城镇燃气调压器静特性的检验及分析.docx
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1、城镇燃气调压器静特性的检验及分析岳明;张乃方;陈浩;李军【摘 要】介绍国家标准 GB 27790-2023城镇燃气调压器中调压器静特性的检验要求和判定方法,分析流量参数的调整对调压器稳压精度等级的影响,探讨了通过降低稳压精度等级和关闭压力等级的方法实现在肯定程度上拓宽调压器适用流量范围.【期刊名称】煤气与热力【年(卷),期】2023(035)001【总页数】9 页(P43-51)【关键词】城镇燃气调压器;静特性;标称参数【作 者】岳明;张乃方;陈浩;李军【作者单位】中国市政工程华北设计争论总院燃气技术争论院,天津300384;中国市政工程华北设计争论总院燃气技术争论院,天津 300384; 中
2、国市政工程华北设计争论总院燃气技术争论院,天津 300384;中国市政工程华北设计争论总院燃气技术争论院,天津 300384【正文语种】中 文【中图分类】TU996.71 概述调压器的静特性是指调压器实际出口压力随进口压力和流量变化而变化的特性1。本文主要结合国家标准 GB 277902023城镇燃气调压器(以下简称GB 277902023)的检验要求及国家燃气用具质量监视检验中心(以下简称检验中心)多年来的检验实践,对调压器静特性试验的检验方法、静特性曲线的绘制方法、静特性的分析和判定方法进展具体的阐述,并结合静特性曲线分析各种参数对调压器静特性的影响。2 检验方法GB 277902023
3、在第 7.6.1 条中规定了城镇燃气调压器静特性试验的检验过程。2.1 调压器的标称参数依据 GB 277902023 的条款 7.6.1.1(a)可知,调压器的生产单位在送检调压器时,需要供给调压器的标称压力参数和标称流量参数。调压器的标称压力参数包括调压器的标称进口压力范围 p1=p1,minp1, max(p1,min 和 p1,max 分别表示调压器的标称最小进口压力和标称最大进口压力)、标称出口压力范围 p2=p2,minp2,max(p2,min 和 p2,max 分别表示调压器的标称最小出口压力和标称最大出口压力)、标称稳压精度等级 Ac、标称关闭压力等级 Sg、标称关闭压力区等
4、级 Sz 和标称静特性曲线族的关闭压力区等级 Sz,p。生产单位供给的调压器的标称流量参数见表 1。表 1 中的 p2,int 为调压器的标称中间出口压力设定值,p1,av 为调压器的标称平均进口压力值。表 1 生产单位供给的调压器标称流量参数依据 GB 277902023 的规定,需要将试验介质(空气)的工况流量转化为基准状态(15 ,101.325 kPa)下的空气流量。因此,表 1 中的标称流量参数为基准状态下的空气流量。值得留意的是,表 1 所示的标称参数是生产单位的声明值,并非调压器精准的真实参数值。Ac、Sg、Sz 和 Sz,p 的数值越小,等级越高(如标称稳压精度等级Ac=5 高
5、于 Ac=10),调压器的静特性越优良。依据 GB 277902023 进展的调压器静特性试验,只有当试验得到的调压器真实稳压精度等级、关闭压力等级、关闭压力区等级和静特性曲线族关闭压力区等级均不大于相应的标称参数值时,才能够判定该调压器是合格品,否则判定该调压器为不合格品。依据 GB 277902023 的条款 7.6.1.1(b)可知,表 1 中的标称中间出口压力值 p2, int 和标称平均进口压力值 p1,av 分别依据式(1)和式(2)进展计算。式中 p2,int调压器的标称中间出口压力设定值,Pa p2,min调压器的标称最小出口压力设定值,Pa p2,max调压器的标称最大出口压
6、力设定值,Pa式中 p1,av调压器的标称平均进口压力值,Pa p1,min调压器的标称最小进口压力值,Pa p1,max调压器的标称最大进口压力值,Pa值得留意的是,在检验中心的检验过程中,通常对 p2,int 和 p1,av 的计算结果进展圆整,令 p2,int 与 p2,min、p2,max 具有一样的有效数字,令 p1,av 与 p1,min、p1,max 具有一样的有效数字,以统一测量精度。例如当 p2, min=2 kPa、p2,max=4 kPa 时,依据公式(1)计算得到 p2,int=2.67 kPa,但是为了统一测量精度,在检验的过程中取 p2,int=3 kPa。2.2
7、检验系统依据 GB 277902023 进展调压器静特性试验的检验系统见图 1。图 1 调压器静特性检验系统为了确保检验过程的安全性,调压器静特性检验的试验介质承受压缩空气。调压器静特性检验过程中,由调压器 1 调整被测调压器 6 的进口压力,由压力变送器 4测量被测调压器 6 的进口压力值;通过手动球阀 9 来调整通过被测调压器 6 的压缩空气流量,流量值由流量计 2 测量,同时读取由压力变送器 7 测得的被测调压器6 实时的出口压力值。在检验过程中,进口切断阀 3 保持开启状态,检验完毕后关闭进口切断阀 3。假设在检验过程中消灭特别,则关闭进口切断阀 3,故障排解后再开启进口切断阀 3 连
8、续检验。温度变送器 5 和 8 测量被测调压器 6 进口和出口的压缩空气温度。检验中心现有检验系统所配置的流量计带有自动修正功能,通过实测温度、实测压力和实测大气压力的修正,流量计显示数值为修正后基准状态下的空气流量。2.3 初始状态的设定在静特性试验的检验过程中,分别依据生产单位供给的标称出口压力范围确定标称出口压力设定值(p2,min、p2,int、p2,max),然后依据每个标称出口压力设定值进展初始状态的设定。每个标称出口压力设定值初始状态的设定依据如下方法进展:在进口压力等于 p1, av、流量为(1.151.20)q3 的条件下,将调压器的出口压力调整至 p2,min;在进口压力等
9、于 p1,av、流量为(1.151.20)q9 的条件下,将调压器的出口压力调整至 p2,int;在进口压力等于 p1,av、流量为(1.151.20)q15 的条件下,将调压器的出口压力调整至 p2,max。假设生产单位存在特定的初始状态设定方法,则依据生产单位声明的方法进展初始状态的设定。2.4 静特性曲线族的检验过程初始状态设定完毕后,即开头进展调压器每族静特性曲线的检验,即在每个进口压力(p1,min、p1,av、p1,max)条件下,检验调压器的实际出口压力随流量的转变而变化的过程。初始状态设定完毕后的静特性检验过程及流量试验点的分布如图 2 所示(以标称出口压力设定值为 p2,mi
10、n 为例)。图 2 为标称出口压力设定值为 p2,min,完成初始状态设定后(调压器的进口压力为 p1,av),依据静特性试验得到的数据绘制的一条静特性曲线。静特性试验过程中,从初始状态点对应的初始流量开头,利用手动球阀 9 转变通过被测调压器 6 的压缩空气流量,先逐步增加至对应静特性曲线的最大试验流量 qL(人为规定), 再逐步降低至零,最终再增大至初始状态点对应的初始流量,即(1.151.2)q3。要求 q4qLqR,其中 qR 为试验台能够供给的最大流量(试验台固有性能参数)。图 2 静特性检验过程及流量试验点的分布GB 277902023 要求在 0qL 范围内至少分布 11 个流量
11、试验点:初始点、5 个流量增加点、4 个流量降低点、一个零流量点,并分别记录每一个流量试验点所对应的调压器实际出口压力值。11 个流量试验点的分布状况如图 2 所示。调压器的关闭压力(手动球阀 9 关闭后 q=0 时的出口压力)需要在调压器关闭后 5 min 和 30 min 时分别检验 1 次。如此即完成了调压器在出口压力设定值为 p2, min、进口压力为 p1,av 条件下的一条静特性曲线上试验点的检验。在调压器初始设定状态不变的条件下,分别将调压器的进口压力调整至 p1,min 和 p1,max,通过手动开启和关闭手动球阀 9,完成通过调压器的压缩空气流量从 0 增大到对应静特性曲线的
12、最大试验流量,再减小至 0 的检验过程,并记录相应试验点对应的流量和出口压力,即完成了调压器标称出口压力设定值为 p2, min 的一族静特性曲线(三条静特性曲线对应的进口压力分别为 p1,min、p1, av、p1,max)上全部试验点的检验。依据标称出口压力设定值 p2,max 和 p2,int 值,分别依据第 2.3 节的设定方法转变调压器的初始设定状态,并依据上述检验方法完成 p2,max 和 p2,int 条件下两族静特性曲线试验点的检验。每一台调压器的静特性试验结果共由三族静特性曲线组成。2.5 关闭压力的修正检验关闭压力的过程中大气压力变化不大,可无视其对检验结果的影响。考虑到静
13、特性试验过程中试验介质温度对试验结果的影响,GB 277902023 的条款7.6.1.2(h)要求对调压器进展两次关闭压力检验,并对其次次测得的关闭压力依据式(3)进展修正。式中 p”b,2其次次测得的关闭压力的修正值,Pa 1第一次测关闭压力时测得的调压器出口试验介质温度, 2其次次测关闭压力时测得的调压器出口试验介质温度, pb,2其次次测得的关闭压力,Pa pa试验室的大气确定压力,Pa依据式(3)对关闭压力 pb,2 进展修正后,能够消退第一次与其次次测试过程中温度对测试结果的影响。最终,出于安全考虑,取第一次测得的关闭压力 pb,1、其次次测得的关闭压力 pb,2 和其次次测得的关
14、闭压力的修正值 p”b,2 中的最大值作为调压器关闭压力的最终检验结果。3 静特性曲线的绘制依据测得的调压器每个标称出口压力设定值(p2,min、p2,int 和 p2,max)条件下的静特性试验的检验数据,均可绘制出如图 3 所示的一族静特性曲线,每族静特性曲线包括三条对应不同调压器进口压力(p1,min、p1,av 和 p1,max)的静特性曲线。图 3 中静特性曲线族对应的调压器标称出口压力设定值为 p2,min。本文以调压器标称出口压力设定值为 p2,min 的检验数据为例,对 GB 27790 2023 中规定的调压器静特性曲线图的绘制方法进展具体的阐述和分析。图 3 所示的横轴表示
15、通过调压器的流量 q,纵轴表示调压器的出口压力 p2。首先依据检验数据绘制图 3 所示的三条闭合曲线曲线 1、曲线 2 和曲线 3, 此三条曲线分别代表调压器进口压力为 p1,min、p1,av 和 p1,max 工况条件下,调压器的实际出口压力随流量变化的静特性曲线。然后,依据表 1 中的流量值(标称出口压力设定值为 p2,min 时)分别作平行于纵轴的直线,取 q1q2 之间曲线 1 上全部的点(包含 q1 和 q2)、q3q4 之间曲线 2 上全部的点(包含 q3 和q4)以及 q5q6 之间曲线 3 上全部的点(包含 q5 和 q6)中对应出口压力最大和最小的 2 个点,依据此 2 个
16、点对应的最大和最小出口压力值作平行于横轴的虚线, 得到虚线 2 和虚线 1。虚线 2 和虚线 1 为作图得到的调压器的实际稳压精度上限线和实际稳压精度下限线。虚线 1 和虚线 2 对应出口压力值的算术平均值即为依据 GB 277902023 作图法得到的调压器在标称出口压力设定值为 p2,min 的设定状态条件下的实际出口压力设定值 p2,s。依据式(4)、(5)、(6)分别计算此种设定条件下的调压器的标称稳压精度下限、标称稳压精度上限和标称关闭压力。图 3 标称出口压力设定值为 p2,min 时调压器的静特性曲线式中 p2,l调压器的标称稳压精度下限,Pa Ac标称稳压精度等级 p2,s依据
17、作图法得到的调压器实际出口压力设定值,Pa式中 p2,h调压器的标称稳压精度上限,Pa式中 pb,s调压器的标称关闭压力,Pa Sg标称关闭压力等级依据计算得到的调压器标称稳压精度下限、标称稳压精度上限和标称关闭压力作平行于横轴的直线,得到直线 1(调压器标称稳压精度下限线)、直线 2(调压器标称稳压精度上限线)和直线 3(调压器标称关闭压力线)。4 检验结果的分析与判定合格的调压器需要满足标称稳压精度等级、标称关闭压力等级、标称关闭压力区等级和标称静特性曲线族的关闭压力区等级2。4.1 稳压精度等级合格的调压器要求调压器在每个标称出口压力设定值条件下的实际稳压精度等级不大于标称稳压精度等级。
18、如图 3 所示的虚线 2 和虚线 1 分别为调压器的实际稳压精度上限线和实际稳压精度下限线,二者合称调压器的实际稳压精度等级线;直线 2 和直线 1 分别为调压器的标称稳压精度上限线和标称稳压精度下限线,二者合称调压器的标称稳压精度等级线。由于在其他参数一样的条件下,调压器的稳压精度等级数值越小,稳压精度等级就越高(如标称稳压精度等级 Ac=5 高于 Ac=10),调压器的静特性也就越优良,因此,合格的调压器要求每族静特性曲线图的虚线 1 和虚线 2 均在在直线 1 和直线 2 之间(允许与直线 1 和直线 2 重合)。4.2 关闭压力等级如图 3 所示的每条静特性曲线(曲线 1、曲线 2 和
19、曲线 3)与纵轴交点对应的出口压力即为调压器在每个进口压力条件下的实际关闭压力。直线 3 对应的出口压力为标称关闭压力。由于在其他参数一样的条件下,调压器的关闭压力等级数值越小, 关闭压力等级就越高(如标称关闭压力等级 Sg=15 高于 Sg=20),调压器的静特性也就越优良,因此,合格的调压器要求图 3 中每条静特性曲线与纵轴的交点均在直线 3 的下方(允许与直线 3 重合)。4.3 关闭压力区等级调压器的关闭压力区等级是针对每一条静特性曲线而言的。标称关闭压力区等级Sz 是指调压器每条静特性曲线的抱负最小流量和抱负最大流量的比值乘以 100。调压器的标称关闭压力区等级 Sz 一般由生产单位
20、声明。调压器的实际关闭压力区等级 Sz,a 由式(7)计算得到。式中 Sz,a调压器的实际关闭压力区等级qmin,a某一条静特性曲线上调压器的实际最小流量,m3/h qmax,a某一条静特性曲线上调压器的实际最大流量,m3/h某一条静特性曲线上调压器的实际最小流量 qmin,a 和实际最大流量 qmax,a 依据以下方法作图求得:以图 3 的曲线 3(进口压力为 p1,max)为例,曲线 3 的实际最小流量为曲线 3 与直线 2 交点对应流量的较大值,曲线 3 的实际最大流量为曲线 3 与直线 1 交点对应流量的较小值。假设曲线 3 与直线 2 无交点,则视为此种工况下调压器的实际最小流量为无
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