燃氣調壓裝置若干問題分析

[摘 要] 燃氣調壓裝置在日常生活中有著十分廣泛的應用。特別是在城市中，燃氣調壓裝置有助于人們把較高的燃氣管網壓力調整至適當?shù)姆秶?，然后，供給管網范圍內的人們使用，實現(xiàn)燃氣的正常運輸和氣壓的合理控制。城市的燃氣要終被用戶使用，須要經過調壓裝置的調壓這個必不可少的環(huán)節(jié)。因此，要密切注視燃氣調壓裝置在設計、安裝、運行、維護各個環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問題，確保燃氣調壓裝置結構和功能的優(yōu)化。

　　燃氣調壓裝置在日常生活中有著十分廣泛的應用前景。特別是近年來，隨著經濟社會的迅速發(fā)展以及城市化進程的不斷加快，城市中建筑數(shù)量不斷增加，對燃氣設備的安裝和燃氣的使用提出了更高的要求。作為燃氣調壓裝置的幾大功能模塊，調壓器、過濾器、換熱器、流量計在實現(xiàn)調壓、清潔過濾、杜絕由于減壓造成的冰堵狀況以及實現(xiàn)燃氣的計量方面都有著極為顯著的功效。但是，由于技術以及產品性能方面的原因，燃氣調壓裝置在實際運行中存在諸多問題，影響了施工現(xiàn)場的自動控制；調壓器的技術含量參差不齊，影響了調壓器的自動調壓以及成本的科學控制；調壓裝置在供氣方面存在問題，燃氣調壓箱在燃氣輸配系統(tǒng)中的作用發(fā)揮不足，等等。因此，要對燃氣調壓裝置運行各個環(huán)節(jié)的問題進行深入的研究。

一、供氣不足問題

　　“燃氣調壓箱是燃氣輸配系統(tǒng)的重要組成部分,是兩級管系的連接樞紐。”[1]盡管不同的燃氣調壓裝置在供氣和使用壓力方面存在大的差異性，但在調壓裝置功能的充分發(fā)揮下，設計流量和負荷變化流量也能有了及時的保證。但是，在市政燃氣工程乃至廠房采暖中，供氣不足的現(xiàn)象仍然時有發(fā)生。

　　我們可以通過假定的方法闡釋這個問題。假定某公司某工程，有4部燃氣熱水鍋爐，其中除1部為170kW、燃料為丙烷、用以滿足廠房供暖需求的之外，其他3部為功率為490kW、用以洗浴的設備。其中，前者耗氣量為20 m3/h，而后者為前者的三倍。由于天然氣在不同地區(qū)的組分并不完全相同，我們姑且取其平均值為38150 kJ/m3;丙烷的低位熱值是天然氣平均值的2.4倍。如果我們拋開別的因素不談，但從燃燒值角度來說，使用丙烷和使用天然氣在效率方面是完全相同的，沒有任何差別。如此說來，在該公司的該工程中，選取兩臺50m3/h的樓棟式燃氣調壓箱，就可以滿足該工程的燃氣需求了。但是，在實際的運作過程中，我們發(fā)現(xiàn)，上述條件根本無法滿足兩臺鍋爐的正常燃燒，更不用說是四臺鍋爐了。為什么理論的測算同實際的結果存在如此的差距呢？是什么因素導致這種壓力下降的狀況出現(xiàn)呢？原因主要是兩方面，一方面同流量減小有關，另一方面則可能同管道阻力有關，本案例中前者是誘因。在調壓裝置的運行過程中，鍋爐實際消耗的燃氣量大于燃氣量。這個結論的得出，需要借助于流量計。通過加裝流量計，我們發(fā)現(xiàn)調壓箱的實際供氣量同保持單臺鍋爐出力的需用丙烷耗氣量是完全一致的，問題的關鍵就在調壓箱上。經過一系列的計算和思考后，我們終于得出了結論：只要在原有的基礎上加裝一臺200m3/h的調壓站, 固有的問題就會迎刃而解了。

二、設計的安全性問題

　　燃氣調壓裝置由調壓器、過濾器、換熱器、流量計等幾大模塊組成，分別承擔調壓、清潔過濾、杜絕冰堵以及燃氣計量等功能?！斑@些模塊通過焊接和法蘭連接的方式組裝在一起實現(xiàn)燃氣調壓裝置的功能。”[2]鑒于燃氣調壓裝置功能的特殊性和用途的特異性，要高度重視燃氣調壓裝置設計的安全性問題。

　　燃氣調壓裝置既不同于壓力容器類型，也不屬于壓力管道類型，根據(jù)不同的標準有不同的分類。然而，有關企業(yè)在進行設計制造時仍然會陷入一些誤區(qū)，不按壓力容器、壓力管道的規(guī)程、標準進行裝備的設計和制作工作，導致裝置存在暫時難以確定的安全隱患。事實上，這種裝置理應列入特種設備目錄中的“元件組合裝置”來加以確定和管理。至于組合裝置，也要嚴格按照國家相關文件（《特種設備安全監(jiān)察條例》）的要求，依照規(guī)程向國家質檢部門提出申請，獲得本類設備的制造許可證, 然后才可以從事具體的設計、制造和安裝工作。同時，就調壓形式來說，本類裝置一般有1級或者多級的區(qū)別。實際運作中，根據(jù)調壓前后的具體壓力，可以制定不同的裝置要求：不同壓力段的閥門等不能按照完全相同的壓力級別進行制作，以大限度實現(xiàn)降低成本的要求；對于焊接接頭的無損傷檢測判斷，也要根據(jù)實際情況提出并不相同的檢測標準，等等。

　　因此，在該裝置的設計過程中，要采取多種安全措施，提高設備的使用效度。其一，增加導靜電裝置和加臭口。由于這類裝置中法蘭、螺紋相連，設備中存在的螺紋密封膠等容易對管道的電阻起到大地促進作用，導致火花引發(fā)等安全隱患的發(fā)生。鑒于這種情況，當螺紋和法蘭間的電阻大于一定程度時，為了確保設備的安全運作，必須要增加導電性能比較優(yōu)良的銅絞線等，達到將設備中的靜電導出的目的。本類裝置在安裝時也要考慮接地的可靠性和安全性，必要時要設立兩處接地引線，以避免任何危險情況的出現(xiàn)。同時，鑒于天然氣具有無色無味、不易察覺等特性，所以要嚴格按照城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范的要求，加入一種既不影響燃氣本身特性又不影響管道運行功能的特殊物質，在適當?shù)奈恢迷O置加臭口。其二，增加緊急切斷和安全放散的閥門。之所以要設置緊急切斷閥門，是因為實際運行中經常發(fā)生燃氣的壓力大于設備本身承受壓力的情況，所以，要在調壓器的上游設置這樣的閥門，實現(xiàn)超壓切斷的優(yōu)化效果，保證調壓器下游的管道以及調壓器的安全。同時，要在調壓器的下游位置設置安全放散的閥門，當發(fā)生管道的壓力逾越開啟壓力時,該閥門會自動打開，通過燃氣的釋放確保管道壓力的正?；约霸O備的安全性。這兩種閥門的壓力在進行設定時，要根據(jù)現(xiàn)實的狀況來定，沒有一成不變的模式。當然，確保燃氣調壓裝置安全性的措施還有很多，例如為了驗證工作狀態(tài)的正常與否要設置測壓、測溫儀表，必要時更要增加遠傳顯示儀表。

三、自動調壓問題

　　“在目前的燃氣調壓系統(tǒng)中, 大多使用調壓器來實現(xiàn)系統(tǒng)的調壓要求, 但是目前的調壓器控制器基本上都是手動完成, 無法實現(xiàn)遠程自動監(jiān)控, 給工業(yè)現(xiàn)場的自動控制帶來了不少麻煩?！盵3]同時，經常出現(xiàn)的調壓也增加了設備運行的成本，難以符合現(xiàn)實需求。如何有效解決這種問題成為業(yè)界廣泛關注的問題。筆者認為，目前比較可行的思路是：在維持原有調壓裝置基本結構的基礎上，在燃氣調壓器的控制部件上增加蝸輪絲杠精進裝置, 通過技術手段解決這一問題。

　　所謂蝸輪絲杠精進裝置，是我們解決這一問題的核心思路，主要包括光軸、滑動電位器、頂柱、步進電機等部件。調壓器的控制器頂柱的行程較小，多也就是幾十毫米，因此，系統(tǒng)要充分運用步進電機控制好設備旋轉的角度，充分利用蝸輪減速機實現(xiàn)力矩和速度的優(yōu)化狀態(tài)。實踐證明，本文提出的解決該問題的思路在實際運作中有著比較強的穩(wěn)定性，控制起來十分便捷，適應于許多重要的場合。

　　近年來, 由于天然氣等清潔能源的廣泛推廣，燃氣調壓裝置也有了更大范圍的應用。由于燃氣調壓裝置的技術發(fā)展局限以及設計制作標準的難以統(tǒng)一，這類裝置在實際的運作中仍然存在諸多亟待解決的問題。如何大限度解決這些客觀存在的問題，保證該類裝置的安全性和可靠性，是我們以后要特別注意的事項。