信號管設(shè)置對直接作用調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響

摘 要

摘要:分析信號管的不同設(shè)置對直接作用式調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響,提出了通過改進(jìn)信號管的設(shè)置來優(yōu)化調(diào)壓器靜態(tài)特性的建議。關(guān)鍵詞:直接作用式調(diào)壓器; 靜態(tài)特性;信號管;優(yōu)化Influenc

摘要:分析信號管的不同設(shè)置對直接作用式調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響,提出了通過改進(jìn)信號管的設(shè)置來優(yōu)化調(diào)壓器靜態(tài)特性的建議。

關(guān)鍵詞:直接作用式調(diào)壓器;  靜態(tài)特性;信號管;優(yōu)化

Influence of Signal Tube Installation on Static Characteristics of Direct Acting Regulator

Abstract: The influence of different installations of signal tube on static characteristics of direct acting regulator is analyzed. The suggestion of improving installation of signal tube is proposed to optimize the static characteristics of regulator.

Key words: direct acting regulator;static characteristics;signal tube;optimization

1 概述

調(diào)壓器作為城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中常用的壓力調(diào)節(jié)裝置,其主要功能是將上游的來氣壓力降低至下游用戶設(shè)備要求的工作壓力,并保持燃?xì)鈮毫Ψ€(wěn)定[1-2]。工程上對城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器的性能主要有如下要求:當(dāng)氣源及城鎮(zhèn)燃?xì)庳?fù)荷發(fā)生改變而引起調(diào)壓器的入口壓力和流量發(fā)生變化時,調(diào)壓器能夠確保其實際出口壓力與設(shè)定值的偏差在可接受的范圍之內(nèi)。調(diào)壓器的性能主要通過調(diào)壓器的靜態(tài)特性來體現(xiàn)。

國家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督檢驗中心在大量的調(diào)壓器檢驗工作過程中,常會發(fā)現(xiàn)因信號管的不合理設(shè)置導(dǎo)致調(diào)壓器的靜態(tài)特性不理想(調(diào)壓器的出口壓力隨流量的增大而陡增或陡降)的現(xiàn)象。本文主要針對兩款直接作用式調(diào)壓器,通過實驗研究信號管的設(shè)置形式對直接作用式調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響。希望本文能夠提高調(diào)壓器的設(shè)計者及生產(chǎn)者對調(diào)壓器信號管設(shè)計及安裝的重視程度,幫助其解決信號管的不合理設(shè)置對調(diào)壓器靜態(tài)特性產(chǎn)生不良影響的問題。

2 常見的信號管設(shè)置形式

調(diào)壓器信號管的作用是將調(diào)壓器出口管道的壓力反饋至調(diào)壓器,進(jìn)而實現(xiàn)調(diào)壓器的調(diào)壓和穩(wěn)壓功能。直接作用式調(diào)壓器的信號管設(shè)置形式通常分為內(nèi)取壓和外取壓兩種。

采用內(nèi)取壓信號管的某型號直接作用式調(diào)壓器的工作原理見圖1。該調(diào)壓器的信號管3在管道內(nèi)部取壓,將調(diào)壓器出口管道4的壓力反饋至調(diào)壓器的低壓腔體2。

 

 

采用外取壓形式信號管的某型號直接作用式調(diào)壓器的工作原理見圖2。該調(diào)壓器的信號管3在管道外部取壓,將調(diào)壓器出口管道4的壓力反饋至調(diào)壓器的低壓腔體2。

 

3 信號管的設(shè)置對調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響

3.1 調(diào)壓器的靜態(tài)特性

調(diào)壓器的靜態(tài)特性是指調(diào)壓器實際出口壓力隨進(jìn)口壓力和流量變化的特性[3]。合格的調(diào)壓器要求其出口壓力隨進(jìn)口壓力和流量的變化滿足標(biāo)稱的穩(wěn)壓精度等級(AC)、關(guān)閉壓力等級(SG)、每條靜特性曲線的關(guān)閉壓力區(qū)等級(SZ)和每族靜特性曲線的靜特性線族關(guān)閉壓力區(qū)等級(SZP)。

根據(jù)GB 27790-2011《城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器》(以下簡稱GB 27790-2011)的規(guī)定,城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器靜態(tài)特陛的合格與否需要通過靜態(tài)特性實驗并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制靜態(tài)特性曲線圖來判定。對某一型號的城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器(標(biāo)稱參數(shù)見表l、2)進(jìn)行靜態(tài)特性實驗,并按照GB 27790-20117.6.1.3款的作圖方法,繪制該調(diào)壓器在表1、2所示標(biāo)稱參數(shù)條件下的靜態(tài)特性曲線。按照GB 27790-2011的要求,應(yīng)在標(biāo)稱出口壓力范圍(3.O06.00 kPa)內(nèi)選取3個出口壓力設(shè)定點(diǎn)(設(shè)定點(diǎn)的壓力等于實驗前調(diào)壓器的彈簧設(shè)定值)進(jìn)行靜態(tài)特性實驗。該調(diào)壓器標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為3.O0 kPa時的靜態(tài)特性曲線見圖3

 

3中,橫軸為管道流量,縱軸為調(diào)壓器的出口壓力。圖3所示的靜特性曲線族為調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值為3.O0 kPa條件下,調(diào)壓器的進(jìn)口壓力分別為0.2,0.40.6 MPa時,調(diào)壓器實際出口壓力隨流量變化的曲線。

①調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級

調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度(A)是指一族靜態(tài)特性曲線(3中根據(jù)靜態(tài)特性實驗數(shù)據(jù)擬合的3條曲線)上,標(biāo)稱流量范圍內(nèi)調(diào)壓器的出口壓力與出口壓力設(shè)定值間的最大正偏差和最大負(fù)偏差絕對值的平均值相對出口壓力設(shè)定值的比值。穩(wěn)壓精度等級(AC)即為穩(wěn)壓精度(A)乘以l00。

 

式中 A——調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度

     p2,+——高于出口壓力設(shè)定值的調(diào)壓器出口壓力,Pa

     p2-——低于出口壓力設(shè)定值的調(diào)壓器出口壓力,Pa

     p2s——調(diào)壓器的出口壓力設(shè)定值,Pa

 

式中 Ac——調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級

如圖3所示,穩(wěn)壓精度壓力下限值為2.7 kPa,穩(wěn)壓精度壓力上限值為3.3 kPa。合格的調(diào)壓器要求在標(biāo)稱的流量范圍內(nèi),調(diào)壓器的出口壓力曲線在穩(wěn)壓精度壓力下限和上限之間。圖3為調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值為3.00 kPa時的靜特性曲線圖,以調(diào)壓器入口壓力為0.6 MPa的靜特性曲線為例,如表2所示,該調(diào)壓器在此種工況條件下的標(biāo)稱最小流量為50 m3/h,標(biāo)稱最大流量為500 m3/h,該靜特性曲線在標(biāo)稱的50500 m3/h流量范圍內(nèi),滿足標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(Ac =10)的要求。

②調(diào)壓器的關(guān)閉壓力等級

關(guān)閉壓力為調(diào)壓器調(diào)節(jié)元件處于關(guān)閉位置時,靜態(tài)特性線上零流量處的出口壓力(從開始關(guān)閉點(diǎn)流量減少至零流量所用的時間應(yīng)大于調(diào)壓器關(guān)閉的響應(yīng)時間)。關(guān)閉壓力等級(SG)為調(diào)壓器的關(guān)閉壓力與出口壓力設(shè)定值之差對出口壓力設(shè)定值之比乘以100。

 

式中 Sg——調(diào)壓器的關(guān)閉壓力等級

     pb——調(diào)壓器的關(guān)閉壓力,Pa

如圖3所示,調(diào)壓器的標(biāo)稱關(guān)閉壓力(關(guān)閉壓力等級線的縱坐標(biāo)值)3.6 kPa。合格的調(diào)壓器要求所有靜態(tài)特性曲線與縱軸的交點(diǎn)均在關(guān)閉壓力等級線的下方,即該調(diào)壓器的實際關(guān)閉壓力等級Sg不大于20。

③調(diào)壓器的關(guān)閉壓力區(qū)等級

每條靜特性曲線的關(guān)閉壓力區(qū)等級(SZ)是指調(diào)壓器的實際最小流量和實際最大流量的比值乘以100。以圖3進(jìn)口壓力為0.6 MPa的靜特性曲線為例,該工況條件下的靜特性曲線的實際最小流量為靜特性曲線與穩(wěn)壓精度上限線交點(diǎn)所對應(yīng)的流量值,實際最大流量為靜特性曲線與穩(wěn)壓精度下限線交點(diǎn)所對應(yīng)的流量值。

 

式中 Sz——調(diào)壓器的關(guān)閉壓力區(qū)等級

     qmin——調(diào)壓器的實際最小流量,m3/h

     qmax——調(diào)壓器的實際最大流量,m3/h

合格的調(diào)壓器要求調(diào)壓器在每種工況條件下的實際最小流量和實際最大流量的比值乘以l00后不大于標(biāo)稱的關(guān)閉壓力區(qū)等級(SZ)(針對一條靜特性曲線而言)。以靜特性曲線如圖3所示的調(diào)壓器為例,要求該調(diào)壓器的實際關(guān)閉壓力區(qū)等級Sz不大于10。

靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(SZP)是指靜特性線族上,最大進(jìn)口壓力下的實際最小流量和最小進(jìn)口壓力下的實際最大流量的比值乘以l00。

 

式中Sz,p——調(diào)壓器靜特性線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級

    qpmax,min——靜特性線族上調(diào)壓器最大進(jìn)口壓力下的實際最小流量,m3/h

    qpmin,max——靜特性線族上調(diào)壓器最小進(jìn)口壓力下的實際最大流量,m3/h

合格的調(diào)壓器要求調(diào)壓器每族靜特性曲線上,最大進(jìn)口壓力下的實際最小流量和最小進(jìn)口壓力下的實際最大流量的比值乘以l00后不大于標(biāo)稱的靜特性線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(SZP)(針對一族靜特性曲線而言)。以靜特性曲線如圖3所示的調(diào)壓器為例,要求該調(diào)壓器靜特性線族的實際關(guān)閉壓力區(qū)等級Sz,p不大于10

④兩款直接作用式調(diào)壓器的標(biāo)稱參數(shù)

本文為了研究信號管的設(shè)置對調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響,采用兩款直接作用式調(diào)壓器進(jìn)行各項實驗,其標(biāo)稱參數(shù)見表3。

 

 

3.2 三大效應(yīng)對調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響[4]

理想的調(diào)壓器在正常工作的流量范圍內(nèi)均應(yīng)保持出口壓力為定值,如圖4的曲線1所示。但是由于薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)的綜合作用,調(diào)壓器的出口壓力隨著流量的增加,以一定的速率逐漸降低。調(diào)壓器僅受薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)影響時的實際出口壓力如圖4的曲線2所示。

 

①薄膜效應(yīng)

薄膜效應(yīng)是指調(diào)壓器隨著流量的增大,閥口在向下移動的過程中薄膜的有效面積增大,因薄膜兩側(cè)受力平衡而導(dǎo)致調(diào)壓器出口壓力下降的現(xiàn)象。

②彈簧效應(yīng)

彈簧效應(yīng)是指調(diào)壓器隨著流量的增大,閥口在向下移動的過程中彈簧力不斷減小,為實現(xiàn)彈簧力與反向力的平衡而導(dǎo)致調(diào)壓器出口壓力下降的現(xiàn)象。

③殼體效應(yīng)

殼體效應(yīng)是指由于調(diào)壓器的殼體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致通過調(diào)壓器氣流產(chǎn)生壓力損失的現(xiàn)象。對于同一臺調(diào)壓器而言,氣流的壓力損失量與流量成正比。

④三大效應(yīng)的影響

調(diào)壓器受薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)的綜合影響時,出口壓力隨流量的增大而不斷降低。每臺調(diào)壓器受三大效應(yīng)的影響情況取決于調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)形式。三大效應(yīng)顯著的調(diào)壓器可能出現(xiàn)出口壓力隨流量的增大而陡降的現(xiàn)象。

3.3 取壓形式對調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響

①取壓形式對信號管壓力的影響

對調(diào)壓器A進(jìn)行改裝,分別采用內(nèi)取壓和外取壓形式的信號管。外取壓形式信號管為管壁處取壓,管壁處流體的速度為零,故采用此種取壓方式獲得的壓力為出口管道的靜壓,即出口管道的實際壓力。將內(nèi)取壓形式的信號管水平置于出口管路的中心位置,前端管口背向來流方向,如圖1所示。由于內(nèi)取壓信號管內(nèi)置于管道流場中,會對流場產(chǎn)生擾動,造成能量損失,因此同種工況、同一過流斷面條件下,內(nèi)取壓信號管壓力稍低于外取壓信號管壓力,存在一定的負(fù)偏差。內(nèi)取壓形式信號管的設(shè)置力求將信號管對出口管道流場的影響降至最小,盡可能避開氣流動壓對信號管壓力的影響[5]。氣流動壓的表達(dá)式見式(6)。

 

式中 pd——氣流動壓,Pa

     ρ——氣流密度,kg/m3

     υ——氣流速度,m/s

5為調(diào)壓器A在入口壓力為0.6 MPa,出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa工況下,內(nèi)取壓形式信號管壓力與外取壓形式信號管壓力(出口管道實際壓力)隨流量的變化。

 

 

由圖5可知,只要內(nèi)取壓形式的信號管設(shè)置得合理(盡可能減小對管道流場的影響并避開動壓和低壓區(qū)影響),外取壓和內(nèi)取壓形式信號管的壓力偏差就能夠在可接受的范圍內(nèi)。

②不同取壓形式信號管時的靜態(tài)特性曲線

調(diào)壓器A采用不同取壓形式信號管時的靜態(tài)特性曲線(出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa)見圖67。

 

由圖6、7可知,對于三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器A),信號管的取壓位置設(shè)置得較為合理時,調(diào)壓器采用內(nèi)取壓或外取壓形式的信號管,其靜態(tài)特性均可以滿足標(biāo)稱的穩(wěn)壓精度等級Ac=15、關(guān)閉壓力等級Sg=20、關(guān)閉壓力區(qū)等級Sz=20和靜特性線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級Sz,p=20。且合理設(shè)置的內(nèi)取壓信號管壓力與外取壓信號管壓力的微小負(fù)偏差可以對三大效應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償:調(diào)壓器的靜態(tài)特性曲線相對更加平緩,調(diào)壓器的出口壓力相對更加穩(wěn)定。

3.4 壓力恢復(fù)區(qū)對調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響

從調(diào)壓器的閥口附近至出口管路的主體流場之間,存在一個壓力恢復(fù)區(qū)[6]。

①壓力恢復(fù)區(qū)的位置及成因

如圖8所示,調(diào)壓器可等效為孔板節(jié)流裝置。由于閥口處過流斷面急劇收縮,該處的流速急劇上升,動壓急劇上升,則閥口處的靜壓急劇下降直至大幅低于出口管路主體流場壓力p2。閥口后的出口管道中,過流斷面逐漸恢復(fù)原狀,靜壓也隨之逐漸恢復(fù)至出口管路主體流場壓力p2。從調(diào)壓器閥口至出口管道的主體流場形成了如圖8所示的壓力恢復(fù)區(qū)。

 

對于同一臺調(diào)壓器而言,壓力恢復(fù)區(qū)的范圍與流量有關(guān):流量越大,閥口處的靜壓相對于出口管路主體流場壓力的負(fù)偏差值越大(8中的壓力曲線最低點(diǎn)越低),壓力恢復(fù)區(qū)的范圍也越大。

②內(nèi)取壓位置對調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響

當(dāng)調(diào)壓器A采用內(nèi)取壓形式的信號管,且信號管的取壓位置位于壓力恢復(fù)區(qū)中時,信號管壓力與出口管道實際壓力(出口管道主體流場壓力)存在負(fù)偏差。若信號管的取壓位置位于如圖8所示的壓力曲線最低點(diǎn)處,信號管壓力負(fù)偏差現(xiàn)象最為顯著。圖9為調(diào)壓器A的內(nèi)取壓信號管取壓位置位于壓力恢復(fù)區(qū)中時的壓力偏差(調(diào)壓器的出口壓力設(shè)定值為7.O0 kPa,入口壓力為0.6 MPa)。

如圖9所示,信號管在壓力恢復(fù)區(qū)中取壓時,信號管與出口管道壓力的負(fù)偏差值隨流量的增加不斷加大,且遠(yuǎn)大于如圖5所示的同種工況下主體流場中取壓的偏差值。此大幅度壓力負(fù)偏差值的存在,導(dǎo)致當(dāng)出口管道的壓力值達(dá)到或高于調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值時,信號管反饋至調(diào)壓器低壓腔體的壓力值始終低于出口壓力的設(shè)定值,則調(diào)壓器的閥口持續(xù)開大,出口管道的壓力則隨之以越來越快的速率不斷增大,故而出現(xiàn)調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象。此種情況下調(diào)壓器A的靜態(tài)特性曲線(出口壓力設(shè)定值為7.O0 kPa)見圖l0。

 

如圖l0所示,此種信號管取壓位置的設(shè)置導(dǎo)致調(diào)壓器A的靜態(tài)特性無法滿足表3的標(biāo)稱性能參數(shù)要求。以圖l0中入口壓力為0.6 MPa的靜態(tài)特性曲線為例(出口壓力設(shè)定值為7.O0 kPa,標(biāo)稱工作流量范圍為50800 m3/h),當(dāng)調(diào)壓器的流量達(dá)到187 m3/h時,調(diào)壓器的出口壓力開始超出標(biāo)稱的穩(wěn)壓精度(Ac=15)上限,并隨著流量的增大持續(xù)上升;調(diào)壓器的正常工作流量范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)稱的流量范圍,因而無法保證在標(biāo)稱的工作流量范圍內(nèi)滿足穩(wěn)壓精度要求;當(dāng)調(diào)壓器的工作流量達(dá)到標(biāo)稱的最大流量(800 m3/h)時,調(diào)壓器的出口壓力高達(dá)13.38 kPa,比標(biāo)稱的調(diào)壓器出口壓力的穩(wěn)壓精度上限值8.05 kPa高出66.2%。

4 調(diào)壓器靜態(tài)特性的優(yōu)化分析

通過合理設(shè)置信號管的形式和取壓位置,可以防止調(diào)壓器的出口壓力隨流量的增大而陡增或陡降。

4.1 防止出口壓力陡增的措施

對于三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器A),若能夠避開壓力恢復(fù)區(qū)的影響,即可防止信號管壓力與調(diào)壓器出口管道壓力存在如圖9所示的較大負(fù)偏差,進(jìn)而可以防止調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象:當(dāng)調(diào)壓器A采用外取壓形式的信號管或采用內(nèi)取壓形式的信號管(設(shè)置方式同3.3中①)時,均具有良好的靜態(tài)特性,調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值為7.O0kPa時的靜態(tài)特性曲線如圖6、7所示。

4.2 補(bǔ)償三大效應(yīng)影響的措施

根據(jù)3.3節(jié)的分析可知,外取壓信號管的設(shè)置形式能夠真實地反映調(diào)壓器的出口壓力隨流量的變化關(guān)系,故對薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)顯著的調(diào)壓器B進(jìn)行改裝,采用外取壓形式信號管,并進(jìn)行靜態(tài)特性實驗。調(diào)壓器B在三大效應(yīng)綜合作用下的靜態(tài)特性曲線見圖ll(出口壓力設(shè)定值為7.00kPa)。

 

將調(diào)壓器B進(jìn)行改裝,將其信號管設(shè)置為內(nèi)取壓形式,并將取壓位置設(shè)置于壓力恢復(fù)區(qū)中,在同樣的工況下對其進(jìn)行靜態(tài)特性實驗,得到如圖12所示的靜態(tài)特性曲線。

 

根據(jù)圖11和圖l2的對比可知,調(diào)壓器B采用內(nèi)取壓信號管時,在標(biāo)稱的穩(wěn)壓精度等級(Ac=15)條件下,正常工作的流量范圍大幅拓寬。以入口壓力為0.6 MPa的壓力曲線為例,調(diào)壓器B采用外取壓形式信號管時,該調(diào)壓器的最大正常工作流量為1 567 m3/h(11中入口壓力為0.6 MPa的靜特性曲線與穩(wěn)壓精度下限線交點(diǎn)對應(yīng)的流量值);同種工況下調(diào)壓器B采用內(nèi)取壓信號管(取壓位置位于壓力恢復(fù)區(qū)中)時,當(dāng)流量達(dá)到2 235 m3/h時,該調(diào)壓器的出口壓力仍然能夠滿足標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(Ac=15)的要求,即該調(diào)壓器的出口壓力仍然在穩(wěn)壓精度上限線和穩(wěn)壓精度下限線之間。圖11和圖12中入口壓力為0.05 MPa0.3 MPa時的靜特性曲線的變化趨勢與出口壓力為0.6 MPa時的靜特性曲線一致。

若調(diào)壓器B采用內(nèi)取壓信號管時的標(biāo)稱工作流量范圍與調(diào)壓器B采用外取壓信號管時的正常

工作流量范圍一致,則采用內(nèi)取壓形式信號管的調(diào)壓器B的實際穩(wěn)壓精度等級可達(dá)到Ac=10。

由此可知,對于三大效應(yīng)顯著的調(diào)壓器,通過對取壓負(fù)偏差的合理應(yīng)用,可以補(bǔ)償三大效應(yīng)對調(diào)壓器出口壓力的影響,進(jìn)而優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性。

4.3 調(diào)壓器信號管的合理設(shè)置

根據(jù)以上分析可知,通過合理設(shè)置信號管的形式和取壓位置,可以優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性。

對于三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器A),宜采用外取壓信號管或采用設(shè)置合理的內(nèi)取壓信號管。采用外取壓信號管時,信號管的設(shè)置形式能夠真實地反映調(diào)壓器的出口壓力隨流量的變化關(guān)系,調(diào)壓器A在出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa時的靜態(tài)特性曲線如圖6所示。采用內(nèi)取壓信號管時,若內(nèi)取壓信號管的取壓口位于如圖8所示的壓力恢復(fù)區(qū)中時,可能出現(xiàn)如圖10所示的調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象。故三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器采用內(nèi)取壓信號管時,信號管的取壓口應(yīng)避開壓力恢復(fù)區(qū)的影響,宜設(shè)置于主體流場中。合理設(shè)置內(nèi)取壓信號管位置的調(diào)壓器A的靜態(tài)特性曲線如圖7所示(出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa)

三大效應(yīng)顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器B),可能出現(xiàn)出口壓力隨流量的增大而陡降的現(xiàn)象,如圖11所示。調(diào)壓器B采用內(nèi)取壓信號管并將信號管取壓口設(shè)置于壓力恢復(fù)區(qū)中,利用信號管的取壓負(fù)偏差補(bǔ)償調(diào)壓器B的三大效應(yīng),可以優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性(出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa時的靜特性曲線如圖l2所示):能夠提高調(diào)壓器標(biāo)稱流量范圍內(nèi)的穩(wěn)壓精度等級,或者擴(kuò)大標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級下的正常工作流量范圍。

但需注意,信號管取壓形式的選取和內(nèi)取壓形式信號管最佳取壓位置的確定與調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)形式、制造材料、入口壓力范圍、出口壓力范圍、出口管徑和出口管道布置等諸多因素相關(guān),需要根據(jù)實驗來確定。

5 結(jié)論

①當(dāng)內(nèi)取壓形式的信號管設(shè)置得合理(盡可能減小對管道流場的影響并避開動壓和壓力恢復(fù)區(qū)的影響)時,內(nèi)取壓形式信號管的壓力與外取壓形式信號管的壓力偏差能夠在可接受的范圍內(nèi),相應(yīng)的調(diào)壓器靜態(tài)特性曲線差別不大。

②壓力恢復(fù)區(qū)內(nèi)的壓力低于調(diào)壓器的實際出口壓力。信號管在壓力恢復(fù)區(qū)中不同位置的取壓值不同:取壓值隨信號管取壓位置逐漸脫離壓力恢復(fù)區(qū)而逐漸趨近于調(diào)壓器的實際出口壓力。

③壓力恢復(fù)區(qū)有可能導(dǎo)致信號管壓力與實際出口壓力存在較大的負(fù)偏差,調(diào)壓器閥口開度過大,進(jìn)而導(dǎo)致調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象。

④通過對取壓負(fù)偏差的合理利用,可以有效地提升調(diào)壓器的出口壓力,進(jìn)而在一定程度上補(bǔ)償薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)對調(diào)壓器出口壓力的影響,提高調(diào)壓器標(biāo)稱流量范圍內(nèi)的穩(wěn)壓精度等級,或者擴(kuò)大標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級下的正常工作流量范圍,優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性。

⑤信號管取壓形式的合理選取和內(nèi)取壓形式信號管最佳取壓位置的確定與諸多因素相關(guān),需要根據(jù)實驗來確定。

 

參考文獻(xiàn):

[1] 段常貴.燃?xì)廨斉?span lang="EN-US">[M].3.北京:中國建筑上業(yè)出版社,2001158-159.

[2] 金永功.自力式調(diào)壓器計算開度應(yīng)用于輸配管理的實驗研究[J].城市燃?xì)猓?span lang="EN-US">2009(9)3-7.

[3] 唐曉智.用戶調(diào)壓器靜態(tài)特性的分析與研究[J].煤氣與熱力,199313(3)19-21.

[4] 李猷嘉.燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的設(shè)計與實踐[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006410-419.

[5] 伍悅濱,朱蒙生.工程流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005239-241.

[6] 裴蕾,齊旭,薛巖銘.動壓和彈簧效應(yīng)對調(diào)壓器的影響及補(bǔ)償技術(shù)[J].城市燃?xì)猓?span lang="EN-US">2006(10)10-1444.

 

本文作者:張乃方翟軍 岳明 陳浩 李軍 王洪林 皮洋

作者單位:中國市政工程華北設(shè)計研究總院,