[发明专利]一种调压器小流量防踹阀芯结构及其尺寸计算方法

说明书

本发明提供一种调压器小流量防踹阀芯结构，属于燃气输配系统中的燃气调压设备技术领域。调压器小流量防踹阀芯结构包括阀体、设于阀体内的由阀口或阀座形成的气体流道，以及设于阀体内并与流道活动插接的阀芯；流道为内径一致的垂直通孔，阀芯呈倒圆锥台状，且倒圆锥台顶面直径与流道的内径相匹配；本发明的调压器小流量防踹阀芯结构，将阀芯设计呈倒圆锥台状，使调压器在小流量时的实际开度大于原来需要的开度，从而使调压器避开状态最不稳定的位置，防止在小流量区间的频繁喘振。本发明还提供一种调压器小流量防踹阀尺寸计算方法，该方法得出的最终计算公式简单，可以快速准确的计算出调压器适用的阀芯形状和尺寸，可大大节约阀芯尺寸设计时间。

技术领域

本发明涉及燃气输配系统中的燃气调压设备技术领域，具体涉及一种调压器小流量防踹阀芯结构及其尺寸计算方法。

背景技术

燃气调压器是膜片+弹簧驱动的气动元件组合设备，通过弹性膜片感压并与弹簧加载力达到平衡来控制阀口开度。调压器的关键性能指标包括：调节精度、关闭压力等级、流量系数等，关键性能指标的测试结果决定了该调压器的有效应用范围，包括调节压力的精度范围、关闭压力精度等级，以及调节压精度范围内的有效流量区间，这一系列变化关系可通过调压器静特性曲线进行描述，如附图1所示。

通过调压器静特性曲线示意图可见，调压器后压P2对应不同流量下绘制的曲线即为静特性曲线，P2在随流量逐渐增大的过程中，一直呈下降趋势，并且曲线与调压器精度范围的上、下偏差极限分别有一个交叉点。与上偏差的交叉点对应Qmin，即调压器精度范围内的最小有效流量；与下偏差的交叉点对应Qmax，即调压器精度范围内的最大有效流量。

流量小于Qmin的区间，为调压器的小流量区间，实际运行时，当调压器处于此小流量区间里进行工作，则大概率会出现调压器频繁喘振的问题。

调压器出现频繁喘振后，会导致以下问题：

1.造成后压P2上下波动，并且喘振引起的波动会导致上下偏差值超出精度范围，从而影响了调压器的实时压力控制性能，波动范围超出下游用气范围时，会造成严重的运行故障；

2.喘振属于高频振动，会加速调压器内部件的磨损，缩短了运动零件的寿命；

3.喘振发生时，调压器阀口与阀口垫之间处于频繁并且快速的小幅度打开-闭合-打开-闭合的往复运动，加快了阀口垫密封材料的磨损，缩短了密封件的寿命；

4.喘振同时会带来激烈的高低起伏的声响，会对现场从业人员，以及作业区外居民造成严重的干扰；

5.喘振还会造成调压器及前后连接管道的振动，长时间无法有效阻止调压器喘振，一旦发生共振现象，会有管道焊缝断裂的风险；

6.喘振引起的压力波动会造成计量仪表的频繁测量波动，导致计量不准确。

现有技术对调压器喘振问题的处理，包括：

1)调压器后增加节流阀，通过减小节流阀开度来止喘。

缺点：增加了设备成本和占地面积，且流量适应性较差，一旦流量区间发生变化又必须重新调节节流阀开度，可操作性较差。

2)调压器后取压反馈信号管上加装阻尼器，通过对反馈信号阻尼滤波缓解喘振。

缺点：反馈信号的阻尼器需要现场调试，并且调试时间长，调试难度大；流量适应性较差，一旦流量区间发生变化必须重新调试；阻尼器对反馈信号进行滤波后，实际上会使反馈信号的气压值衰减，增加信号失真，从而会引发其它安全隐患问题。

3)对调压器内部进行改造，降低调压器的流通系数Cg值，以令调压器重新适应小流量工况。

缺点：不同厂家制造的调压器改造可行性不一，不一定能保证适用性，并且改造成本高、周期长。当实际用气量提高后，改造的调压器存在无法适应新工况的问题。