CN109404580A - 轴流调压器及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴流调压器及工作方法，属于输气管网调压稳压技术领域，主要包括调压阀、指挥器和与指挥器相连接的前压信号管、后压信号管、调压信号管和导压管，调压阀包括阀体；阀体包括依次连接的上游阀体、中间阀体和下游阀体；上游阀体与中间阀体之间配装皮膜组件构成皮膜腔；皮膜腔内沿轴向滑配有节流阀套；皮膜组件与节流阀套连接为一体；节流阀套外侧套设有始终处于压缩状态的加载弹簧；在中间阀体和下游阀体之间对应出气口处开有出气腔；出气腔内设有与所述节流阀套配合的节流阀座。本发明相同的调压阀可以用作FTO轴流调压器，也可以用作FTC轴流调压器，互换性好，能够降低成本、简化难度、减少运行过程中的备件数量。

Description

轴流调压器及工作方法

技术领域

本发明属于属于输气管网调压稳压技术领域，特别是涉及一种轴流调压器及工作方法。

背景技术

随着中国天然气输配管道——西气东输一线、二线、三线，中缅线、中贵线、中卫线、忠武线，以及即将开建的中俄管线的不断铺设和完善，低压差、大流量、高精准、性能稳定可靠、修护简单方便的轴流式调压器在各主干线、支干线和城市高中压管线上的调压站上得到了广泛的应用；同时，轴流式调压器的品牌也从初期的全进口，到目前国产轴流式调压器占有小量份额。在这些场合中，很多是采用串联监控配置，在串联监控调压路中，要保证能够正常工作，需要满足以下条件：

1、工作调压器为失效开型(FTO)保证工作调压器失效后，调压器处于开启状态，由监控调压器接替工作，继续对下游供气；

2、监控调压器为失效关型(FTC)保证两台调压器均失效时，能够关断供气，保证下游管路安全。

而事实上，目前市场上大部分的进口/国产轴流调压器状态为：

1、只有失效关型(FTC)，在串联监控调压管路中，以两台FTC型调压器在工作，不能完全实现串联监控调压功能。

2、有失效关型(FTC)和失效开型(FTO)，但是两种调压器外形及内件差异较大，造成调压器互换性差、备品备件量增加。

3、一般的轴流调压器结构非常复杂，如申请号为CN201720267413.5的中国专利公开了一种活塞式轴流调压器，该轴流调压器由五十余种零部件组成，不仅结构复杂，安装工序繁琐，而且成本也高。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供了一种能完全实现串联监控调压功能、结构简单、互换性好的轴流调压器及工作方法。

本发明是这样实现的：

一种轴流调压器，主要包括调压阀、指挥器和与指挥器相连接的前压信号管、后压信号管、调压信号管和导压管，所述调压阀包括阀体；所述阀体包括依次连接的上游阀体、中间阀体和下游阀体；上游阀体与中间阀体之间配装皮膜组件构成皮膜腔；所述皮膜组件将所述皮膜腔分为弹簧腔和驱动腔；加载弹簧所在的一侧为弹簧腔；与调压信号管连通的一侧为驱动腔；

所述皮膜腔内沿轴向滑配有节流阀套；所述皮膜组件与所述节流阀套连接为一体；所述节流阀套外侧套设有始终处于压缩状态的加载弹簧；在所述中间阀体和下游阀体之间对应出气口处开有出气腔；所述出气腔内设有与所述节流阀套配合的节流阀座。

进一步，所述节流阀座包括一体成形的支撑块和支撑臂；所述支撑块正对所述节流阀套，所述支撑臂设在支撑块的两侧；支撑臂上设有可将气体从节流阀套输出至出气腔的出气通道。

进一步，所述轴流调压器可用作FTC轴流调压器或FTO轴流调压器。

进一步，所述轴流调压器用作FTC轴流调压器时，所述弹簧腔位于所述上游阀体和所述皮膜组件之间，所述驱动腔设在所述中间阀体与所述皮膜组件之间。

进一步，所述轴流调压器用作FTO轴流调压器时，所述驱动腔位于所述上游阀体和所述皮膜组件之间，所述弹簧腔设在所述中间阀体与所述皮膜组件之间。

进一步，所述FTC轴流调压器的工作方法包括如下步骤：

S1、当FTC轴流调压器上下游无气体，处于初始状态时，加载弹簧的弹力作用于皮膜组件上，皮膜组件带动节流阀套与节流阀座紧密贴合，节流阀套与所述出气通道不连通，FTC轴流调压器处于关闭状态；

S2、上游来气后，所述指挥器得到高压气源后调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向左移动直到皮膜组件处于平衡位置状态，节流阀套与所述出气通道连通，FTC轴流调压器开启，气体沿箭头所示方向流通；

S3、当下游气体压力上升达到设定的压力值，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，当皮膜组件两侧的压力达到平衡时，皮膜组件带动节流阀套达到动态平衡状态，节流阀套和节流阀座保持相对稳定的开度。

S4、当下游气体压力发生波动时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调整驱动腔内压力使皮膜组件得到新的平衡，从而节流阀套和节流阀座具有满足下游流量需求的稳定的开度；

S5、当下游没有使用气体、未发生气体流量时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向右移动直到流阀套和节流阀座紧密贴合，FTC轴流调压器关闭；

S6、当皮膜破碎导致FTC轴流调压器发生失效故障时，皮膜组件两侧的压力趋于平衡，皮膜组件在加载弹簧的作用下带动阀套向阀座方向移动直至阀座与阀套紧密贴合，FTC轴流调压器处于关闭状态，切断气体供给。

更进一步，所述FTO轴流调压器的工作方法包括如下步骤：

S1、当FTO轴流调压器上下游无气体，处于初始状态时，加载弹簧的弹力作用于皮膜组件上，在皮膜组件的带动下，节流阀套与节流阀座分开至一定开度，节流阀套与所述出气通道连通，FTO轴流调压器处于全开状态；

S2、上游来气后，所述指挥器得到高压气源后调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向右移动直到节流阀套与节流阀座紧密贴合，FTO轴流调压器趋于关闭；

S3、当下游气体压力上升达到设定的压力值，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向皮膜腔进行调压作业，当皮膜组件两侧的压力达到平衡时，皮膜组件带动节流阀套达到动态平衡状态，节流阀套和节流阀座保持相对稳定的开度。

S4、当下游气体压力发生波动时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调整驱动腔内压力使皮膜组件得到新的平衡，从而节流阀套和节流阀座具有满足下游流量需求的稳定的开度；

S5、当下游没有使用气体、未发生气体流量时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向右移动直到流阀套和节流阀座紧密贴合，FTO轴流调压器关闭；

S6、当皮膜破碎导致FTO轴流调压器发生失效故障时，皮膜组件两侧的压力趋于平衡，皮膜组件在加载弹簧的作用下带动阀套远离阀座，FTO轴流调压器处于全开状态。

本发明的积极效果和优点：

1、相较于传统轴流调压器的调压阀，本发明的阀体是极为简单的三片式，仅有上游阀体、中间阀体、下游阀体三个部分组成，生产、装配和维修维护简单，成本低；

2、相同的调压阀可以用作FTO轴流调压器，也可以用作FTC轴流调压器，只是皮膜腔内皮膜组件和加载弹簧的安装顺序不同；使得轴流调压器互换性好，能够降低生产投资成本、简化生产装配难度、减少运行过程中的备品备件数量；

3、调压阀采用单侧顺序组装或拆除，操作简便，方便在线维修维护；

4、本发明的轴流式调压结构流通能力大、压力损失小、占用空间小；

5、本发明的FTC和FTO轴流式调压器可以采用相同的指挥器，维修维护简单、减少备品备件数量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的串联监控调压管路示意图；

图2是本发明实施例提供的FTC轴流调压器的工作原理图；

图3是本发明实施例提供的FTO轴流调压器的工作原理图；

图4是本发明实施例提供的FTC轴流调压器的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的FTO轴流调压器的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的节流阀座的结构示意图。

图中、1、调压阀；11、阀体；111、上游阀体；111a、进气口；111b、阀位指示器；112、中间阀体；113、下游阀体；113a、出气口；12、加载弹簧；13、节流阀套；14、节流阀座；141、支撑块；142、支撑臂；1421、出气通道；15、皮膜组件；16、皮膜腔；161、弹簧腔；162、驱动腔；17、出气腔；2、指挥器；3、前压信号管；4、后压信号管；5、调压信号管；6、导压管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前市场上很多轴流调压器采用如图1所示的串联监控配置，而事实上，目前市场上大部分的进口/国产轴流调压器状态为：1、只有FTC型，在串联监控调压管路中，以两台FTC型调压器在工作，不能完全实现串联监控调压功能；2、有FTC和FTO型，但是两种调压器外形及内件差异较大，造成调压器互换性差、备品备件量增加。3、一般的轴流调压器结构复杂、安装繁琐。

因此如图1至图6所示，本发明提供了一种能完全实现串联监控调压功能、结构简单、互换性好的轴流调压器，所述轴流调压器主要包括调压阀1、指挥器2和与指挥器2相连接的前压信号管3、后压信号管4、调压信号管5和导压管6，所述调压阀1由一组螺栓连接的阀体11以及装配于阀体11内的加载弹簧12、节流阀套13、节流阀座14和皮膜组件15构成；所述阀体11包括依次连接的上游阀体111、中间阀体112和下游阀体113；上游阀体111沿轴向设有进气口111a；下游阀体113沿轴向设有出气口113a；上游阀体111与中间阀体112之间配装皮膜组件15构成皮膜腔16；所述皮膜组件15将所述皮膜腔16分为弹簧腔161和驱动腔162；加载弹簧12所在的一侧为弹簧腔161；与调压信号管5连通的一侧为驱动腔162；皮膜组件15的一侧受到弹簧腔中加载弹簧12的弹力，皮膜组件15的另一侧受到驱动腔162中气体的压力，当两侧受力不平衡时，皮膜组件15带动节流阀套13移动从而调整调压阀1的开度。

所述皮膜腔16内沿轴向滑配有节流阀套13；所述节流阀套13内部空腔与所述进气口111a连通构成进气通道；所述皮膜组件15与所述节流阀套13连接为一体；所述节流阀套13的外侧套设有始终处于压缩状态的加载弹簧12；在所述中间阀体112和下游阀体113之间对应出气口113a处开有出气腔17；所述出气腔17内设有与所述节流阀套13配合的所述节流阀座14；节流阀座14包括一体成形的支撑块141和支撑臂142；所述支撑块141正对所述节流阀套13设置，所述支撑臂142设在支撑块141的两侧；支撑臂142上设有可将气体从节流阀套13输出至出气腔17的出气通道1421。

所述前压信号管3连通所述上游阀体111的入口和所述指挥器2；所述后压信号管4连通所述指挥器2和所述下游阀体113的输出管；所述调压信号管5连通所述指挥器2和所述驱动腔162；所述指挥器2是向轴流调压器提供动力气源的部件，指挥器2通过前压信号管3和后压信号管4的压力反馈对调压阀1上下游的气体压力进行比较，从而指挥器2通过调压信号管5对驱动腔162内的气体压力进行调节；所述导压管6连接在所述出气口113a与所述弹簧腔之间；这样当所述出气口113a处的压力超过设定值时，导压管6将多余的气体传送到所述弹簧腔内，当弹簧腔内压力升高至迫使皮膜组件15带动节流阀套13向节流阀座14处移动，从而使调节阀的开度变小。

优选的，上游阀座外侧设有连通皮膜腔16的阀位指示器111b，以便显示皮膜组件15和节流阀座14的调节行程。

本发明的优势在于同一个阀体11既可以用作失效开型(FTO)轴流调压器，也可以用作失效关型(FTC)轴流调压器，区别在于所述皮膜腔16内皮膜组件15和加载弹簧12的安装顺序：

当所述阀体11用作失效关型(FTC)轴流调压器，所述弹簧腔161位于所述上游阀体111和所述皮膜组件15之间，所述驱动腔162设在所述中间阀体112与所述皮膜组件15之间；当所述阀体11用作失效开型(FTO)轴流调压器，所述驱动腔162位于所述上游阀体111和所述皮膜组件15之间，所述弹簧腔161设在所述中间阀体112与所述皮膜组件15之间；

如图4所示，所述FTC轴流调压器的工作方法包括如下步骤：

S1、当FTC轴流调压器上下游无气体，处于初始状态时，加载弹簧12的弹力作用于皮膜组件15上，皮膜组件15带动节流阀套13与节流阀座14紧密贴合，节流阀套13与所述出气通道1421不连通，FTC轴流调压器处于关闭状态；

S2、上游来气后，所述指挥器2得到高压气源后调节出合适的驱动压力并通过调压信号管5向驱动腔162进行调压作业，这时皮膜组件15和节流阀套13会在加载弹簧12、驱动腔162内的气压共同作用下向左移动直到皮膜组件15处于平衡位置状态，节流阀套13与所述出气通道1421连通，FTC轴流调压器开启；

S3、当下游气体压力上升达到设定的压力值，后压信号管4会将压力信号反馈到指挥器2，指挥器2通过调压信号管5向驱动腔162进行调压作业，当皮膜组件15两侧的压力达到平衡时，皮膜组件15带动节流阀套13达到动态平衡状态，节流阀套13和节流阀座14保持相对稳定的开度；

S4、当下游气体压力发生波动时，后压信号管4会将压力信号反馈到指挥器2，指挥器2调整驱动腔162内的压力使皮膜组件15得到新的平衡，从而节流阀套13和节流阀座14具有满足下游流量需求的新的相对稳定的开度；

S5、当下游没有使用气体、未发生气体流量时，后压信号管4会将压力信号反馈到指挥器2，指挥器2调节出合适的驱动压力并通过调压信号管5向驱动腔162进行调压作业，这时皮膜组件15和节流阀套13会在加载弹簧12、驱动腔162内的气压共同作用下向右移动直到流阀套和节流阀座14紧密贴合，FTC轴流调压器关闭，下游压力略高于压力设定值；

S6、当皮膜破碎导致FTC轴流调压器发生失效故障时，皮膜组件15两侧的压力趋于平衡，由于加载弹簧12始终处于压缩状态，则皮膜组件15在加载弹簧12的作用下带动阀套向阀座方向移动直至阀座与阀套紧密贴合，FTC轴流调压器处于关闭状态，切断气体供给，保证下游压力安全。

如图5所示，所述FTO轴流调压器的工作方法包括如下步骤：

S1、当FTO轴流调压器上下游无气体，处于初始状态时，加载弹簧12的弹力作用于皮膜组件15上，在皮膜组件15的带动下，节流阀套13与节流阀座14分开至一定开度，节流阀套13与所述出气通道1421连通，FTO轴流调压器处于全开状态；

S2、上游来气后，所述指挥器2得到高压气源后调节出合适的驱动压力并通过调压信号管5向驱动腔162进行调压作业，这时皮膜组件15和节流阀套13会在加载弹簧12、驱动腔162内的气压共同作用下向右移动直到节流阀套13与节流阀座14紧密贴合，FTO轴流调压器趋于关闭；

S3、当下游气体压力上升达到设定的压力值，后压信号管4会将压力信号反馈到指挥器2，指挥器2调节出合适的驱动压力并通过调压信号管5向驱动腔162进行调压作业，当皮膜组件15两侧的压力达到平衡时，皮膜组件15带动节流阀套13达到动态平衡状态，节流阀套13和节流阀座14保持相对稳定的开度；

S4、当下游气体压力发生波动时，后压信号管4会将压力信号反馈到指挥器2，指挥器2调整驱动腔162内的压力使皮膜组件15得到新的平衡，从而节流阀套13和节流阀座14具有满足下游流量需求的新的相对稳定的开度；

S5、当下游没有使用气体、未发生气体流量时，后压信号管4会将压力信号反馈到指挥器2，指挥器2调节出合适的驱动压力并通过调压信号管5向驱动腔162进行调压作业，这时皮膜组件15和节流阀套13会在加载弹簧12、驱动腔162内的气压共同作用下向右移动直到流阀套和节流阀座14紧密贴合，FTO轴流调压器关闭，下游压力略高于压力设定值；

S6、当皮膜破碎导致FTO轴流调压器发生失效故障时，皮膜组件15两侧的压力趋于平衡，由于加载弹簧12始终处于压缩状态，则皮膜组件15在加载弹簧12的作用下带动阀套远离阀座，FTO轴流调压器处于全开状态，从而保证FTC监控调压器接替调压工作时，气体能够最大能力地通过FTO工作调压器，实现串联监控调压管路的作用。

此外，传统的轴流调压器部件繁多，安装难度较大，维修时需要将调压阀的各个部件全部拆除才能进行损坏件的替换或维修。而本发明的调压阀1在组装或维修拆除时，只需要将上游阀体111固定，然后从下游阀体113开始，依次对中间阀体112、皮膜组件15和加载弹簧12进行安装或拆除，操作简便，方便在线维修维护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轴流调压器，主要包括调压阀、指挥器和与指挥器相连接的前压信号管、后压信号管、调压信号管和导压管，所述调压阀包括阀体；其特征在于：所述阀体包括依次连接的上游阀体、中间阀体和下游阀体；上游阀体与中间阀体之间配装皮膜组件构成皮膜腔；所述皮膜组件将所述皮膜腔分为弹簧腔和驱动腔；加载弹簧所在的一侧为弹簧腔；与调压信号管连通的一侧为驱动腔；

所述皮膜腔内沿轴向滑配有节流阀套；所述皮膜组件与所述节流阀套连接为一体；所述节流阀套外侧套设有始终处于压缩状态的加载弹簧；在所述中间阀体和下游阀体之间对应出气口处开有出气腔；所述出气腔内设有与所述节流阀套配合的节流阀座。

2.如权利要求1所述的轴流调压器，其特征在于：所述节流阀座包括一体成形的支撑块和支撑臂；所述支撑块正对所述节流阀套，所述支撑臂设在支撑块的两侧；支撑臂上设有可将气体从节流阀套输出至出气腔的出气通道。

3.如权利要求1或2所述的轴流调压器，其特征在于：所述轴流调压器可用作FTC轴流调压器或FTO轴流调压器。

4.如权利要求3所述的轴流调压器，其特征在于：所述轴流调压器用作FTC轴流调压器时，所述加载弹簧设在所述上游阀座和所述皮膜组件之间。

5.如权利要求3所述的轴流调压器，其特征在于：所述轴流调压器用作FTO轴流调压器时，所述加载弹簧设在所述中间阀座和所述皮膜组件之间。

6.如权利要求4所述的FTC轴流调压器的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、当FTC轴流调压器上下游无气体，处于初始状态时，加载弹簧的弹力作用于皮膜组件上，皮膜组件带动节流阀套与节流阀座紧密贴合，节流阀套与所述出气通道不连通，FTC轴流调压器处于关闭状态；

S2、上游来气后，所述指挥器得到高压气源后调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向左移动直到皮膜组件处于平衡位置状态，节流阀套与所述出气通道连通，FTC轴流调压器开启，气体沿箭头所示方向流通；

S3、当下游气体压力上升达到设定的压力值，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，当皮膜组件两侧的压力达到平衡时，皮膜组件带动节流阀套达到动态平衡状态，节流阀套和节流阀座保持相对稳定的开度。

S4、当下游气体压力发生波动时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调整驱动腔内压力使皮膜组件得到新的平衡，从而节流阀套和节流阀座具有满足下游流量需求的稳定的开度；

S5、当下游没有使用气体、未发生气体流量时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向右移动直到流阀套和节流阀座紧密贴合，FTC轴流调压器关闭；

S6、当皮膜破碎导致FTC轴流调压器发生失效故障时，皮膜组件两侧的压力趋于平衡，皮膜组件在加载弹簧的作用下带动阀套向阀座方向移动直至阀座与阀套紧密贴合，FTC轴流调压器处于关闭状态，切断气体供给。

7.如权利要求4所述的FTO轴流调压器的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、当FTO轴流调压器上下游无气体，处于初始状态时，加载弹簧的弹力作用于皮膜组件上，在皮膜组件的带动下，节流阀套与节流阀座分开至一定开度，节流阀套与所述出气通道连通，FTO轴流调压器处于全开状态；

S2、上游来气后，所述指挥器得到高压气源后调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向右移动直到节流阀套与节流阀座紧密贴合，FTO轴流调压器趋于关闭；

S3、当下游气体压力上升达到设定的压力值，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向皮膜腔进行调压作业，当皮膜组件两侧的压力达到平衡时，皮膜组件带动节流阀套达到动态平衡状态，节流阀套和节流阀座保持相对稳定的开度。

S4、当下游气体压力发生波动时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调整驱动腔内压力使皮膜组件得到新的平衡，从而节流阀套和节流阀座具有满足下游流量需求的稳定的开度；

S5、当下游没有使用气体、未发生气体流量时，后压信号管会将压力信号反馈到指挥器，指挥器调节出合适的驱动压力并通过调压信号管向驱动腔进行调压作业，这时皮膜组件和节流阀套会在加载弹簧、驱动腔内的气压共同作用下向右移动直到流阀套和节流阀座紧密贴合，FTO轴流调压器关闭；

S6、当皮膜破碎导致FTO轴流调压器发生失效故障时，皮膜组件两侧的压力趋于平衡，皮膜组件在加载弹簧的作用下带动阀套远离阀座，FTO轴流调压器处于全开状态。