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,矿井的供给能力恒定,同时两者之间是一致的,这样的系统实际上不可能存在。为此,相应的装置-调压器-应运而生。
调压器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。
燃气调压器是液化石油气安全燃烧的一个重要部件,连通在钢瓶和炉具之间。
调压器不仅能把瓶内的高压石油气变为低压石油气(从980千Pa降至100千Pa左右),还能把低压气,稳定在适合炉具安全燃烧的压强范围内。即做到经它输出的石油气,在炉具火孔处的气压,随地随时地比外界大气压值大2940Pa左右,因此实际上调压器是一种自动稳压装置.
人们习惯地把它称为减压器,是只注意到了它降压的功能,而忽视了它稳压的本领.调压器整个设计之巧妙精细,正是表现在它的稳压本领方面,本文拟在这方面作详尽的说明。
下图是调压器的结构图,它主要由手轮、进气管、上阀盖、下阀盖、橡皮膜、进气喷嘴、阀垫、一个小杠杆、出气管等零部件组成。调压器中间是一块圆形的橡皮膜,它把调压器分为上下两个气室。上气室内有一弹簧,上端连着调节螺盖,下端连着橡皮膜。在上阀盖边沿处有一个直径为0.8毫m的小孔,使上气室与外界相通,此孔形象地称为呼吸孔.下气室中有一个精黄铜制成的杠杆,总长为5cm左右,转动性能非常灵敏。
杠杆右端与橡皮膜中心连接在一起,左端粘着阀垫,紧扣在进气喷嘴上,对喷出的高压石油气产生阻尼作用。此杠杆左右两端离支点距离为左短右长,是不等臂杠杆.其表现特点为:对杠杆右端作用力的微小变化,势必使杠杆左端的作用力产生一个较大的变化。在原理上讲,实现了对力的放大;在效果上讲,增加了对高压气的阻尼作用。
为了更清楚地阐明调压器的工作原理,有必要弄清楚这个问题:气体安全燃烧应具备什么条件? 固体燃料要安全燃烧,要具备两个条件:一是适量的助燃气体(空气或氧气),二是燃烧物质保持一定的温度(通常高于着火点)。
固体燃烧时,已燃部分对未燃部分的传热方式是传导和辐射,燃烧方向是由外向其中心发展.固体燃烧时发生热膨胀,体积变大,但变化不大,其位移几乎为零。气体燃烧时,已燃部分对未燃部分的传热方式,除了传导和辐射外,增加了对流方式,燃烧方向是由中心向外发展。气体燃烧时发生剧烈热膨胀,其生成物的体积为燃烧前体积数百千倍,并以较快速度发生位移①.因此仅满足上述的两个条件,是无法使气体安全燃烧的。
直接作用式调压器
由测量元件(薄膜)、传动部件(阀杆)和调节机构(阀门)组成(图1)。当出口后的用气量增加或进口压力降低时,出口压力就下降,这时由导压管反映的压力使作用
在薄膜下侧的力小于膜上重块(或弹簧)的力,薄膜下降,阀瓣也随着阀杆下移,使阀门开大,燃气流量增加,出口压力恢复到原来给定的数值。反之,当出口后的用气量减少或进口压力升高时,阀门关小,流量降低,仍使出口压力得到恢复。出口压力值可用调节重块的重量或弹簧力来给定。小型液化石油气减压阀和用户调压器都是直接作用式的。
间接作用式调压器
工作原理见图2。它由主调压器、指挥器和排气阀组成。当出口压力p2低于给定值时,指挥器的薄膜就下降,使指挥器阀门开启,经节流后压力为p3的燃气补充到主调压器的膜下空间。由于p3大于p2,使主调压器阀门开大,流量增加,p2恢复到给定值。反之,当p2超过给定值时,指挥器薄膜上升,使阀门关闭。同时,由于作用在排气阀薄膜下侧的力使排气阀开启,一部分压力为p3的燃气排入大气,使主调压器薄膜下侧的力减小,又由于p2偏大,故使主调压器的阀门关小,p2也即恢复到给定值。燃气储配站、区域调压站和大型用户专用调压站,基本上都采用间接作用式调压器。
我国使用液化石油气的热水器和煤气灶安全使用的燃气压力均为2800Pa,瓶装液化石油气钢瓶内煤气压力一般有4kg,通过钢瓶前的减压阀将煤气压力降到0.028kg(即2800Pa)后供热水器或煤气灶使用。
轴流式调压器:
轴流式调压器是一种结构新颖、密封严密、流通能力大、调压稳定的指挥式调压器,调压器内件为不锈钢制造,使用寿命长,具有超压自动关闭,压力恢复正常时自动开启功能,安装空间小,可安装于任何位置,适合于城市门站,区域调压站和燃气轮机供气,可用于天然气、液化石油气、空气和其它非腐蚀性气体。
工作原理 :调压器由进气阀体、进气接体、出气接体、出气阀体、指挥器五大部分组成,进气接体内装有主阀调压簧、高压气筒套、密封胶膜等。出气阀体内装有固定阀座,该阀座与高压气筒套组成密封副。当指挥器关闭时,高压气筒套在主阀簧的作用下,紧贴在固定阀座上,将介质关闭在调压器内;当指挥器打开时,在指挥器先导气的作用下,密封胶膜拉动密封膜压盘压迫弹簧,使高压气筒套离开固定阀座,指挥阀开启越大,高压气筒套与固定阀座间的间隙越大,从而实现调节气流压力高低和流量大小的功能。