费希尔调压器技术.docx

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费希尔调压器技术

费希尔（FISHER）调压器的安装、调试及使用说明

第一部分：

通用注意事项

1安装要求

1.1取压管（Controlline/Sensingline）：

调压器的取压（Presureregistration）分两种：

外取压

（Externalregistration,简写：

ext.）和内取压（Internalregistration

简写：

int.）。

（1）为什么有时需要外接下游取压管：

调压器通过取压管将出口压力引到膜片的一侧，并与膜片的另一侧的弹簧压力进行比较，以感知调压器出口压力的变化，并做出相应的调节，以保证出口压力的稳定。

如果调压器需要外接（即：

外取压）下游（Downstream）取压管，但实际未接上的话，那么，调压器感受到的出口压力将是零，调压器会试图将出口压力提高到弹簧的设定值，结果调压器会一直100%打开，出入口压力接近而无法调压。

（2）取压管的安装：

取压管的管径要不小于调压器阀体上的取压接口的尺寸。

如果取压管的长度每增加6.1米，要增加一个尺寸的管径（英制）。

较细的取压管会延迟调压器的反应时间，而且容易使调压器变得不稳定。

3/8″外径的取压管是允许的最细的取压管，具体各种型号调压器的取压管的口径要求见《第三部分：

各种型号的具体说明》。

取压点要尽量选择在需要测量的、压力比较平稳的地方，而要远离阀门、弯管等会产生压力波动的地方。

下游取压点最好是在距离调压器出口的6-10倍管径处；如果变径（或截止阀，弯管等）离调压器的出口很近，下游取压点要在距离调压器的入口4倍管径处。

取压点处的取压管要与主管线垂直。

取压管上要安装截止阀，截止阀要使用全通阀。

取压管不能堵塞，否则，会影响正常的取压。

1.2下游管径：

在很多情况中，为将流速控制在一定的范围内，或者为了减小下游管线的压力损失，要将调压器下游的管径扩大，而且，尽量使扩径接近调压器的出口。

1.3弹簧腔上的放散口：

要指向地面，以免杂质或水进入放散口，使调压器无法放散或正常工作。

2调试及维护要求

2.1在线维护：

所有费希尔（FISHER）调压器都可以做到在线维护（Onlinemaintenance），就是说，不必将调压器阀体从管线上拆下来，只需将连接执行机构和阀体的螺丝拆下，或将调压器顶盖的螺丝卸下，即可进入调压器内部，对阀内件进行更换或维护。

2.2开启与关闭步骤（StartupandShutdown）：

（A）开启调压器的步骤：

（1）首先缓慢打开上游截止阀（以免对调压器膜片造成损坏性冲击）。

（2）如果调压器带有下游取压管，缓慢打开下游取压管上的手阀。

在打开下游截止阀之前，要先打开下游取压管上的手阀，否则，调压器将始终完全打开无法调压，出口压力将接近于入口压力，对下游表具和设备造成损坏。

（3）缓慢打开下游截止阀（如果是在下游无流量时调试，下游截止阀打开过快，会使下游压力瞬间超过设定值，除非放散，否则无法将此压力在降低，另外，还会对下游设备造成损坏）。

（B）关闭调压器的步骤：

要先缓慢关闭下游截止阀，再缓慢关闭上游截止阀和取压管上的阀门。

维修时，关闭调压器的前后截止阀，将调压器与周围管线隔离开。

泄放压力时，

一定先泄放下游压力，再泄放上游压力，以免对调压器反向加压。

2.3如何设定出口压力（Settingpressure）：

调压器调试时，出入口都要安装合适量程的压力表，以便调试和维修。

调节出口压力设定值时，要使实际流过调压器的流量为FISHER流量表中给出的流通能力（流量）的5-10%。

对于所有FISHER调压器资料给出的‘出口压力设定值'（OutletPressureSetting），都是在给定的入口压力下，在实际流过调压器的流量为流量表（CapacitiesTable）中给出流量的5-10%的条件下调节出来的。

2.4精度与流量的关系：

当通过调压器的流量达到表中给出的流量时，出口压力会从‘出口压力设定值'有所下降，具体下降值请见各型号流量表的‘出口压力设定'（OutletPressureSetting）列。

这个下降值就是调压器的精度，英文中叫作：

Droop,offset,accuracy或proportionalband,都是一个意思。

当实际流过调压器的流量小于表中给出的流量（Capacities）时，出口压力下降值会小于表中给出的值。

如果实际流量进一步增大，超过了表中给出的流量时，出口压力的下降值会超过表中的‘出口压力设定'列的数值。

所以，调压器的精度也决定于调压器的流通能力与实际流过调压器的流量之间的关系。

如果正常工作时，流过精度很高的调压器的流量很大，超过了其流通能力（Flowcapacity），那么这时调压器的出口压力与流过调压器的流量为零时的出口压力（关闭压力，Lockuppressure）相比，就会有较大的差距，就是说，调压器的出口压力波动较大，调压器的精度看上去不好了。

相反，对于精度稍差的调压器，如果正常工作时，流过调压器的流量较小，那么，调压器即使关闭，其出口压力也不会有较大的变化（不会上升较高），那么其精度会表现得很好。

在有流量流过调压器时，调压器的出口压力经调节后，仍达不到要求的压力时，有两种可能的原因：

一是调压器的弹簧不合适，弹簧的压力调节范围不

合适，弹簧细或弹性系数低；二是调压器流通能力不够。

而调压器的流通能

力不够，也有两方面的原因，一是选型不正确，调压器的最大流通能力小于实际的最大流量：

二是可能调压器的入口压力过低，使得调压器的前后压差小，导致调压器的流通能力降低。

如果在正常100%流量下，调压器的出口压力比流量为5-10%时的出口压力低很多（比如，超过20%），就是说，出口压力波动较大，那么，表明实际流量已经超过了调压器在保持出口压力相对稳定（比如，超过20%）前提下的最大流量。

改进办法通常是：

A-增大入口压力，以增大压差，提高调压器的流通能力；B-并联增加另一台调压器，调节其出口压力，使之与原来的那台调压器的出口压力一样。

如果两台调压器的出口设定压力不一样，那么，出口设定压力较低的那台将关闭；C-更换流

量最大的调压器；D-在满足出口压力的前提下，换用较细的弹簧。

较细的弹簧有两个优点：

一是精度增高，二是流量变大。

2.5调压器如果发生堵塞时的现象：

A—直接作用式（Directoperatedregulators）的调压器会在阀塞和阀座之间堵塞，使调压器无法关闭，

进而导致调压器出口压力持续升高，直到与入口压为止；

B—对于间接作用式调压器（即指挥器式调压器，pilotoperatedregulator），一般会在指挥器处堵塞，导

致指挥器无法过气，使主调压器无法打开。

2.6管线打压试漏（气密实验）：

打压之前，要将调压器与前后的管线完全隔离开来，不允许对调压器做打压试验。

因为调压器的出口耐压远低于入口，并出口压力会直接作用到膜片上，而膜片的耐压力就更低了。

所以，对调压器直接做打压试验会损坏调压器。

2.7调压器的超压保护措施：

•超压的原因：

1）杂质因素：

在下游用气设备切断用气的瞬间，调压器一定还处在打开状态，而下游击战不再用气，所以调压器的出口压力会升高，这个升高的压力叫做尾压力（Lockuppressure），大于调压器弹簧的设定值，于是膜片带动阀杆向调压弹簧方向运动，阀杆再带动阀塞（橡胶）向阀座（金属）方向运动，直至气路被完全切断，调压器关闭，出口压力不再升高。

但如果这时有焊渣等杂质处于阀塞和阀座之间时，气路就不能完全切断，于是调压器入口压力向出口方向渗透，这样，调压器出口压力会持续升高，如果时间足够长，出入口压力有可能一样高。

所有调压器的下游压力都要经过阀内或者阀外的通道（取压管），引到调压器的膜片与调压弹簧相对应的一侧，以达到感测压力的目的。

当出口压力上升到一定值时，会直接损坏膜片；而出口压力作用到膜片上的力如果过大，就会使阀塞作用到阀座上的力过大，而阀座与阀塞接触的边缘一般比较锋利，所以，阀座可能会损坏阀塞。

此外，压力阀塞和阀座之间的杂质也可能会直接损坏阀塞和阀座的密封面，也会使出口压力持续升高。

2）误开旁通阀：

如果在将调压器出口截止阀关闭之前，误开旁通阀，上游压力会进入调压器的出口，这个压力可能会损坏调压器的出口，另外上游压力会通过调压器的下游作用到调压器的膜片上。

3）开启顺序问题：

见《2.2开启与关闭的步骤》的《（A）开启调压器的步骤：

》中的

（2）。

•超压保护措施：

如果这时已经在调压器的下游安装了合适的放散阀，当调压器的出口压力升高到放散

阀的设定值（可调）时，放散阀就打开，开始放散，一些较小的杂质会随放散流量被带出调压器。

这样一来，调压器的出口压力不至于升高到损坏调压阀内件的程度，另外也可以排除调压器内的杂质。

•放散的工作原理：

放散阀在正常工作压力情况下，是关闭的。

当放散阀的入口压力超过放散阀的设定

压力时，放散阀会打开，进行放散。

当工作压力回降到放散压力设定值以下时，放散阀关闭。

放散阀的关闭压力会稍低于放散阀的开启压力。

2.8下游表具及用气设备的超压保护

调压器出口的超压会直接损坏下游表具及用气设备。

但能使调压器阀内件损坏的压力一般都远高于能使下游表具及用气设备损坏的压力。

而任何放散阀都有特定的压力调节范围，不可能既保护调压器，又保护下游表具及用气设备。

比如，如果调压器的下游压力达到0.4bar时即可损坏阀内件，而下游表具在0.15bar时，就有可能损坏。

那么，调压器就需要中压放散阀（比如，289H，放散压力调节范围是0.069-0.31bar和0.27bar-1.03bar）来保护；而下游表具及用气设备，就需要低压放散阀（比如，289L，放散压力调节范围是0.03-0.1bar）来保护。

如果在调压器的下游使用低压放散阀，就不需要安装中压放散阀来保护调压器了。

但如果没有安装低压放散阀，就一定需要安装中压放散阀来保护调压器。

第二部分：

相关知识

1调压器基本工作原理（Principleofoperation）：

当下游用气流量增大时，调压器出口压力降低，出口压力通过阀体内部通孔或外接管引到调压器的膜片的一侧，与膜片另一侧的弹簧进行比较后，决定膜片的移动方向。

如果经过调压器的流量增大，那么出口压力会有所降低，膜片两侧的压力就会不平衡，弹簧就推动膜片，进而带动阀杆和阀塞，向离开阀座的方向移动，增大了阀门的开度，加大了流量，使出口压力升高，所以补偿了出口压力的降低，所以可以保持出口压力恒定；如果下游用气量减小，调压器的出口压力会有所升高，由于这个压力大于弹簧的设定压力值，所以推动膜片向弹簧方向移动，减小了阀门的开度，降低流量，从而使出口压力保持恒定。

调压器稳定之后开度大小是由下游的用气量决定的：

下游设备的用气量越大，调压器的开度也越大；下游的用气量越小，调压器的开度也越小，当下游没有用气量时，调压器是完全关闭的，并保持出口压力恒定。

当下游用气设备的流量恒定时，调压器的出口压力也是恒定的。

在调压器达到平衡、用气量恒定时，继续压缩弹簧时，阀门的开度会瞬间加大，流量增大，出口压力也增大，以平衡增大了的弹簧弹力。

但压力平衡之后，阀门的开度还会恢复到以前的状态，以和下游用气量相平衡。

2单位换算：

•1Nm3/h=37.3SCFH;

•1GPM=227.3l/h;

•1mbar=10mm2HO=100pa;

•1lb=0.4536kg;

•1bar=14.5psi=402.156inchesWC=100kpa=1.0197kg/cm2;

•1BUT=0.252kal.

•1C（n）M（1立方米丙烷在标准状态下：

16°C，1个大气压）热值=92802BTU=23386kal

•g代表gauge（pressure），即表压的意思；a代表absolute（pressure）,即绝对压力（简称绝压）的意思。

所以，绝压等于表压加上一个大气压。

例如：

1bara=1barg+1。

•WC是watercolumn（水柱）的缩写。

比如，330mmW就C是300毫米水柱的意思。

3较大压差（DifferentialPressure,dp）可能会产生的问题：

（1）噪音（Noise）：

较大的压差和流速会产生噪音。

要使调压器产生的噪音在110dBA（分贝）以下，否则会加快阀内件的磨损，降低寿命，并且会使调压不正常。

（2）结冰（Freezing）：

每产生1bar的压降，会产生0.56°C（1°F）的温降。

4如何防止调压器结冰：

A．加热气体—在很多情况下，是在调压器周围安装一个箱子予以加热。

有时调压器的指挥器需要加热，

但不要过度加热，否则有可能损坏其中的橡胶部件，所以，要对温度进行自动控制；

B．使用防冻剂—在加压的防冻剂储槽和调压器入口之间安装一个小调压器，小调压器与主调压器入口管

线之间安装一个针阀（needlevalve）。

小调压器的下游测压管接在主调压器的下游管线上，但设定压力值比主调压器要低。

这样，当主调压器结冰，发生堵塞时，主调压器的出口压力降低，小调压器打开，将防冻剂注入调压器的入口管线中。

在主调压器工作正常时，小调压器是关闭的；

C．系统除水。

D．工艺设计上的考虑

（1）实际上，当环境温度非常低时（-18°C以下），很少发生调压器结冰的现象，是因为介质中的水蒸气在到达调压器之前，都已经在管线的壁上结冰了，而通

过调压器的气体都是干燥的。

大多数情况一般都发生在环境温度为2°C-7°C

之间的时候。

所以，尽量增加调压器上游在地上部分的管线长度；

（2）使用两台并联的调压器：

使两台调压器的出口压力设定值稍有不同。

介质会自动通过出口压力设定值高的那台调压器，当这台调压器发生结冰堵塞而关闭时，出口压力会降低，会使第二台调压器继续工作。

而由于发生结冰现象的大多数情况都是在环境温度为2°C-7°C的时候，所以，当第一台调压器没有流量通过时，结的冰会逐渐融化，这样，这台调压器又会自动投入工作。

5气化流量（Vaporizationflow）及冷凝问题（Condensation）：

液化气通过气化器（Vaporizor）的气化之后，如果负荷流量变化剧烈，液化气可能气化不完全，液滴会可能存在于气态的液化气中，或管线使气化后的液化气的温度降低，液化气中的C5或以上重组分会重新冷凝，这两种情况都会加大通过调压器的介质的比重，从而降低调压器在相同条件下的流通能力。

根据使用经验，将调压器的强制气化的流通能力降低到自然气化的80%。

气化器的温度在80°C-70°C时，会使C5及其以上的重组分随轻组分（丙烷，丁烷等）一起气化，后续管路或系统温度稍有降低（5°C-8°C），气态重组分就会重新冷凝成液态。

采用60°C-70°C和55°C-62°C运行，效果良好。

6选型时的注意事项：

6.1调压器的反应速度：

（1）在下游用气设备启动时，如果下游设备的用气量在几秒钟之内就达到最大，而在这最初的几秒钟时间内，调压器可能还没有完全打开。

而在调压器尚未打开时，下游用气设备的用气都是来源于调压器下游管道里的燃气。

而在下游管道里储存的燃气可能减少，很可能远小于1m3，这样在一瞬间，调压器下游管道里的燃气将被完全用光，压力降至接近于零。

如果下游用气设备带失压保护装置，那么，失压保护装置将动作，切断燃气的供应。

当然，在调压器打开并且开始正常调压后，调压器的出口压力将恢复正常。

2）在下游用气设备由正常工作状态突然关闭时，如果用气流量在几秒钟的时间内就由额定流量降到零，而调压器还未来得及做出调整进而关闭，仍然处于打开状态，那么仍然通过调压器的额定流量，将在瞬间充满由调压器出口至下游用气设备入口的之间的管线，使调压器出口压力达到和入口压力一样的数值，从而可能会损坏下游用气设备。

并且，这部分超高压力不经过放散，无论如何调节调压器，都将始终保持。

以上两种情况一般发生在和锅炉配套使用的带电磁阀的燃烧器的场合。

这时候，要尽可能选用反应速度快的调压器，如直接作用式调压器，并且尽量增大调压器与燃烧设备之间的气空间（Gaspipingvolume）。

比如可以使调压器远离燃烧设备，以及加粗下游管径，甚至使用缓冲罐。

这样可以避免由于燃烧设备的快速打开（或关闭）而调压器又不能随着及时打开（或关闭），导致下游瞬间压力超低（或超高），从而触发燃烧器的压力保护装置，进而切断气体的进入。

当然，如果下游的气空间、单位时间内的用气量（Nm3/s）及调压器反应时间（调压器从关闭到打开，提供正常流量所需要的时间）的关系合适，也可以考虑使用299H、1098-EGR等精度高、流量大的指挥器式调压器，但一定先要对以上三者之间的关系作出评估：

pv/t=nR=m

v和t是恒量，令：

p/m=c（常数），p的单位为：

bar（a），令：

p=1+P，P为实际压力（表压），假设在P下降z%时，为最大允许的压力波动，并且假设此时的m变为m'，那么：

（1+P）/m=c=[1+（1-z%）P]/m'，m'=[1+（1-z%）P]*m/（1+P），所以：

下游燃气容积为：

V=π（d/2000）2*1。

假设t（s）之后，下游燃气压力下降z%后，达到燃烧器正常工作所允许的最低口压力（切断压力），用掉的燃气量为ΔV（Nm3），然后将下游燃气的体积换算成标准状态下的体积：

V0=（1+P）*V，那么：

Δm/m=ΔV/V0，求出ΔV=π（d/2000）2*1*P*z%，再除以用气设备的流量（Q，Nm3/h）就可以得到需要22

的时间（s）：

3600*π*（d/2000）2*1*P*z%/Q，令z=30，t=d21P/[1180*Q*（1+P）]比如说，经过以上的计算，锅炉在最初的6秒钟内（假设在这10秒钟内，调压器始终关闭）的用气使下游管道的压力下降了20%，而下降后的压力仍未降到燃烧器的工作压力下限，那么使用指挥器式调压器是可以的。

在长达

6秒钟的时间内，任何调压器都完成了从关闭、逐渐打开，到全开的过程。

即使调压器未完全打开，只是打开一部分，也开始向下游供气了，也可以起到稳定下游压力的作用。

反之，如果在最初的几秒钟内，出口压力下降过大，低于燃烧器工作压力下限，那么就不能使用指挥器式调压器。

6.2弹簧精度：

如果两根压力调节范围不同的弹簧，均可以满足某一设定压力值，那么，选用压力范围较低（较细）的弹簧，可以得到较高的精度，并且流通能力也相对稍大。

FISHER资料给出的弹簧压力调节范围可以完全达到，不必使设定值在调节范围的中间。

6.3阀芯（Orifice/port）、入口允许的最高工作压力

（Maximumoperating/allowableinletpressure）、下游关闭压力

（lockuppressure）之间的关系：

（1）在没有流量时，调压器关闭，阀塞（Plug/disk）紧压在阀芯上，入口压力通

过阀芯作用在阀塞上。

假设入口压力不变，阀芯的直径越大，入口压力作

用到阀塞上的面积就越大，对阀塞产生的推力也就越大。

当这个压力达到一定程度时，阀塞和阀芯之间的密封就不严密，入口压力会逐渐渗透到下游，导致下游压力逐渐升高。

所以，当阀芯尺寸越大时，流通能力也越大，但允许的入口最高工作压力也越低；当阀芯尺寸越小时，流通能力也越小，但允许的入口最高工作压力也越高。

（2）在满足流量的前提下，选择最小的阀芯。

较小的阀芯可以避免调压器出口压力的不稳定和阀内件的过快磨损，并且使下游关闭压力下降。

6．4流量公式与换算：

6．4．1临界流量：

当介质流过缩口时的速度等于介质的音速时，上游压力的增大可能会导致流量的增加，但下游压力的降低，却不能增大流量。

这种状态就是临界状态（Criticalcondition）。

在临界状态下，入口绝对压力（psia）

大于或等于2倍出口绝对压力（psia）。

由此可以推出两个关系式：

（1）P1（barg）≥2P2（barg）+1

（2）dp（bar）≥P2（barg）+1

由

（2）可以看出：

压差（bar）要不小于出口绝对（bara）。

另外，在压差不大于1bar时，不会发生临界状态。

又如，当p1=10bara时，发生临界状态时，可以由

（1）解出p2≤4.5bara。

就是说，当出口压力降到4.5bar，就已达到临界状态。

在出口压力继续下降时，阀门的流通能力不变。

临界状态下的阀门出入口之间的压差叫做临界压差

（Criticaldiffentialpressure）。

所以在考虑通过增大阀门的前后压差来提高流通能力时，要考虑阀门是否已经达到了临界状态。

在达到临界压差时，流通能力（Ctiticalflow）与入口压力（绝对压力）的关系：

流通能力（SCFH，标准立方英尺每小时）=入口压力p1（绝对压力，psia）*（Cg）*（1.29）

Cg为调压器的气体流通系数，一旦调压器做成，它就是常数。

这就是说，在临界条件下，调压器的流通能力与入口压力（绝对压力）成正比。

6．4．2未达到临界状态的流量，即：

dp（压差）＜dpcritical（临界压差），那么：

G为介质比重，T为Rankine°。

Q=空气流量inscfh（60℃Fand14.7psia）

P1abs&P1为绝对压力，单位是：

psia。

Cg为阀门的流通系数，一旦阀门做成，流通系数是固定的。

6．4．3流量换算：

由以上公式可以看出，阀门的流通能力（Qmax）与

（1）流过阀门的介质的比重G的平方根成反比

（2）阀门的流通系数成正比

℃）的密度为2.2kg/m3，那么（对空气的）比重为：

2.2/1.29=1.7，如果某调压器在指定的出入口压力和温度下，流过天然气（比重为0.6）的流量为100Nm3/h，那么，如果介质换成气态液化气来说，只能流过（100Nm3/h）/1.7=59Nm3/h的液化气。

当然，如果是液化气的强制气化，要考虑气化后的液化气中存在的液滴，会增大介质的比重，流量会相应的变小，请见本部分第5节的《气化流量》的说明。

6．5未知流量的估算方法：

（A）等比法：

当需要确定流量的出口压力介于两个已知流量的出口压力之间，P2a，P2b为

出口压力，对应的流量为已知，分别为Qa和Qb。

P2为实际出口压力，P2介于P2a和P2b之间，其流量Q为未知，可以按照等比关系计算：

Qb—Qa）/（P2b—P2a）=（Qb—Q）/（P2b—P2）对于入口压力，也可以按照以上公式计算。

（B）使用临界状态：

在临界条件下，调压器的流通能力与入口压力（绝对压力）成正比。

使用已知的流量，根据等比关系，推算出未知流量。

6．6压力损失公式：

P22，其中，P为压力损失，α为压损系数，为介度，为介质流速。

6．7直接作用式与间接作用式（指挥器式）的调压器的区别：

性能比较

直接作用式

间接作用式

反应速度

较快

相