燃气调压装置若干问题分析

[摘 要] 燃气调压装置在日常生活中有着十分广泛的应用。特别是在城市中，燃气调压装置有助于人们把较高的燃气管网压力调整至适当的范围，然后，供给管网范围内的人们使用，实现燃气的正常运输和气压的合理控制。城市的燃气要终被用户使用，须要经过调压装置的调压这个必不可少的环节。因此，要密切注视燃气调压装置在设计、安装、运行、维护各个环节中可能出现的问题，确保燃气调压装置结构和功能的优化。

　　燃气调压装置在日常生活中有着十分广泛的应用前景。特别是近年来，随着经济社会的迅速发展以及城市化进程的不断加快，城市中建筑数量不断增加，对燃气设备的安装和燃气的使用提出了更高的要求。作为燃气调压装置的几大功能模块，调压器、过滤器、换热器、流量计在实现调压、清洁过滤、杜绝由于减压造成的冰堵状况以及实现燃气的计量方面都有着极为显著的功效。但是，由于技术以及产品性能方面的原因，燃气调压装置在实际运行中存在诸多问题，影响了施工现场的自动控制；调压器的技术含量参差不齐，影响了调压器的自动调压以及成本的科学控制；调压装置在供气方面存在问题，燃气调压箱在燃气输配系统中的作用发挥不足，等等。因此，要对燃气调压装置运行各个环节的问题进行深入的研究。

一、供气不足问题

　　“燃气调压箱是燃气输配系统的重要组成部分,是两级管系的连接枢纽。”[1]尽管不同的燃气调压装置在供气和使用压力方面存在大的差异性，但在调压装置功能的充分发挥下，设计流量和负荷变化流量也能有了及时的保证。但是，在市政燃气工程乃至厂房采暖中，供气不足的现象仍然时有发生。

　　我们可以通过假定的方法阐释这个问题。假定某公司某工程，有4部燃气热水锅炉，其中除1部为170kW、燃料为丙烷、用以满足厂房供暖需求的之外，其他3部为功率为490kW、用以洗浴的设备。其中，前者耗气量为20 m3/h，而后者为前者的三倍。由于天然气在不同地区的组分并不完全相同，我们姑且取其平均值为38150 kJ/m3;丙烷的低位热值是天然气平均值的2.4倍。如果我们抛开别的因素不谈，但从燃烧值角度来说，使用丙烷和使用天然气在效率方面是完全相同的，没有任何差别。如此说来，在该公司的该工程中，选取两台50m3/h的楼栋式燃气调压箱，就可以满足该工程的燃气需求了。但是，在实际的运作过程中，我们发现，上述条件根本无法满足两台锅炉的正常燃烧，更不用说是四台锅炉了。为什么理论的测算同实际的结果存在如此的差距呢？是什么因素导致这种压力下降的状况出现呢？原因主要是两方面，一方面同流量减小有关，另一方面则可能同管道阻力有关，本案例中前者是诱因。在调压装置的运行过程中，锅炉实际消耗的燃气量大于燃气量。这个结论的得出，需要借助于流量计。通过加装流量计，我们发现调压箱的实际供气量同保持单台锅炉出力的需用丙烷耗气量是完全一致的，问题的关键就在调压箱上。经过一系列的计算和思考后，我们终于得出了结论：只要在原有的基础上加装一台200m3/h的调压站, 固有的问题就会迎刃而解了。

二、设计的安全性问题

　　燃气调压装置由调压器、过滤器、换热器、流量计等几大模块组成，分别承担调压、清洁过滤、杜绝冰堵以及燃气计量等功能。“这些模块通过焊接和法兰连接的方式组装在一起实现燃气调压装置的功能。”[2]鉴于燃气调压装置功能的特殊性和用途的特异性，要高度重视燃气调压装置设计的安全性问题。

　　燃气调压装置既不同于压力容器类型，也不属于压力管道类型，根据不同的标准有不同的分类。然而，有关企业在进行设计制造时仍然会陷入一些误区，不按压力容器、压力管道的规程、标准进行装备的设计和制作工作，导致装置存在暂时难以确定的安全隐患。事实上，这种装置理应列入特种设备目录中的“元件组合装置”来加以确定和管理。至于组合装置，也要严格按照国家相关文件（《特种设备安全监察条例》）的要求，依照规程向国家质检部门提出申请，获得本类设备的制造许可证, 然后才可以从事具体的设计、制造和安装工作。同时，就调压形式来说，本类装置一般有1级或者多级的区别。实际运作中，根据调压前后的具体压力，可以制定不同的装置要求：不同压力段的阀门等不能按照完全相同的压力级别进行制作，以大限度实现降低成本的要求；对于焊接接头的无损伤检测判断，也要根据实际情况提出并不相同的检测标准，等等。

　　因此，在该装置的设计过程中，要采取多种安全措施，提高设备的使用效度。其一，增加导静电装置和加臭口。由于这类装置中法兰、螺纹相连，设备中存在的螺纹密封胶等容易对管道的电阻起到大地促进作用，导致火花引发等安全隐患的发生。鉴于这种情况，当螺纹和法兰间的电阻大于一定程度时，为了确保设备的安全运作，必须要增加导电性能比较优良的铜绞线等，达到将设备中的静电导出的目的。本类装置在安装时也要考虑接地的可靠性和安全性，必要时要设立两处接地引线，以避免任何危险情况的出现。同时，鉴于天然气具有无色无味、不易察觉等特性，所以要严格按照城镇燃气设计规范的要求，加入一种既不影响燃气本身特性又不影响管道运行功能的特殊物质，在适当的位置设置加臭口。其二，增加紧急切断和安全放散的阀门。之所以要设置紧急切断阀门，是因为实际运行中经常发生燃气的压力大于设备本身承受压力的情况，所以，要在调压器的上游设置这样的阀门，实现超压切断的优化效果，保证调压器下游的管道以及调压器的安全。同时，要在调压器的下游位置设置安全放散的阀门，当发生管道的压力逾越开启压力时,该阀门会自动打开，通过燃气的释放确保管道压力的正常化以及设备的安全性。这两种阀门的压力在进行设定时，要根据现实的状况来定，没有一成不变的模式。当然，确保燃气调压装置安全性的措施还有很多，例如为了验证工作状态的正常与否要设置测压、测温仪表，必要时更要增加远传显示仪表。

三、自动调压问题

　　“在目前的燃气调压系统中, 大多使用调压器来实现系统的调压要求, 但是目前的调压器控制器基本上都是手动完成, 无法实现远程自动监控, 给工业现场的自动控制带来了不少麻烦。”[3]同时，经常出现的调压也增加了设备运行的成本，难以符合现实需求。如何有效解决这种问题成为业界广泛关注的问题。笔者认为，目前比较可行的思路是：在维持原有调压装置基本结构的基础上，在燃气调压器的控制部件上增加蜗轮丝杠精进装置, 通过技术手段解决这一问题。

　　所谓蜗轮丝杠精进装置，是我们解决这一问题的核心思路，主要包括光轴、滑动电位器、顶柱、步进电机等部件。调压器的控制器顶柱的行程较小，多也就是几十毫米，因此，系统要充分运用步进电机控制好设备旋转的角度，充分利用蜗轮减速机实现力矩和速度的优化状态。实践证明，本文提出的解决该问题的思路在实际运作中有着比较强的稳定性，控制起来十分便捷，适应于许多重要的场合。

　　近年来, 由于天然气等清洁能源的广泛推广，燃气调压装置也有了更大范围的应用。由于燃气调压装置的技术发展局限以及设计制作标准的难以统一，这类装置在实际的运作中仍然存在诸多亟待解决的问题。如何大限度解决这些客观存在的问题，保证该类装置的安全性和可靠性，是我们以后要特别注意的事项。