器前需要安裝過濾器，其主要類型有填料式過濾器和離心式過濾器。

調壓器：調壓器是調壓站中的核心設備，其作用是將燃氣壓力從入口時的較高壓力調節到需要的出口壓力，並能根據用戶的流量和上游壓力等因素維持調壓器出口壓力穩定。

安全閥：當用戶側負荷突然下降而調壓器的閥口關閉不嚴時，調壓器的出口壓力會突然增高，這將對用戶側設備的正常工作和公共安全造成危害。因此，需要在調壓站設定安全閥，主要的安全裝置有安全放散閥和安全切斷閥。當安全放散閥啟動後，如果仍然不能將燃氣壓力降為正常壓力，甚至壓力繼續升高，這時應將燃氣切斷。所以，燃氣切斷閥應安裝在調壓器的前方，而取壓管連線在調壓器的出口處，安全切斷閥的切斷壓力比安全放散壓力略高。

旁通管：不能間斷供氣的調壓站均應設定旁通管，以保證調壓站進行維修時可以繼續供氣。燃氣通過旁通管向用戶供氣時，管網的壓力和流量由旁通管上的閥門來手動控制，一般高壓調壓裝置在旁通管上設定兩道閥門，中壓調壓裝置在旁通管上設定一道閥門。

測量儀表：調壓器在運行過程中需要設定各種測量儀表以監視調壓器是否工作正常。通常在調壓器的入口安裝指示式壓力計，出口安裝自記式壓力計，自動記錄調壓器出口瞬時壓力，以便監視調壓器的工作狀態。調壓器後的自動壓力記錄表紙使用時應將機械鐘發條旋緊，將記錄紙對準筆尖所指的當時時間並固定，檢查筆尖在無壓力情況下是否在零位，這樣運營維護人員即可根據壓力分布的記錄紙判斷調壓器的運行狀態。

燃氣進入調壓站後，首先進行入口壓力和溫度監測，依次通過過濾器、流量計後進入調壓器進行降壓，將調壓器出口壓力調節到用戶側需要的壓力，並使用自動壓力記錄儀對出口壓力進行監測，將符合需求的燃氣輸送到用戶。

調壓器

調壓器的作用

調壓器最大的功用是保持燃氣在使用時有穩定的壓力從而保證燃氣用具得到穩定的燃空比（燃氣與空氣的配合比例）；燃氣供應系統中使用調壓器將氣體壓力降低並穩定在一個能夠使氣體得到安全、經濟和高效利用的適當水平上.

調壓的分類

（一）為了明確表示調壓器的壓力性能，根據調壓器的進口壓力與出口壓力的級別加以區分，分為：

① 低 — 低壓；

② 中壓A — 低壓；

③ 中壓B — 低壓；

④ 中壓A — 中壓B；

⑤ 高壓 — 中壓A；

⑥ 高壓 — 中壓B；

⑦ 超高 — 高壓。

（二）按用途或供應對象加以區分，分為：

1. 區域調壓器

用於供應某一地區的居民用戶或企事業單位用戶的調壓器，稱為區域調壓器。在三級制供氣城市中，一般為高—中壓、中—低壓調壓器。

2. 專用調壓器

調壓器的設定是專供某一單位的特殊需要而設定，如玻璃廠、冶煉廠等大型工業用戶，他們一般需要高於區域供應壓力的氣源，因此必須為它們設定專用調壓器。

3. 用戶調壓器

用戶調壓器是一種小型調壓器，一般用於一幢樓或一戶居民。這主要用於高、中壓供氣系統。民用液化石油氣的減壓閥也是一種用戶調壓器。擁護調壓器一般分為高—低，中—低壓兩種。 三、按作用原理劃分

（三）調壓器按不同作用原理分為直接作用式和間接作用式兩種。

調壓器的組成

調壓器的基本組成：（1）敏感元件：薄膜、導壓管（2）給定壓力部件：重塊、彈簧（3）可調節流閥：提升閥、滑動閥、活塞閥、蝶閥、旋塞閥 。

外界給一個干擾信號，被調參數發生變化傳給測量元件，測量元件發信號與給定值比較，得到偏差信號送給傳動值發出位移值，移動閥門並向調節對象發出一個調節作用信號克服干擾作用影響。

出口燃氣用量或者壓力變化，通過導壓管使壓力作用到皮膜，皮膜受力不平衡，帶動閥桿移動，改變流通口徑的流量，使皮膜在此處於平衡

燃氣調壓系統的常用的超高壓保護方法

國家規範中明確規定：當有可能超過最大允許工作壓力時，應設定防止管道超壓的安全保護設備。下面介紹幾種最常用的超高壓保護方法：

（1） 超高壓切斷裝置

超高壓切斷閥通常安裝在調壓器的上游，是一種速關閥，目的是為了保護下游管網系統，防止由於突發事件或上游設備故障造成系統壓力過高，在調壓系統出口壓力高達危險水平之前，超高壓切斷裝置會自動切斷氣體供應。燃氣調壓系統上使用的切斷閥，切斷之後只能通過手動方式還原復位。

（2） 超高壓放散裝置

超高壓放散閥是將超過預設放散壓力的氣體，排放至大氣中，保持下游壓力在安全範圍內。有的放散閥可以直接安裝在室外，有的放散閥需要安裝一根引出管，接引到室外放散。規範要求調壓櫃的安全放散管管口距地面的高度不應小於4m；設定在建築物牆上的調壓箱的安全放散管管口應高出該建築物屋檐1.0m。所以安裝放散裝置最重要的是放散管口的位置要符合安全規定的要求。

（3） 串聯監控調壓器

將兩個調壓器串聯起來，一個調壓器（氣流下游）正常工作，發揮調節壓力作用；另一個調壓器（氣流上游）不工作，起監察作用。正常情況下監察調壓器閥口是處於全開狀態，工作調壓器負責調節出口壓力，當工作調壓器出現故障導致出口壓力升高時，監察調壓器開始工作，即調節出口壓力，控制壓力不繼續升高，並在安全範圍之內。

目前無論是比較大型的區域調壓站，還是小型壁掛式調壓箱，都至少採取一種超高壓保護方法，或者採取兩種、三種方法相結合。另外還可以採取遠程壓力監控措施，設定報警壓力數據，融入到SCADA系統中，能夠比較可靠的做到壓力的安全控制。

調壓器保養與維護

不同的調壓器廠家生產，都對自己產品的易損部件規定了使用周期，到達周期後應該更換。一般來講易損部件主要是指：各種橡膠皮膜、橡膠密封圈、閥口密封墊等，甚至有的廠家設計的調壓器，是可以將金屬外殼在內的所有構件，一次性更換的。對於調壓器來講，定期的保養與維護是必須進行的工作。調壓器生產廠家都自己的產品都有後續保障服務，可以向廠家直接訂購與之配套的“配件包”，裡面包含所有調壓器定期需要更換的新配件，它們的尺寸是與調壓器里舊配件相同的，十分方便。

燃氣調壓系統調試

單體調試

單體調試作為系統調試的基礎性檢查側試就是對系統各分支進行單獨側試,側試單體運行各參數是否正常。要對燃氣調壓站整個電氣系統的接線進行校對一邊,查驗是否接線順序正確,再查驗在控制系統中1/0的輸入輸出信號地址是否正確;對所有的監視儀表進行檢查,就地顯示儀表校對,開關量儀表做通斷側試,模擬量的儀表採用Hart協定表一般給4mA,12mA和24mA信號對應儀表零點,一半量程和滿量程的校對等等。

對電機進行繞組絕緣側試和交直流耐壓試驗,盤櫃的電氣的保護值的設定,例如速斷保護、過載保護和電機啟動電流整定及保護時間等。這些檢查完成後,就可以對單個分支系統的模擬啟動側試和帶電啟動側試;對主電機空載側試,在空載啟動主要看在聯鎖信號下,電機是否能啟動;解除聯鎖啟動後,電機轉向是否正確,電機的軸瓦溫度在運行4h後是否正常,電機振動是否正常有無異響等。

再側試主電機程式,主要側試各保護跳機信號,給一個跳機信號,主電機是否執行;對於潤滑油系統,啟動後檢查油壓是否正常,油溫是否正常,是否有漏油,到各氣缸的潤滑油的分配模組是否有暢通,是否有油流出等,滑油系統類似人類的血液,對機組的運行至關重要;冷卻水系統,排空管道空氣後,啟動電機,檢查水壓是否正常,是否漏水等;天然氣冷卻系統啟動後是否按照輸出溫度要求改變轉速等;降噪房通風系統主要側試在環境設定的溫度下是否啟機,啟機後是否運行平穩,然後在發生火災後是否接收消防信號進行停止運行。

測試降噪房消防系統,由於各調壓站布置不同,消防配置方式也不同,在筆者所在設備廠房上的降噪房裡設定了兩個紅外線火焰探頭、兩個天然氣探頭、兩個硫化氫探頭和兩個溫感探頭,由於防止探頭誤報增加機組運行的不可靠性,我們設定兩個火焰探頭或是兩個天然氣探頭同時動作,機組才執行跳機動作,分別側試在兩個火焰探頭和兩個天然氣探頭動作後,系統是否跳機和通風系統是否關閉;硫化氫探頭和溫感探頭分別動作後,系統是否報警,並且啟動通風系統;對於氣動電動閥的側試就是側試各氣動閥的關斷以及PID閥的動態回響調節是否正常。這樣整個單體調試就基本完成。

系統調試

系統調試前,應制定安全措施及對整個控制系統的邏輯程式檢查一遍,各設定值是否完整輸入,聯鎖信號是否正常無矛盾,程式是否備份及PLC主機是否運行在UPS供電狀態下,各盤櫃通信是否正常等,一切就緒後,在未通電主電機狀態下,對系統進行一次模擬啟動(注意模擬啟動前請關閉天然氣管道主閥),首次模擬啟動,需要對整個系統各手動閥的通斷狀態,按照管道工藝流程進行開關檢查,各單體電源開關是否在正確位置上,啟動後檢查各氣動電動閥的開關是否正常,各單體系統是否按照預定的時間啟動,啟動後各單體系統運行參數是否正常。

對系統進行急停按鈕、消防聯鎖跳機、與燃機聯鎖跳機等各模擬跳機信號的檢查,檢查是否按照設定停機,在模擬過程中,如果出現異常,就需要停止模擬,對異常的單體系統或是多個系統進行分析檢查,檢查的原則是在比較容易確定問題的情況下,精確檢修,在不確定問題時,先機務檢查,再電氣檢查,再是控制系統速器裝置一定要嚴格按照柴油機說明書上的技術要求進行安裝、保養和調試,柴油機所使用的潤滑油必須要保證油質的質量。當柴油機一旦出現飛車現象,操作人員一定不要驚慌失措,應立即採取相應正確的處理方法,使柴油機迅速的停止轉動,否則當柴油機轉速升高到一定程度時會對操作人員造成傷害,以及船舶安全都會造成不可挽回的財產損失。那么我們操作人員如果在實際操作中出現飛車時應進行下列處置。

(1)迅速將油門拉桿放至停車手柄位置,使其處於停止供油的位置。

(2)立即關閉柴油機供氣管路,陰止外界的空氣進入氣缸,可使氣缸缺氧停止燃油燃燒。

(3)如果有減壓裝置的發動機,可迅速將減壓手柄拉到減壓位置,減緩發動機轉速,為採取其他應急措施贏得時間。

(4)停止燃油供給泵供油切斷燃油進機管路,關閉所有向氣缸供油部位。

（5）迅速將本地應急停車電磁閥動作,使壓縮空氣進入各高壓油泵促使停車活塞缸動作,使油門齒條刻度推至零位。

(6)當柴油機完全停止運行後要即使打開主機示功閥並迅速組織人員對柴油機進行盤車,防止主機高負荷運轉突然停車由於機體內部溫度較高導致活塞拉缸,潤滑油過熱導致缸套與活塞燒蝕。