天然气调压器

天然气调压器 概述 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:一是适量的助天然气体 (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?(因此仅满足上述的两个条件，是无法使气体安全燃烧的( 现代燃烧理论告诉我们，气体安全燃烧还必须具备第三个条件，即维护一定大小的气压差，使天然气的出气速度等于燃烧速度(只有这样，在一定范围内达到动态平衡，火焰就能维持稳定状态，从而实现气体的安全燃烧(若出气压强过大，就会使出气速度大于燃烧速度，造成火焰离开火孔一定距离燃烧，此现象术语叫做离焰(若天然气压强继续上升，火焰将离火孔更远处燃烧，火焰的稳定性?遭到进一步破坏，火焰飘忽不定，直至最后完全熄灭，这种现象叫做脱火(脱火时，天然气会继续外泄，在空气中形成大量的有毒气体或爆炸性气体，极易引发事故;若天然气压强过小，会使燃烧速度大于出气速度，造成火焰会进入火孔继续燃烧，这现象叫做回 火(回火时，形成缺氧状态的不完全燃烧，产生大量有毒气体，还会向外溢出石油气，也极易引发事故( 经技术人员大量实验，不仅证实了气体安全燃烧要维持一定气压差，而且还证实了不同成份的气体，安全燃烧所需要的气压差并不相同(例如:人工煤气，80—100mm水柱;液化石油气，250—350mm水柱(前文提到的2940Pa正是这两个数值的平均值( 让我们回到调压器原理上来(当我们打开钢瓶上的角阀(即通气开关)时，高压石油气通过进气管冲开阀垫进入下气室，随着下气室气体的增多，下气室压强就会升高，逼使橡皮膜向上凸起(上气室体积逐 步变小，当上气室压强大于大气压时，室内空气从呼吸孔缓慢排出，完成了调压器一次呼气过程(在这一过程中，杠杆右端上移，左端则下压，使进气喷嘴逐步关闭，停止供气，使下气室压强不再上升( 当打开天然气炉开关后，由于天然气向外输出，下气室压强变小，橡皮膜下凹，带动杠杆右端下移左端上动，阀垫开启，高压石油气进入下气室(在这一过程中，上气室体积逐渐变大，当它的压强小于外界大气压时，空气从外经呼吸孔进入上气室，完成了调压器一次吸气过程( 因此，在炉具燃烧过程中，橡皮膜不停地上凸下凹，阀垫由杠杆带动，也随着不断关闭开启(在整个动态变化中，我们只要保证调压器中的杠杆，它左、右两力臂(注意左短右长的特点)之长，有一个合理的比例，加上橡皮膜与弹簧对杠杆右端，施加一个大小适当的合力，就能让阀垫开启时间远小于关闭时间，并让这两段时间有一个恰当的比值(这个恰当比值，就保证了下气室的气压，始终比上气室大2940Pa左右(对于上气室气压来讲，可近似地认为就是当时外界的大气压值?(这样就使天然气离开火孔处的压强，永远比大气 压值大2940Pa左右，天然气在稳定状态下燃烧(这是调压器设计上的第一个精妙之处( 第二个精妙之处，表现在呼吸孔的设计上，是那样独具匠心(一是呼吸孔为什么开钻在上阀盖的边沿上,而不是开钻在易于钻孔的其它位置,二是呼吸孔直径为0.8毫m，仅能穿过最小号的锈花针，孔径为什么如此之小, 小孔开钻在阀盖的边沿上，是为了让它紧靠橡皮膜(如果下气室气压过大，橡皮膜就向上凸起，立刻堵住呼吸孔，防止了上气室中的空气由呼吸孔向外排出(根据玻意耳特定律可知，被密闭在上气室内一定质量的空气，在体积变小的过程中，其压强不断变大(即是pV=常量(防止了橡皮膜因上下气压悬殊过大而破损，避免了因膜片破损造成石油气外泄事故的发生( 呼吸孔直径为0.8毫m，但孔深却在1cm左右，这儿充分应用了流体力学知识(流体在运动时，由于阻滞作用会存在内摩擦力(孔洞面积越小，深度越大，内摩擦力就越大，阻尼效果就明显——每秒流量变小(这样，上气室在呼气和吸气时，有一个较长的时间过程，从而保证了在动态变化中，在石油气增减压强时，不是迅猛增加，也不是迅猛减少，就能让火焰稳定燃烧，体现了动态平衡的调节过程( 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，天然气流量增加，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的天然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的天然气排入大气，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。天然气储配站、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天然气压力均为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。