CN107003683B - 气体压力调整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够抑制晃动并确保迅速的响应特性的同时能够实现稳定的压力调整的气体压力调整装置。通过设置经由主引导环路(20)与下游管(13)连接并基于规定的基准动作控制压力(Ps)控制主阀(11)的动作的主引导调节器(21)、以及经由与主引导环路(20)不同系统的副引导环路(30)与下游管(13)连接并基于比基准动作控制压力(Ps)高的规定的压力(Pss)控制主阀(11)的开闭动作的副引导调节器(31)，确保迅速的响应性的同时实现稳定的气体压力调整。

Description

气体压力调整装置
技术领域
本发明涉及在气体供给系统中使用将以一次压力从上游侧输送来的气体等减压到二次压力而供给至下游侧的引导调节器(パイロットガバナ)的调节器(气体压力调整装置)。
背景技術
例如，在城市气体等的气体供给中，为了将在上游侧输送管(以下，称作“上游管”)内以一次压力(高压/中压)运送的气体减压到预先设定的二次侧设定压力而供给至下游侧输送管(以下，称作“下游管”)，设有气体压力调整装置(气体调节器)。
如图10所示，以往的气体调节器通常具备：调整从上游向下游的气体的量的主阀(调节器主体)11；以及连接于下游管13，并根据下游侧的压力(以下，称作“二次压力”)P2的变化控制调节器主体11的引导调节器21。引导调节器21以如下方式进行设定，当二次压力P2成为规定的基准动作控制压力Ps以下时，使主阀(调节器主体)11动作而向下游侧供给气体。
使用了这样的引导调节器21的气体压力调整装置具有如下相反的特性，当改善对下游侧的压力变动的响应性时，容易发生晃动，当抑制晃动的发生时响应性变差。
在设置于气体等供给线中的调节器等中，不允许使晃动发生。因此，作为确保流量的同时不发生晃动的方法，可考虑充分缩挤引导调节器21的排气用节流部22，但是该方法中与二次压力P2的降低相对应，调节器主体打开的动作的响应性显著降低。特别是，气体压力调整装置从完全停止的完全关闭状态开始下游管13侧的使用而使用量增加的情况下，从开始使用而二次压力P2降低的时间点至调节器主体11实际进行动作为止，需要等待时间，因此，取决于下游侧的使用量和配管容量之间的关系如何，存在该等待时间内二次压力降低过大的情况。
作为为了避免如此响应延迟而二次压力P2极端降低的状态，抑制晃动的发生的同时改善响应特性用的现有技术，提出了图11所示的专利文献1中记载的技术。
专利文献1中记载的技术中，除主引导调节器SB以外，还设有副引导调节器SC。副引导调节器SC的下游管13侧经由副引导线S28而连接于将主引导调节器SB连接到下游管13主引导线S26。另外，副引导调节器SC的动作设定压力设定得比主引导调节器SB低。如此构成，以抑制主引导调节器SB的晃动的方式进行调整的同时，二次压力P2降低时，首先副引导调节器SC响应而使响应特性改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开昭53－78637号公报
发明内容
本发明要解决的课题
然而，在对比文件1中记载的气体调节器中，虽然响应特性改善，但是当副引导调节器SC动作时，气体从副引导调节器SC经由副引导线S28及主引导线S26流向下游管13。
该气流对供应给主引导线S26的二次压力P2产生影响。因此，存在当副引导调节器SC开始动作时无法将下游管的二次压力P2准确地传递给主引导调节器SB，主引导调节器SB的动作不稳定这样的问题。
本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的在于提供能够抑制晃动产生的同时获得迅速的响应特性，而且能够确保稳定且充分的流量的气体压力调整装置(气体调节器)。
用于解决课题的手段
本发明的气体压力调整装置是鉴于上述现有技术的问题点而做出的，其特征在于，具备：
主阀，其设置在管路的中途，将以一次压力从上游侧输送来的气体减压到二次压力使其流向下游侧；
主引导环路，其经由限流器连接所述主阀的上游侧的管路和下游侧的管路；
主引导调节器，其设置于所述主引导环路内的所述限流器的下游侧，在所述二次压力成为规定的基准动作控制压力以下时，控制通过所述主引导环路的气体的量，以使所述二次压力成为一定的方式，对所述主阀进行动作控制；
副引导环路，其一端连接在所述主引导环路的所述限流器与所述主引导调节器之间，另一端通过与所述主引导环路不同的路径与所述下游侧的管路连接；以及
副引导调节器，其设置在所述副引导环路内，在所述二次压力成为比所述基准动作控制压力低的第二基准压力时，控制通过所述副引导环路内的气体的量，由此对所述主阀进行动作控制。
另外，通过在下游管侧设置文丘里管并将副引导环路与文丘里管的细管部连接，能够进一步提高响应性。
发明效果
通过将副引导环路的向下游管的连接点设为与主引导环路不同的位置，使副引导环路设为与主引导环路不同的独立的另一路径，使得即使副引导调节器动作也不会对主引导调节器产生影响，稳定的动作成为可能。
附图说明
图1是表示本发明的气体压力调整装置的一个实施方式的图。
图2是表示本发明的气体压力调整装置中使用的主阀(气体调节器主体)的一例的图。
图3是示意性示出表示闭塞状态下二次压力降低时气体压力调整装置的动态特性的二次压力的变化的图，图3的(a)是表示无副引导调节器的情况下的二次压力的变化的图，图3的(b)是表示设有副引导调节器的情况下的二次压力的变化的图。
图4是表示本发明的气体压力调整装置的其他实施方式的图。
图5是表示第二实施方式及其他实施方式中的、副引导环路的向下游管的连接方式的示意图。
图6是表示上游管侧的一次压力为0.2MPa且流量为50m3/h的情况下的本发明的气体压力调整装置及现有技术的P2－Q动态特性的图。
图7是表示上游管侧的一次压力为0.25MPa且流量为50m3/h的情况下的本发明的气体压力调整装置及现有技术的P2－Q动态特性的图。
图8是表示上游管侧的一次压力为0.3MPa且流量为50m3/h的情况下的本发明的气体压力调整装置及现有技术的P2－Q动态特性的图。
图9是表示使流量增加到100m3/h时的动态特性的图。
图10是表示现有技术的气体压力调整装置的构成的示意图。
图11是表示专利文献1的气体压力装置的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的气体压力调整装置10进行说明。
图1是表示本发明的气体压力调整装置10的构成的一例的图，图2是示意性表示主阀(调节器主体)11的一例的图。
在图1的气体压力调整装置10中，对具有与图10所示的现有技术相同功能的部分使用相同的附图标记。
该气体压力调整装置10具有主阀11，主阀11设置在管路的中途，将以一次压力P1从上游侧输送来的气体减压到二次压力P2使其流向下游侧。
本实施方式中用作主阀11的轴流型调节器现在广泛普及。如图2所示，轴流型调节器的概略构造包括：在周面具有多个狭缝的鼓型的一对封闭部16；堵塞该封闭部16的狭缝的橡胶制的套筒17；以及收纳封闭部16和套筒17的圆筒状的阀体18，并且通过在阀体18和套筒17之间的空间施加控制压力Pc，利用套筒17使鼓状的一对封闭部16的狭缝开闭。
本发明的气体压力调整装置10设有以绕过主阀11的方式连接着上游管12和下游管13的引导环路。引导环路由主引导环路20和副引导环路30构成。
主引导环路20及副引导环路30均在连接点C1与上游侧管路12连接，上游管侧设有限流器14。通过该限流器14，产生对主阀11进行动作控制的控制压力Pc。限流器14的输出侧分成在下游侧管路13的连接点C2与下游侧管路13连接的主引导环路20、以及在连接点C3与下游管路13连接的副引导环路30这两条路径。
在主引导环路20，在限流器14和连接点C2之间设有主引导调节器21，在副引导环路30，在限流器14和连接点C3之间设有副引导调节器31。
另外，限流器14的输出经由管路40与主阀11连接，并将控制压力Pc供给至主阀11。当二次压力P2降低时，副引导调节器31及主引导调节器21动作而控制压力Pc下降，主阀11与控制压力Pc的降低成比例地打开。主阀11打开，使得气体从上游管12供给至下游管13。
下游侧的二次压力P2经由主引导线20供给至主引导调节器21。主引导调节器21被利用弹簧压力和大气压力调整为在二次压力P2成为规定的基准动作控制压力Ps以下时，与设置于内部的膜片连接的阀打开。排气用节流部22是使向大气压力的开口的大小产生变化的节流部，由此，调整主引导调节器21的响应灵敏度。
当改善主引导调节器21的响应性时，主阀11一下子打开，二次压力P2急剧升高，因此，主引导调节器21的开闭会重复，容易发生晃动。晃动的发生从稳定控制的观点而言对气体压力调整装置是极不好的，为了即便响应性稍微变差也对晃动进行抑制，预先调整主引导调节器21的排气用节流部22。
副引导调节器31也具有与主引导调节器21大致相同的结构和功能。但是，在副引导调节器31也可以不具有排气用节流部的功能。另外，副引导调节器31由于是辅助主引导调节器21的上升响应性的部件，因此也可以是与主引导调节器21相比流量较小的部件。例如，副引导调节器31可以是主引导调节器21的1/3左右的流量的部件。
副引导调节器31被调整为在比主引导调节器的基准动作控制压力Ps高的动作控制压力Pss下动作，响应性也良好。另外，副引导调节器31由于流量小，因此控制压力Pc的下降少，难以发生晃动。
例如，可将主引导调节器的动作控制压力Ps设定为2.2kPa，将副引导调节器的动作控制压力Pss设定为2.5kPa左右。
根据如上构成的气体压力调整装置10，当下游侧的二次压力P2下降，成为副引导调节器的动作控制压力Pss以下时，首先，副引导调节器31打开，气体从上游管12经由副引导环路30流至下游管13。于是，限流器14的下游侧管路40的控制压力Pc降低。当主阀11的控制压力Pc降低时，主阀11打开，气体从上游管12供给至下游管13。此外，在使用了流量较大的副引导调节器31的情况等需要抑制晃动的情况下，如图1所示，也可以构成为在副引导环路30的下游管13侧设置可调节流部23。是否设置可调节流部23是任意的。
当副引导调节器31打开经过一段时间后，为了抑制晃动，通过排气用节流部22抑制了响应性的主引导调节器21的阀打开。由此，主阀11的控制压力Pc进一步下降，大量的气体从主阀11供给至下游侧，二次压力P2被调整为规定的设定压力(基准动作控制压力Ps)。
使用图3进行说明。图3是示意性表示从主阀11闭塞的状态开始气体压力调整装置发生了动作的情况下的二次压力的变动的曲线。图3的(a)表示通过仅使用主引导环路20而不具有副引导环路30的结构的气体压力调整装置进行了调整的情况，图3的(b)表示通过本发明的构成即具备主引导环路20及副引导环路30双方的构成的气体压力调整装置进行了调整的情况。
在主阀11闭塞而流量为“0”的状态下，由于闭锁，变得比基准动作控制压力Ps略高。
由图3的(a)可见，在不具有副引导环路30的情况下，为了抑制晃动而缩挤排气用节流部22，因此响应性延迟，在下游侧的使用量多的情况下，还有可能发生二次压力P2降至“0”的情况。
相对于此，在具有副引导环路30的情况下，二次压力降至副引导调节器31的动作控制压力Pss之后副引导调节器31立即启动，主阀11的控制压力Pc下降。由此，主阀11打开，因此，即使主引导调节器21不立即响应，气体也从上游管12供给至下游管13。因此，二次压力P2不会极端下降。另外，当副引导调节器31开始动作经过一段时间后，延迟而主引导调节器21也会启动，因此二次压力P2立即被调整为规定的设定压力(动作控制压力Ps)，晃动也不会发生。
通过如此设置副引导环路30，即便使主引导调节器21的响应性下降以抑制晃动，作为气体压力调整装置整体，也能够改善响应性。
另外，在主引导环路20和副引导环路30中，将从主引导调节器21和副引导调节器31向下游管13的连接路径构成为各自独立的不同的路径。因此，即使副引导调节器31动作，也不会对向主引导环路20供给的二次压力P2产生影响。
因此，主引导调节器21能够根据下游管13的实际的二次压力P2进行稳定的控制动作。
图4是表示本发明的第二实施方式的图，图5是表示第二实施方式及其他实施方式中副引导环路30的向下游管13的连接方式的示意图。
在第二实施方式中，将副引导环路30的向下游侧管路13的连接位置C3’与设置于下游管的文丘里管的细管部53连接。当主阀11打开而供给气体时，气体流入下游管13，此时，由于文丘里管51的细管部53比二次压力P2低，因此紧接着主阀11打开后的副引导调节器31的响应性变得更好。
另外，作为其他的实施方式，也可以将副引导环路30的向下游管13的连接位置设置在从主阀向下游管路的入口附近的管路急剧变宽的部分附近C3”。通过以这种方式构成，气体从主阀11的输出侧的细的管向粗的下游管13流出时的负压作用于副引导调节器31的动作控制压力Pss，能够改善副引导调节器31的响应性。
图6－图8是将本发明的气体压力调整装置和以往的压力调整装置的压力调整时的二次压力P2和流量Q的动态特性进行比较后的曲线。
图6－图8的(a)表示本发明的结构、即如图1所示将主引导环路20的下游管侧连接到下游管13的二次压力P2从稳定的部位C2分支后的整压管，将副引导环路30的下游管侧连接到与主引导环路30的连接位置C2不同的下游管13的出口附近的位置C3的结构(以下，称作“实施例1”)的气体压力调整装置的P2－Q动态特性的测量结果。图6－图8的(b)表示将图1的气体压力调整装置的主引导环路20的下游管侧与实施例1同样地连接到整压管，将副引导环路30的下游管侧连接到与主引导环路20相同的位置C2即整压管的结构(以下，称作“比较例1”)的P2－Q动态特性的测量结果。图6－图8的(c)表示不设置副引导环路30而仅通过主引导环路控制二次压力P2的调整的结构的气体压力调整装置的P2－Q的动态特性的测量结果(以下，称作“比较例2”)。
图6－图8分别表示使一次压力P1变化到0.2MPa、0.25MPa、及0.3MPa的情况。另外，图6－图8的任一情况都表示流量Q为流动50m3/h的情况。
由图6－8可知，在本发明的气体压力调整装置10(实施例1)及比较例1中，与比较例2相比，任一情况下二次压力P2都较快地稳定。这是设置副引导环路得到的效果。
另外，由图6－图8的曲线(a)可知，在实施例1中，二次压力P2的过渡性的振动平息后，无论一次压力P1如何，二次压力P2都维持在稳定的状态。相对于此，尤其在未设置副引导环路30的结构(比较例2)的P2－Q动态特性测量结果(c)中，调整开始时的过渡性的振动平息后，二次压力P2仍上下较大程度地变动(振动)(参照图6－图8的(c))。
可见，将副引导环路的下游端连接到主环路的下游端侧的结构(比较例1)的动态特性(参照图6－图8的(b))虽然没有比较例2的结构(参照图6－图8的(c))明显，但是，与本发明的实施例1的动态特性(参照图6－图8的(a))相比，二次压力P2转移到稳定状态之后的二次压力P2的上下振动较大，与实施例1相比，缺乏稳定性。
初始的过渡性振动平息后尽可能稳定是所期望的，对这样的上下振动幅度(振幅)而言，大致0.1kPa是容许极限值，比较例1的动态特性为临近极限的振动值(尤其参照图7、图8的(b))。
另外，观察图7的动态特性可知，一次压力P1升高时，在比较例1、2中，与本发明的实施例的动态特性(a)相比，紧接着关闭主阀后的二次压力P2大幅度压力上升。该二次压力P2的压力上升越小越好，但是，在图7所示的动态特性中，与实施例1相比，在比较例1、2中，存在大2倍左右的压力上升，二次压力P2变得稳定所需的时间也花费2倍左右的时间，与实施例1相比，非常不稳定。
该现象(动态特性)在流量较少的50m3/h左右的情况下，未那么显著地表现出来，但是，流量Q越多并且一次压力P1越高，表现越显著。作为参考，图9中示出了流量增至100m3/h时的动态特性。图9的(a)－(c)表示将流量Q增至100m3/h、将一次压力P1分别增加成为0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa的情况下的动态特性。图9的(a)－(c)均是在左侧表示本发明的实施例1的结构的动态特性，在右侧比较示出比较例1的动态特性。此外，图9中，未示出比较例2，但是关闭主阀11时，比较例2也与比较例1同样或者比其更甚地，二次压力P2急剧压力上升。
由图9可知，将流量Q增至100m3/h时，一次压力P1为0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa时的任一情况下，紧接着主阀11关闭后的二次压力P2与本发明的实施例1相比，都存在2倍以上大的压力上升。二次压力P2变得稳定所需的时间也与其成比例地需要大约2倍左右的时间。
此外，在将比较例1的副引导环路30的下游管侧连接到主引导环路20的结构中，偶尔主阀11未打开的状态下二次压力也经常变动。该现象在图7的(b)中显著表现出来。这表示在主阀11大致闭塞状态下仅1m3/h左右的少量的气体从上游管12向下游管13流动时发生二次压力P2波动而不稳定的现象。这种波动现象通过本发明的结构、即将副引导环路30的下游管侧和主引导环路20的下游管侧设为独立的不同路径而完全消失(参照图6－图8的(a)及图9)。
由上述可知，根据本发明，能够提供一种气体压力调整装置，所述气体压力调整装置通过将主引导环路20和副引导环路30的下游管侧的连接设在各不相同的位置C2、C3，将各环路20、30设为各自独立的不同的路径，响应特性好，晃动少且能够稳定地将二次压力P2维持在一定值。
另外，通过在下游管设置文丘里管51而将副引导环路30的下游管侧与文丘里管51的细管部连接，能够进一步提高主阀11开阀时的响应性。
另外，通过将副引导环路30的下游管侧连接至下游管的主阀11的输出附近，也能够提高主阀11开阀时的响应性。
附图标记的说明
10 本发明的气体压力调整装置
11 主阀(调节器主体)
12 上游侧输送管(上游管)
13 下游侧输送管(下游管)
14 限流器
16 封闭部
17 套筒
18 阀体
19 上游侧连接管路
20 主引导环路
21 主引导调节器
22 排气用节流部
23 可调节流部23
30 副引导环路
31 副引导调节器
50 第二实施方式的气体压力调整装置
51 文丘里管
53 细管部
P1 一次压力
P2 二次压力
Pc 控制压力
Ps 基准动作控制压力
Pss 副引导调节器的动作控制压力
Q 流量

Claims (3)

1.一种气体压力调整装置，其特征在于，具备：
主阀，其设置在管路的中途，将以一次压力从上游侧输送来的气体减压到二次压力使其流向下游侧；
主引导环路，其经由限流器连接所述主阀的上游侧的管路和下游侧的管路；
主引导调节器，其设置于所述主引导环路内的所述限流器的下游侧，在所述二次压力成为规定的基准压力以下时，控制通过所述主引导环路的气体的量，以使所述二次压力成为一定的方式，对所述主阀进行动作控制；
副引导环路，其一端连接在所述主引导环路的所述限流器与所述主引导调节器之间，另一端通过与所述主引导环路不同的路径与所述下游侧的管路在与所述主引导环路不同的位置处连接；以及
副引导调节器，其设置在所述副引导环路内，在所述二次压力成为比所述基准压力高的第二基准压力时，控制通过所述副引导环路内的气体的量，由此对所述主阀进行动作控制。
2.根据权利要求1所述的气体压力调整装置，其特征在于，所述副引导环路的与所述下游侧的管路连接的所述另一端与设置在所述下游侧的管路的文丘里管的细管部连接。
3.根据权利要求1所述的气体压力调整装置，其特征在于，所述副引导环路的与所述下游侧连接的所述另一端与所述下游侧的管路的所述主阀输出口附近连接。
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