摘要：分析信號(hào)管的不同設(shè)置對(duì)直接作用式調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響，提出了通過(guò)改進(jìn)信號(hào)管的設(shè)置來(lái)優(yōu)化調(diào)壓器靜態(tài)特性的建議。
關(guān)鍵詞：直接作用式調(diào)壓器； 靜態(tài)特性；信號(hào)管；優(yōu)化
Influence of Signal Tube Installation on Static Characteristics of Direct Acting Regulator
Abstract: The influence of different installations of signal tube on static characteristics of direct acting regulator is analyzed. The suggestion of improving installation of signal tube is proposed to optimize the static characteristics of regulator.
Key words: direct acting regulator；static characteristics；signal tube；optimization
1 概述
調(diào)壓器作為城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中常用的壓力調(diào)節(jié)裝置，其主要功能是將上游的來(lái)氣壓力降低至下游用戶設(shè)備要求的工作壓力，并保持燃?xì)鈮毫Ψ€(wěn)定[1-2]。工程上對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器的性能主要有如下要求：當(dāng)氣源及城鎮(zhèn)燃?xì)庳?fù)荷發(fā)生改變而引起調(diào)壓器的入口壓力和流量發(fā)生變化時(shí)，調(diào)壓器能夠確保其實(shí)際出口壓力與設(shè)定值的偏差在可接受的范圍之內(nèi)。調(diào)壓器的性能主要通過(guò)調(diào)壓器的靜態(tài)特性來(lái)體現(xiàn)。
國(guó)家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心在大量的調(diào)壓器檢驗(yàn)工作過(guò)程中，常會(huì)發(fā)現(xiàn)因信號(hào)管的不合理設(shè)置導(dǎo)致調(diào)壓器的靜態(tài)特性不理想(調(diào)壓器的出口壓力隨流量的增大而陡增或陡降)的現(xiàn)象。本文主要針對(duì)兩款直接作用式調(diào)壓器，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究信號(hào)管的設(shè)置形式對(duì)直接作用式調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響。希望本文能夠提高調(diào)壓器的設(shè)計(jì)者及生產(chǎn)者對(duì)調(diào)壓器信號(hào)管設(shè)計(jì)及安裝的重視程度，幫助其解決信號(hào)管的不合理設(shè)置對(duì)調(diào)壓器靜態(tài)特性產(chǎn)生不良影響的問(wèn)題。
2 常見(jiàn)的信號(hào)管設(shè)置形式
調(diào)壓器信號(hào)管的作用是將調(diào)壓器出口管道的壓力反饋至調(diào)壓器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓器的調(diào)壓和穩(wěn)壓功能。直接作用式調(diào)壓器的信號(hào)管設(shè)置形式通常分為內(nèi)取壓和外取壓兩種。
采用內(nèi)取壓信號(hào)管的某型號(hào)直接作用式調(diào)壓器的工作原理見(jiàn)圖1。該調(diào)壓器的信號(hào)管3在管道內(nèi)部取壓，將調(diào)壓器出口管道4的壓力反饋至調(diào)壓器的低壓腔體2。
采用外取壓形式信號(hào)管的某型號(hào)直接作用式調(diào)壓器的工作原理見(jiàn)圖2。該調(diào)壓器的信號(hào)管3在管道外部取壓，將調(diào)壓器出口管道4的壓力反饋至調(diào)壓器的低壓腔體2。
3 信號(hào)管的設(shè)置對(duì)調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響
3.1 調(diào)壓器的靜態(tài)特性
調(diào)壓器的靜態(tài)特性是指調(diào)壓器實(shí)際出口壓力隨進(jìn)口壓力和流量變化的特性[3]。合格的調(diào)壓器要求其出口壓力隨進(jìn)口壓力和流量的變化滿足標(biāo)稱(chēng)的穩(wěn)壓精度等級(jí)(AC)、關(guān)閉壓力等級(jí)(SG)、每條靜特性曲線的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)(SZ)和每族靜特性曲線的靜特性線族關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)(SZP)。
根據(jù)GB 27790-2011《城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB 27790-2011)的規(guī)定，城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器靜態(tài)特陛的合格與否需要通過(guò)靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制靜態(tài)特性曲線圖來(lái)判定。對(duì)某一型號(hào)的城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器(標(biāo)稱(chēng)參數(shù)見(jiàn)表l、2)進(jìn)行靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)，并按照GB 27790-2011第
圖3中，橫軸為管道流量，縱軸為調(diào)壓器的出口壓力。圖3所示的靜特性曲線族為調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值為3.O0 kPa條件下，調(diào)壓器的進(jìn)口壓力分別為0.2,0.4和0.6 MPa時(shí)，調(diào)壓器實(shí)際出口壓力隨流量變化的曲線。
①調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級(jí)
調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度(A)是指一族靜態(tài)特性曲線(圖3中根據(jù)靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的3條曲線)上，標(biāo)稱(chēng)流量范圍內(nèi)調(diào)壓器的出口壓力與出口壓力設(shè)定值間的最大正偏差和最大負(fù)偏差絕對(duì)值的平均值相對(duì)出口壓力設(shè)定值的比值。穩(wěn)壓精度等級(jí)(AC)即為穩(wěn)壓精度(A)乘以l00。
式中 A——調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度
p2，+——高于出口壓力設(shè)定值的調(diào)壓器出口壓力，Pa
p2，-——低于出口壓力設(shè)定值的調(diào)壓器出口壓力，Pa
p2，s——調(diào)壓器的出口壓力設(shè)定值，Pa
式中 Ac——調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級(jí)
如圖3所示，穩(wěn)壓精度壓力下限值為2.7 kPa，穩(wěn)壓精度壓力上限值為3.3 kPa。合格的調(diào)壓器要求在標(biāo)稱(chēng)的流量范圍內(nèi)，調(diào)壓器的出口壓力曲線在穩(wěn)壓精度壓力下限和上限之間。圖3為調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值為3.00 kPa時(shí)的靜特性曲線圖，以調(diào)壓器入口壓力為0.6 MPa的靜特性曲線為例，如表2所示，該調(diào)壓器在此種工況條件下的標(biāo)稱(chēng)最小流量為
②調(diào)壓器的關(guān)閉壓力等級(jí)
關(guān)閉壓力為調(diào)壓器調(diào)節(jié)元件處于關(guān)閉位置時(shí)，靜態(tài)特性線上零流量處的出口壓力(從開(kāi)始關(guān)閉點(diǎn)流量減少至零流量所用的時(shí)間應(yīng)大于調(diào)壓器關(guān)閉的響應(yīng)時(shí)間)。關(guān)閉壓力等級(jí)(SG)為調(diào)壓器的關(guān)閉壓力與出口壓力設(shè)定值之差對(duì)出口壓力設(shè)定值之比乘以100。
式中 Sg——調(diào)壓器的關(guān)閉壓力等級(jí)
pb——調(diào)壓器的關(guān)閉壓力，Pa
如圖3所示，調(diào)壓器的標(biāo)稱(chēng)關(guān)閉壓力(關(guān)閉壓力等級(jí)線的縱坐標(biāo)值)為3.6 kPa。合格的調(diào)壓器要求所有靜態(tài)特性曲線與縱軸的交點(diǎn)均在關(guān)閉壓力等級(jí)線的下方，即該調(diào)壓器的實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)Sg不大于20。
③調(diào)壓器的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)
每條靜特性曲線的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)(SZ)是指調(diào)壓器的實(shí)際最小流量和實(shí)際最大流量的比值乘以100。以圖3進(jìn)口壓力為0.6 MPa的靜特性曲線為例，該工況條件下的靜特性曲線的實(shí)際最小流量為靜特性曲線與穩(wěn)壓精度上限線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量值，實(shí)際最大流量為靜特性曲線與穩(wěn)壓精度下限線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量值。
式中 Sz——調(diào)壓器的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)
qmin——調(diào)壓器的實(shí)際最小流量，m3/h
qmax——調(diào)壓器的實(shí)際最大流量，m3/h
合格的調(diào)壓器要求調(diào)壓器在每種工況條件下的實(shí)際最小流量和實(shí)際最大流量的比值乘以l00后不大于標(biāo)稱(chēng)的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)(SZ)(針對(duì)一條靜特性曲線而言)。以靜特性曲線如圖3所示的調(diào)壓器為例，要求該調(diào)壓器的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz不大于10。
靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)(SZP)是指靜特性線族上，最大進(jìn)口壓力下的實(shí)際最小流量和最小進(jìn)口壓力下的實(shí)際最大流量的比值乘以l00。
式中Sz，p——調(diào)壓器靜特性線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)
qpmax,min——靜特性線族上調(diào)壓器最大進(jìn)口壓力下的實(shí)際最小流量，m3/h
qpmin,max——靜特性線族上調(diào)壓器最小進(jìn)口壓力下的實(shí)際最大流量，m3/h
合格的調(diào)壓器要求調(diào)壓器每族靜特性曲線上，最大進(jìn)口壓力下的實(shí)際最小流量和最小進(jìn)口壓力下的實(shí)際最大流量的比值乘以l00后不大于標(biāo)稱(chēng)的靜特性線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)(SZP)(針對(duì)一族靜特性曲線而言)。以靜特性曲線如圖3所示的調(diào)壓器為例，要求該調(diào)壓器靜特性線族的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz，p不大于10。
④兩款直接作用式調(diào)壓器的標(biāo)稱(chēng)參數(shù)
本文為了研究信號(hào)管的設(shè)置對(duì)調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響，采用兩款直接作用式調(diào)壓器進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，其標(biāo)稱(chēng)參數(shù)見(jiàn)表3。
3.2 三大效應(yīng)對(duì)調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響[4]
理想的調(diào)壓器在正常工作的流量范圍內(nèi)均應(yīng)保持出口壓力為定值，如圖4的曲線1所示。但是由于薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)的綜合作用，調(diào)壓器的出口壓力隨著流量的增加，以一定的速率逐漸降低。調(diào)壓器僅受薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)影響時(shí)的實(shí)際出口壓力如圖4的曲線2所示。
①薄膜效應(yīng)
薄膜效應(yīng)是指調(diào)壓器隨著流量的增大，閥口在向下移動(dòng)的過(guò)程中薄膜的有效面積增大，因薄膜兩側(cè)受力平衡而導(dǎo)致調(diào)壓器出口壓力下降的現(xiàn)象。
②彈簧效應(yīng)
彈簧效應(yīng)是指調(diào)壓器隨著流量的增大，閥口在向下移動(dòng)的過(guò)程中彈簧力不斷減小，為實(shí)現(xiàn)彈簧力與反向力的平衡而導(dǎo)致調(diào)壓器出口壓力下降的現(xiàn)象。
③殼體效應(yīng)
殼體效應(yīng)是指由于調(diào)壓器的殼體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致通過(guò)調(diào)壓器氣流產(chǎn)生壓力損失的現(xiàn)象。對(duì)于同一臺(tái)調(diào)壓器而言，氣流的壓力損失量與流量成正比。
④三大效應(yīng)的影響
調(diào)壓器受薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)的綜合影響時(shí)，出口壓力隨流量的增大而不斷降低。每臺(tái)調(diào)壓器受三大效應(yīng)的影響情況取決于調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)形式。三大效應(yīng)顯著的調(diào)壓器可能出現(xiàn)出口壓力隨流量的增大而陡降的現(xiàn)象。
3.3 取壓形式對(duì)調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響
①取壓形式對(duì)信號(hào)管壓力的影響
對(duì)調(diào)壓器A進(jìn)行改裝，分別采用內(nèi)取壓和外取壓形式的信號(hào)管。外取壓形式信號(hào)管為管壁處取壓，管壁處流體的速度為零，故采用此種取壓方式獲得的壓力為出口管道的靜壓，即出口管道的實(shí)際壓力。將內(nèi)取壓形式的信號(hào)管水平置于出口管路的中心位置，前端管口背向來(lái)流方向，如圖1所示。由于內(nèi)取壓信號(hào)管內(nèi)置于管道流場(chǎng)中，會(huì)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，造成能量損失，因此同種工況、同一過(guò)流斷面條件下，內(nèi)取壓信號(hào)管壓力稍低于外取壓信號(hào)管壓力，存在一定的負(fù)偏差。內(nèi)取壓形式信號(hào)管的設(shè)置力求將信號(hào)管對(duì)出口管道流場(chǎng)的影響降至最小，盡可能避開(kāi)氣流動(dòng)壓對(duì)信號(hào)管壓力的影響[5]。氣流動(dòng)壓的表達(dá)式見(jiàn)式(6)。
式中 pd——氣流動(dòng)壓，Pa
ρ——氣流密度，kg/m3
υ——氣流速度，m/s
圖5為調(diào)壓器A在入口壓力為0.6 MPa，出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa工況下，內(nèi)取壓形式信號(hào)管壓力與外取壓形式信號(hào)管壓力(出口管道實(shí)際壓力)隨流量的變化。
由圖5可知，只要內(nèi)取壓形式的信號(hào)管設(shè)置得合理(盡可能減小對(duì)管道流場(chǎng)的影響并避開(kāi)動(dòng)壓和低壓區(qū)影響)，外取壓和內(nèi)取壓形式信號(hào)管的壓力偏差就能夠在可接受的范圍內(nèi)。
②不同取壓形式信號(hào)管時(shí)的靜態(tài)特性曲線
調(diào)壓器A采用不同取壓形式信號(hào)管時(shí)的靜態(tài)特性曲線(出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa)見(jiàn)圖6、7。
由圖6、7可知，對(duì)于三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器A)，信號(hào)管的取壓位置設(shè)置得較為合理時(shí)，調(diào)壓器采用內(nèi)取壓或外取壓形式的信號(hào)管，其靜態(tài)特性均可以滿足標(biāo)稱(chēng)的穩(wěn)壓精度等級(jí)Ac=15、關(guān)閉壓力等級(jí)Sg=20、關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz=20和靜特性線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p=20。且合理設(shè)置的內(nèi)取壓信號(hào)管壓力與外取壓信號(hào)管壓力的微小負(fù)偏差可以對(duì)三大效應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償：調(diào)壓器的靜態(tài)特性曲線相對(duì)更加平緩，調(diào)壓器的出口壓力相對(duì)更加穩(wěn)定。
3.4 壓力恢復(fù)區(qū)對(duì)調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響
從調(diào)壓器的閥口附近至出口管路的主體流場(chǎng)之間，存在一個(gè)壓力恢復(fù)區(qū)[6]。
①壓力恢復(fù)區(qū)的位置及成因
如圖8所示，調(diào)壓器可等效為孔板節(jié)流裝置。由于閥口處過(guò)流斷面急劇收縮，該處的流速急劇上升，動(dòng)壓急劇上升，則閥口處的靜壓急劇下降直至大幅低于出口管路主體流場(chǎng)壓力p2。閥口后的出口管道中，過(guò)流斷面逐漸恢復(fù)原狀，靜壓也隨之逐漸恢復(fù)至出口管路主體流場(chǎng)壓力p2。從調(diào)壓器閥口至出口管道的主體流場(chǎng)形成了如圖8所示的壓力恢復(fù)區(qū)。
對(duì)于同一臺(tái)調(diào)壓器而言，壓力恢復(fù)區(qū)的范圍與流量有關(guān)：流量越大，閥口處的靜壓相對(duì)于出口管路主體流場(chǎng)壓力的負(fù)偏差值越大(圖8中的壓力曲線最低點(diǎn)越低)，壓力恢復(fù)區(qū)的范圍也越大。
②內(nèi)取壓位置對(duì)調(diào)壓器靜態(tài)特性的影響
當(dāng)調(diào)壓器A采用內(nèi)取壓形式的信號(hào)管，且信號(hào)管的取壓位置位于壓力恢復(fù)區(qū)中時(shí)，信號(hào)管壓力與出口管道實(shí)際壓力(出口管道主體流場(chǎng)壓力)存在負(fù)偏差。若信號(hào)管的取壓位置位于如圖8所示的壓力曲線最低點(diǎn)處，信號(hào)管壓力負(fù)偏差現(xiàn)象最為顯著。圖9為調(diào)壓器A的內(nèi)取壓信號(hào)管取壓位置位于壓力恢復(fù)區(qū)中時(shí)的壓力偏差(調(diào)壓器的出口壓力設(shè)定值為7.O0 kPa，入口壓力為0.6 MPa)。
如圖9所示，信號(hào)管在壓力恢復(fù)區(qū)中取壓時(shí)，信號(hào)管與出口管道壓力的負(fù)偏差值隨流量的增加不斷加大，且遠(yuǎn)大于如圖5所示的同種工況下主體流場(chǎng)中取壓的偏差值。此大幅度壓力負(fù)偏差值的存在，導(dǎo)致當(dāng)出口管道的壓力值達(dá)到或高于調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值時(shí)，信號(hào)管反饋至調(diào)壓器低壓腔體的壓力值始終低于出口壓力的設(shè)定值，則調(diào)壓器的閥口持續(xù)開(kāi)大，出口管道的壓力則隨之以越來(lái)越快的速率不斷增大，故而出現(xiàn)調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象。此種情況下調(diào)壓器A的靜態(tài)特性曲線(出口壓力設(shè)定值為7.O0 kPa)見(jiàn)圖l0。
如圖l0所示，此種信號(hào)管取壓位置的設(shè)置導(dǎo)致調(diào)壓器A的靜態(tài)特性無(wú)法滿足表3的標(biāo)稱(chēng)性能參數(shù)要求。以圖l0中入口壓力為0.6 MPa的靜態(tài)特性曲線為例(出口壓力設(shè)定值為7.O0 kPa，標(biāo)稱(chēng)工作流量范圍為50～800 m3/h)，當(dāng)調(diào)壓器的流量達(dá)到
4 調(diào)壓器靜態(tài)特性的優(yōu)化分析
通過(guò)合理設(shè)置信號(hào)管的形式和取壓位置，可以防止調(diào)壓器的出口壓力隨流量的增大而陡增或陡降。
4.1 防止出口壓力陡增的措施
對(duì)于三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器A)，若能夠避開(kāi)壓力恢復(fù)區(qū)的影響，即可防止信號(hào)管壓力與調(diào)壓器出口管道壓力存在如圖9所示的較大負(fù)偏差，進(jìn)而可以防止調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象：當(dāng)調(diào)壓器A采用外取壓形式的信號(hào)管或采用內(nèi)取壓形式的信號(hào)管(設(shè)置方式同3.3中①)時(shí)，均具有良好的靜態(tài)特性，調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值為7.O0kPa時(shí)的靜態(tài)特性曲線如圖6、7所示。
4.2 補(bǔ)償三大效應(yīng)影響的措施
根據(jù)3.3節(jié)的分析可知，外取壓信號(hào)管的設(shè)置形式能夠真實(shí)地反映調(diào)壓器的出口壓力隨流量的變化關(guān)系，故對(duì)薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)顯著的調(diào)壓器B進(jìn)行改裝，采用外取壓形式信號(hào)管，并進(jìn)行靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)。調(diào)壓器B在三大效應(yīng)綜合作用下的靜態(tài)特性曲線見(jiàn)圖ll(出口壓力設(shè)定值為7.00kPa)。
將調(diào)壓器B進(jìn)行改裝，將其信號(hào)管設(shè)置為內(nèi)取壓形式，并將取壓位置設(shè)置于壓力恢復(fù)區(qū)中，在同樣的工況下對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)，得到如圖12所示的靜態(tài)特性曲線。
根據(jù)圖11和圖l2的對(duì)比可知，調(diào)壓器B采用內(nèi)取壓信號(hào)管時(shí)，在標(biāo)稱(chēng)的穩(wěn)壓精度等級(jí)(Ac=15)條件下，正常工作的流量范圍大幅拓寬。以入口壓力為0.6 MPa的壓力曲線為例，調(diào)壓器B采用外取壓形式信號(hào)管時(shí)，該調(diào)壓器的最大正常工作流量為1
若調(diào)壓器B采用內(nèi)取壓信號(hào)管時(shí)的標(biāo)稱(chēng)工作流量范圍與調(diào)壓器B采用外取壓信號(hào)管時(shí)的正常
工作流量范圍一致，則采用內(nèi)取壓形式信號(hào)管的調(diào)壓器B的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)可達(dá)到Ac=10。
由此可知，對(duì)于三大效應(yīng)顯著的調(diào)壓器，通過(guò)對(duì)取壓負(fù)偏差的合理應(yīng)用，可以補(bǔ)償三大效應(yīng)對(duì)調(diào)壓器出口壓力的影響，進(jìn)而優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性。
4.3 調(diào)壓器信號(hào)管的合理設(shè)置
根據(jù)以上分析可知，通過(guò)合理設(shè)置信號(hào)管的形式和取壓位置，可以優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性。
對(duì)于三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器A)，宜采用外取壓信號(hào)管或采用設(shè)置合理的內(nèi)取壓信號(hào)管。采用外取壓信號(hào)管時(shí)，信號(hào)管的設(shè)置形式能夠真實(shí)地反映調(diào)壓器的出口壓力隨流量的變化關(guān)系，調(diào)壓器A在出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa時(shí)的靜態(tài)特性曲線如圖6所示。采用內(nèi)取壓信號(hào)管時(shí)，若內(nèi)取壓信號(hào)管的取壓口位于如圖8所示的壓力恢復(fù)區(qū)中時(shí)，可能出現(xiàn)如圖10所示的調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象。故三大效應(yīng)不顯著的調(diào)壓器采用內(nèi)取壓信號(hào)管時(shí)，信號(hào)管的取壓口應(yīng)避開(kāi)壓力恢復(fù)區(qū)的影響，宜設(shè)置于主體流場(chǎng)中。合理設(shè)置內(nèi)取壓信號(hào)管位置的調(diào)壓器A的靜態(tài)特性曲線如圖7所示(出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa)。
三大效應(yīng)顯著的調(diào)壓器(如調(diào)壓器B)，可能出現(xiàn)出口壓力隨流量的增大而陡降的現(xiàn)象，如圖11所示。調(diào)壓器B采用內(nèi)取壓信號(hào)管并將信號(hào)管取壓口設(shè)置于壓力恢復(fù)區(qū)中，利用信號(hào)管的取壓負(fù)偏差補(bǔ)償調(diào)壓器B的三大效應(yīng)，可以優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性(出口壓力設(shè)定值為7.00 kPa時(shí)的靜特性曲線如圖l2所示)：能夠提高調(diào)壓器標(biāo)稱(chēng)流量范圍內(nèi)的穩(wěn)壓精度等級(jí)，或者擴(kuò)大標(biāo)稱(chēng)穩(wěn)壓精度等級(jí)下的正常工作流量范圍。
但需注意，信號(hào)管取壓形式的選取和內(nèi)取壓形式信號(hào)管最佳取壓位置的確定與調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)形式、制造材料、入口壓力范圍、出口壓力范圍、出口管徑和出口管道布置等諸多因素相關(guān)，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。
5 結(jié)論
①當(dāng)內(nèi)取壓形式的信號(hào)管設(shè)置得合理(盡可能減小對(duì)管道流場(chǎng)的影響并避開(kāi)動(dòng)壓和壓力恢復(fù)區(qū)的影響)時(shí)，內(nèi)取壓形式信號(hào)管的壓力與外取壓形式信號(hào)管的壓力偏差能夠在可接受的范圍內(nèi)，相應(yīng)的調(diào)壓器靜態(tài)特性曲線差別不大。
②壓力恢復(fù)區(qū)內(nèi)的壓力低于調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力。信號(hào)管在壓力恢復(fù)區(qū)中不同位置的取壓值不同：取壓值隨信號(hào)管取壓位置逐漸脫離壓力恢復(fù)區(qū)而逐漸趨近于調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力。
③壓力恢復(fù)區(qū)有可能導(dǎo)致信號(hào)管壓力與實(shí)際出口壓力存在較大的負(fù)偏差，調(diào)壓器閥口開(kāi)度過(guò)大，進(jìn)而導(dǎo)致調(diào)壓器出口壓力隨流量的增大而陡增的現(xiàn)象。
④通過(guò)對(duì)取壓負(fù)偏差的合理利用，可以有效地提升調(diào)壓器的出口壓力，進(jìn)而在一定程度上補(bǔ)償薄膜效應(yīng)、彈簧效應(yīng)和殼體效應(yīng)對(duì)調(diào)壓器出口壓力的影響，提高調(diào)壓器標(biāo)稱(chēng)流量范圍內(nèi)的穩(wěn)壓精度等級(jí)，或者擴(kuò)大標(biāo)稱(chēng)穩(wěn)壓精度等級(jí)下的正常工作流量范圍，優(yōu)化調(diào)壓器的靜態(tài)特性。
⑤信號(hào)管取壓形式的合理選取和內(nèi)取壓形式信號(hào)管最佳取壓位置的確定與諸多因素相關(guān)，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。
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本文作者：張乃方翟軍 岳明 陳浩 李軍 王洪林 皮洋
作者單位：中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，
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