摘 要

介紹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 27790—2011《城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器》中調(diào)壓器靜特性的檢驗(yàn)要求和判定方法，分析流量參數(shù)的調(diào)整對(duì)調(diào)壓器穩(wěn)壓精度等級(jí)的影響，探討了通過(guò)降低穩(wěn)壓精度等級(jí)和關(guān)閉壓力等級(jí)的方法實(shí)現(xiàn)在一定程度上拓寬調(diào)壓器適用流量范圍。

 摘　要：介紹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 27790—2011《城鎮(zhèn)燃?xì)?a href=http://www.leakygutdiet.com/e/tags/?tagname=%E8%B0%83%E5%8E%8B target=_blank class=infotextkey>調(diào)壓器》中調(diào)壓器靜特性的檢驗(yàn)要求和判定方法，分析流量參數(shù)的調(diào)整對(duì)調(diào)壓器穩(wěn)壓精度等級(jí)的影響，探討了通過(guò)降低穩(wěn)壓精度等級(jí)和關(guān)閉壓力等級(jí)的方法實(shí)現(xiàn)在一定程度上拓寬調(diào)壓器適用流量范圍。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器；  靜特性；  標(biāo)稱參數(shù)

Test and Analysis of Static Characteristics of City Gas Pressure Regulator

Abstract：The test requirements and judgment methods of static characteristics of pressure regulator in the national standard，namely City Gas Pressure Regulators(GB 27790-2011)are introduced．The impact of regulating the flow parameters on the pressure accuracy class of pressure regulator is analyzed．The methods by reducing the pressure accuracy class and lock-up pressure class are discussed in order to broaden appl icable flow range of the regulator to a certain extent．

Keywords：city gas pressure regulator；static characteristics；nominal parameter

 

1　概述

調(diào)壓器的靜特性是指調(diào)壓器實(shí)際出口壓力隨進(jìn)口壓力和流量變化而變化的特性^[1]。本文主要結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 27790—2011《城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器》(以下簡(jiǎn)稱GB 27790—2011)的檢驗(yàn)要求及國(guó)家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(以下簡(jiǎn)稱檢驗(yàn)中心)多年來(lái)的檢驗(yàn)實(shí)踐，對(duì)調(diào)壓器靜特性試驗(yàn)的檢驗(yàn)方法、靜特性曲線的繪制方法、靜特性的分析和判定方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并結(jié)合靜特性曲線分析各種參數(shù)對(duì)調(diào)壓器靜特性的影響。

2　檢驗(yàn)方法

GB 27790—2011在第7．6．1條中規(guī)定了城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器靜特性試驗(yàn)的檢驗(yàn)過(guò)程。

2.1　調(diào)壓器的標(biāo)稱參數(shù)

根據(jù)GB 27790—2011的條款7．6．1．1(a)可知，調(diào)壓器的生產(chǎn)單位在送檢調(diào)壓器時(shí)，需要提供調(diào)壓器的標(biāo)稱壓力參數(shù)和標(biāo)稱流量參數(shù)。

調(diào)壓器的標(biāo)稱壓力參數(shù)包括調(diào)壓器的標(biāo)稱進(jìn)15壓力范圍dp1=p1,min～p1,max(p1,min和p1,max分別表示調(diào)壓器的標(biāo)稱最小進(jìn)口壓力和標(biāo)稱最大進(jìn)口壓力)、標(biāo)稱出口壓力范圍dp2=p2,min～p2,max(p2,min和p2,max分別表示調(diào)壓器的標(biāo)稱最小出口壓力和標(biāo)稱最大出口壓力)、標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)A。標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)Sg、標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz和標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p。

生產(chǎn)單位提供的調(diào)壓器的標(biāo)稱流量參數(shù)見(jiàn)表1。表1中的p2,int為調(diào)壓器的標(biāo)稱中間出口壓力設(shè)定值，p1,av為調(diào)壓器的標(biāo)稱平均進(jìn)口壓力值。

 

根據(jù)GB 27790—2011的規(guī)定，需要將試驗(yàn)介質(zhì)(空氣)的工況流量轉(zhuǎn)化為基準(zhǔn)狀態(tài)(15℃，101.325kPa)下的空氣流量。因此，表1中的標(biāo)稱流量參數(shù)為基準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量。

值得注意的是，表1所示的標(biāo)稱參數(shù)是生產(chǎn)單位的聲明值，并非調(diào)壓器確切的真實(shí)參數(shù)值。Ac、Sg、Sz和Sz,p的數(shù)值越小，等級(jí)越高(如標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)Ac=5高于Ac=10)，調(diào)壓器的靜特性越優(yōu)良。按照GB 27790—2011進(jìn)行的調(diào)壓器靜特性試驗(yàn)，只有當(dāng)試驗(yàn)得到的調(diào)壓器真實(shí)穩(wěn)壓精度等級(jí)、關(guān)閉壓力等級(jí)、關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和靜特性陸線族關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)均不大于相應(yīng)的標(biāo)稱參數(shù)值時(shí)，才能夠判定該調(diào)壓器是合格品，否則判定該調(diào)壓器為不合格品。

根據(jù)GB 27790—2011的條款7．6．1．1(b)可知，表1中的標(biāo)稱中間出口壓力值p2,int和標(biāo)稱平均進(jìn)口壓力值p1,av分別按照式(1)和式(2)進(jìn)行計(jì)算。

p2,int=p2,min+(p2,max+p2,min)/3　　　　　(1)

式中p2,int——調(diào)壓器的標(biāo)稱中間出口壓力設(shè)定值，Pa

p2,min——調(diào)壓器的標(biāo)稱最小出口壓力設(shè)定值，Pa

p2,max——調(diào)壓器的標(biāo)稱最大出口壓力設(shè)定值，Pa

p1,av=p1,min+(p1,max+p1,min)/2　　　　　(2)

式中p1,av——調(diào)壓器的標(biāo)稱平均進(jìn)口壓力值，Pa

p1,min——調(diào)壓器的標(biāo)稱最小進(jìn)口壓力值，Pa

p1,max——調(diào)壓器的標(biāo)稱最大進(jìn)口壓力值，Pa

值得注意的是，在檢驗(yàn)中心的檢驗(yàn)過(guò)程中，通常對(duì)p2,int和p1,av的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圓整，令p2,int與p2,min、p2,max具有相同的有效數(shù)字，令p1,av與p1,min、p1,max具有相同的有效數(shù)字，以統(tǒng)一測(cè)量精度。例如當(dāng)p2,min=2kPa、p2,max=4kPa時(shí)，根據(jù)公式(1)計(jì)算得到p2,int=2.67kPa，但是為了統(tǒng)一測(cè)量精度，在檢驗(yàn)的過(guò)程中取p2,int=3kPa。

2.2　檢驗(yàn)系統(tǒng)

根據(jù)GB 27790—2011進(jìn)行調(diào)壓器靜特性試驗(yàn)的檢驗(yàn)系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

 

為了確保檢驗(yàn)過(guò)程的安全性，調(diào)壓器靜特性檢驗(yàn)的試驗(yàn)介質(zhì)采用壓縮空氣。調(diào)壓器靜特性檢驗(yàn)過(guò)程中，由調(diào)壓器1調(diào)節(jié)被測(cè)調(diào)壓器6的進(jìn)口壓力，由壓力變送器4測(cè)量被測(cè)調(diào)壓器6的進(jìn)口壓力值；通過(guò)手動(dòng)球閥9來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)被測(cè)調(diào)壓器6的壓縮空氣流量，流量值由流量計(jì)2測(cè)量，同時(shí)讀取由壓力變送器7測(cè)得的被測(cè)調(diào)壓器6實(shí)時(shí)的出口壓力值。在檢驗(yàn)過(guò)程中，進(jìn)口切斷閥3保持開(kāi)啟狀態(tài)，檢驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉進(jìn)口切斷閥3。如果在檢驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)異常，則關(guān)閉進(jìn)口切斷閥3，故障排除后再開(kāi)啟進(jìn)口切斷閥3繼續(xù)檢驗(yàn)。溫度變送器5和8測(cè)量被測(cè)調(diào)壓器6進(jìn)口和出口的壓縮空氣溫度。

檢驗(yàn)中心現(xiàn)有檢驗(yàn)系統(tǒng)所配置的流量計(jì)帶有自動(dòng)修正功能，通過(guò)實(shí)測(cè)溫度、實(shí)測(cè)壓力和實(shí)測(cè)大氣壓力的修正，流量計(jì)顯示數(shù)值為修正后基準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣流量。

2.3　初始狀態(tài)的設(shè)定

在靜特性試驗(yàn)的檢驗(yàn)過(guò)程中，分別根據(jù)生產(chǎn)單位提供的標(biāo)稱出口壓力范圍確定標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值(p2,min、p2,int、p2,max)，然后根據(jù)每個(gè)標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值進(jìn)行初始狀態(tài)的設(shè)定。

每個(gè)標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值初始狀態(tài)的設(shè)定按照如下方法進(jìn)行：在進(jìn)口壓力等于p1,av、流量為(1.15～1.20)q3的條件下，將調(diào)壓器的出口壓力調(diào)整至p2,min；在進(jìn)口壓力等于p1,av、流量為(1.15～1.20)q9的條件下，將調(diào)壓器的出口壓力調(diào)整至p2,int；在進(jìn)口壓力等于p1,av、流量為(1.15～1.20)q15的條件下，將調(diào)壓器的出口壓力調(diào)整至p2,max。若生產(chǎn)單位存在特定的初始狀態(tài)設(shè)定方法，則按照生產(chǎn)單位聲明的方法進(jìn)行初始狀態(tài)的設(shè)定。

2.4　靜特性曲線族的檢驗(yàn)過(guò)程

初始狀態(tài)設(shè)定完畢后，即開(kāi)始進(jìn)行調(diào)壓器每族靜特性曲線的檢驗(yàn)，即在每個(gè)進(jìn)口壓力(p1,min、p1,av、p1,max)條件下，檢驗(yàn)調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力隨流量的改變而變化的過(guò)程。

初始狀態(tài)設(shè)定完畢后的靜特性檢驗(yàn)過(guò)程及流量試驗(yàn)點(diǎn)的分布如圖2所示(以標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min為例)。

 

圖2為標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min，完成初始狀態(tài)沒(méi)定后(調(diào)壓器的進(jìn)口壓力為p1,av)，根據(jù)靜特性試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)繪制的一條靜特性曲線。靜特性試驗(yàn)過(guò)程中，從初始狀態(tài)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的初始流量開(kāi)始，利用手動(dòng)球閥9改變通過(guò)被測(cè)調(diào)壓器6的壓縮空氣流量，先逐步增加至對(duì)應(yīng)靜特性曲線的最大試驗(yàn)流量qL(人為規(guī)定)，再逐步降低至零，最后再增大至初始狀態(tài)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的初始流量，即(1.15～1.2)q3。要求q4≤qL≤qR，其中qR為試驗(yàn)臺(tái)能夠提供的最大流量(試驗(yàn)臺(tái)固有性能參數(shù))。

GB 27790—2011要求在0～qL范圍內(nèi)至少分布11個(gè)流量試驗(yàn)點(diǎn)：初始點(diǎn)、5個(gè)流量增加點(diǎn)、4個(gè)流量降低點(diǎn)、一個(gè)零流量點(diǎn)，并分別記錄每一個(gè)流量試驗(yàn)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的調(diào)壓器實(shí)際出口壓力值。11個(gè)流量試驗(yàn)點(diǎn)的分布情況如圖2所示。

調(diào)壓器的關(guān)閉壓力(手動(dòng)球閥9關(guān)閉后q=0時(shí)的出口壓力)需要在調(diào)壓器關(guān)閉后5min和30min時(shí)分別檢驗(yàn)1次。如此即完成了調(diào)壓器在出口壓力設(shè)定值為p2,min、進(jìn)口壓力為p1,av條件下的一條靜特性曲線上試驗(yàn)點(diǎn)的檢驗(yàn)。

在調(diào)壓器初始設(shè)定狀態(tài)不變的條件下，分別將調(diào)壓器的進(jìn)口壓力調(diào)整至p1,min和p1,max，通過(guò)手動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉手動(dòng)球閥9，完成通過(guò)調(diào)壓器的壓縮空氣流量從0增大到對(duì)應(yīng)靜特性曲線的最大試驗(yàn)流量，再減小至0的檢驗(yàn)過(guò)程，并記錄相應(yīng)試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量和出口壓力，即完成了調(diào)壓器標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min的一族靜特性曲線(三條靜特性曲線對(duì)應(yīng)的進(jìn)口壓力分別為p1,min、p1,av、p1,max)上全部試驗(yàn)點(diǎn)的檢驗(yàn)。

根據(jù)標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值p2,max和p2,int值，分別按照第2．3節(jié)的設(shè)定方法改變調(diào)壓器的初始設(shè)定狀態(tài)，并按照上述檢驗(yàn)方法完成p2,max和p2,int條件下兩族靜特性曲線試驗(yàn)點(diǎn)的檢驗(yàn)。

每一臺(tái)調(diào)壓器的靜特性試驗(yàn)結(jié)果共由三族靜特性曲線組成。

2.5　關(guān)閉壓力的修正

檢驗(yàn)關(guān)閉壓力的過(guò)程中大氣壓力變化不大，可忽略其對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的影響。考慮到靜特性試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)介質(zhì)溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，GB 27790—2011的條款7．6．1．2(h)要求對(duì)調(diào)壓器進(jìn)行兩次關(guān)閉壓力檢驗(yàn)，并對(duì)第二次測(cè)得的關(guān)閉壓力按照式(3)進(jìn)行修正。

p¢b,2=[(q1+273)/(q2+273)](pb,2+pa)-pa　　　　(3)

式中p¢b,2——第二次測(cè)得的關(guān)閉壓力的修正值，Pa

q1——第一次測(cè)關(guān)閉壓力時(shí)測(cè)得的調(diào)壓器出口試驗(yàn)介質(zhì)溫度，℃

q2——第二次測(cè)關(guān)閉壓力時(shí)測(cè)得的調(diào)壓器出口試驗(yàn)介質(zhì)溫度，℃

pb,2——第二次測(cè)得的關(guān)閉壓力，Pa

pa——實(shí)驗(yàn)室的大氣絕對(duì)壓力，Pa

按照式(3)對(duì)關(guān)閉壓力pb,2進(jìn)行修正后，能夠消除第一次與第二次測(cè)試過(guò)程中溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。最后，出于安全考慮，取第一次測(cè)得的關(guān)閉壓力pb,1、第二次測(cè)得的關(guān)閉壓力pb,2和第二次測(cè)得的關(guān)閉壓力的修正值p¢b,2中的最大值作為調(diào)壓器關(guān)閉壓力的最終檢驗(yàn)結(jié)果。

3　靜特性曲線的繪制

根據(jù)測(cè)得的調(diào)壓器每個(gè)標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值(p2,min、p2,int和p2,max)條件下的靜特性試驗(yàn)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，均可繪制出如圖3所示的一族靜特性曲線，每族靜特性曲線包括三條對(duì)應(yīng)不同調(diào)壓器進(jìn)口壓力(p1,min、p1,av和p1,max)的靜特性曲線。圖3中靜特性曲線族對(duì)應(yīng)的調(diào)壓器標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min。

 

本文以調(diào)壓器標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，對(duì)GB 27790—2011中規(guī)定的調(diào)壓器靜特性曲線圖的繪制方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。圖3所示的橫軸表示通過(guò)調(diào)壓器的流量q，縱軸表示調(diào)壓器的出口壓力p2。

首先根據(jù)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制圖3所示的三條閉合曲線——曲線1、曲線2和曲線3，此三條曲線分別代表調(diào)壓器進(jìn)口壓力為p1,min、p1,av和p1,max工況條件下，調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力隨流量變化的靜特性曲線。然后，按照表1中的流量值(標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min時(shí))分別作平行于縱軸的直線，取q1～q2之間曲線1上所有的點(diǎn)(包含q1和q2)、q3～q4之間曲線2上所有的點(diǎn)(包含q3和q4)以及q5～q6之間曲線3上所有的點(diǎn)(包含q5和q6)中對(duì)應(yīng)出口壓力最大和最小的2個(gè)點(diǎn)，根據(jù)此2個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的最大和最小出口壓力值作平行于橫軸的虛線，得到虛線2和虛線1。虛線2和虛線1為作圖得到的調(diào)壓器的實(shí)際穩(wěn)壓精度上限線和實(shí)際穩(wěn)壓精度下限線。虛線1和虛線2對(duì)應(yīng)出口壓力值的算術(shù)平均值即為根據(jù)GB 27790—2011作圖法得到的調(diào)壓器在標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min的設(shè)定狀態(tài)條件下的實(shí)際出口壓力設(shè)定值p2,s。按照式(4)、(5)、(6)分別計(jì)算此種設(shè)定條件下的調(diào)壓器的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度下限、標(biāo)稱穩(wěn)壓精度上限和標(biāo)稱關(guān)閉壓力。

p2,l=(1-Ac/100)/p2,s 　　　　 (4)

式中p2,l——調(diào)壓器的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度下限，Pa

Ac——標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)

p2,s——根據(jù)作圖法得到的調(diào)壓器實(shí)際出口壓力設(shè)定值，Pa

p2,h=(1+AC/100)p2,s 　　　　 (5)

式中p2,h——調(diào)壓器的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度上限，Pa

pb,s=(1+Sg/100)p2,s  　　　  (6)

式中pb,s——調(diào)壓器的標(biāo)稱關(guān)閉壓力，Pa

Sg——標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)

根據(jù)計(jì)算得到的調(diào)壓器標(biāo)稱穩(wěn)壓精度下限、標(biāo)稱穩(wěn)壓精度上限和標(biāo)稱關(guān)閉壓力作平行于橫軸的直線，得到直線1(調(diào)壓器標(biāo)稱穩(wěn)壓精度下限線)、直線2(調(diào)壓器標(biāo)稱穩(wěn)壓精度上限線)和直線3(調(diào)壓器標(biāo)稱關(guān)閉壓力線)。

4　檢驗(yàn)結(jié)果的分析與判定

合格的調(diào)壓器需要滿足標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)心一。

4.1　穩(wěn)壓精度等級(jí)

合格的調(diào)壓器要求調(diào)壓器在每個(gè)標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值條件下的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)不大于標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)。

如圖3所示的虛線2和虛線1分別為調(diào)壓器的實(shí)際穩(wěn)壓精度上限線和實(shí)際穩(wěn)壓精度下限線，二者合稱調(diào)壓器的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)線；直線2和直線1分別為調(diào)壓器的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度上限線和標(biāo)稱穩(wěn)壓精度下限線，二者合稱調(diào)壓器的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)線。由于在其他參數(shù)相同的條件下，調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級(jí)數(shù)值越小，穩(wěn)壓精度等級(jí)就越高(如標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)Ac=5高于Ac=10)，調(diào)壓器的靜特性也就越優(yōu)良，因此，合格的調(diào)壓器要求每族靜特性曲線圖的虛線1和虛線2均在在直線1和直線2之間(允許與直線1和直線2重合)。

4.2　關(guān)閉壓力等級(jí)

如圖3所示的每條靜特性曲線(曲線1、曲線2和曲線3)與縱軸交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的出口壓力即為調(diào)壓器在每個(gè)進(jìn)口壓力條件下的實(shí)際關(guān)閉壓力。直線3對(duì)應(yīng)的出口壓力為標(biāo)稱關(guān)閉壓力。由于在其他參數(shù)相同的條件下，調(diào)壓器的關(guān)閉壓力等級(jí)數(shù)值越小，關(guān)閉壓力等級(jí)就越高(如標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)Sg=15高于Sg=20)，調(diào)壓器的靜特性也就越優(yōu)良，因此，合格的調(diào)壓器要求圖3中每條靜特性曲線與縱軸的交點(diǎn)均在直線3的下方(允許與直線3重合)。

4.3　關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)

調(diào)壓器的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)是針對(duì)每一條靜特性曲線而言的。標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz是指調(diào)壓器每條靜特性曲線的理想最小流量和理想最大流量的比值乘以100。調(diào)壓器的標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz一般由生產(chǎn)單位聲明。

調(diào)壓器的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,a由式(7)計(jì)算得到。

Sz,a=(qmin,a/qmax,a)×100   　　 (7)

式中Sz,a——調(diào)壓器的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)

qmin,a——某一條靜特性曲線上調(diào)壓器的實(shí)際最小流量，m³／h

qmax,a——某一條靜特性曲線上調(diào)壓器的實(shí)際最大流量，m³／h

某一條靜特性曲線上調(diào)壓器的實(shí)際最小流量qmin,a和實(shí)際最大流量qmax,a按照以下方法作圖求得：以圖3的曲線3(進(jìn)口壓力為p1,max)為例，曲線3的實(shí)際最小流量為曲線3與直線2交點(diǎn)對(duì)應(yīng)流量的較大值，曲線3的實(shí)際最大流量為曲線3與直線1交點(diǎn)對(duì)應(yīng)流量的較小值。若曲線3與直線2無(wú)交點(diǎn)，則視為此種工況下調(diào)壓器的實(shí)際最小流量為無(wú)限小，則該靜特性曲線的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)數(shù)值為無(wú)限小。調(diào)壓器此種工況下的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)就是根據(jù)圖3得到的每條靜特性曲線對(duì)應(yīng)的實(shí)際最小流量與實(shí)際最大流量的比值乘以100。

由于在其他參數(shù)相同的條件下，調(diào)壓器的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)數(shù)值越小，關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)就越高(如標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz=10高于Sz=20)，調(diào)壓器的靜特性也就越優(yōu)良，因此，合格的調(diào)壓器要求調(diào)壓器每條靜特性曲線對(duì)應(yīng)的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)均不大于標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)。

4.4　靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)

標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p，是指靜特性曲線族上，理想最大進(jìn)口壓力下的最小流量和理想最小進(jìn)口壓力下的最大流量的比值乘以100。標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p一般由生產(chǎn)單位聲明。

調(diào)壓器的實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p,a根據(jù)式(8)計(jì)算得到。

Sz,p,a=(qp,min,a/qp,max,a)×100 　　  (8)

式中Sz,p,a——調(diào)壓器實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)

qp,min,a——靜特性曲線族上調(diào)壓器標(biāo)稱最大進(jìn)口壓力下的實(shí)際最小流量，m³／h

qp,max,a——靜特性曲線族上調(diào)壓器標(biāo)稱最小進(jìn)口壓力下的實(shí)際最大流量，m³／h

以圖3所示的靜特性曲線族為例，調(diào)壓器在最大進(jìn)口壓力下的實(shí)際最小流量為曲線3與直線2交點(diǎn)對(duì)應(yīng)流量的較大值，調(diào)壓器在最小進(jìn)口壓力下的實(shí)際最大流量為曲線1與直線1交點(diǎn)對(duì)應(yīng)流量的較小值。根據(jù)公式(8)可求得調(diào)壓器在標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min的設(shè)定條件下的實(shí)際靜特性曲線族關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)。

由于在其他參數(shù)相同的條件下，調(diào)壓器靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)數(shù)值越小，靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)就越高(如標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p=10高于Sz,p=20)，調(diào)壓器的靜特性也就越優(yōu)良，因此，合格的調(diào)壓器要求調(diào)壓器實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)不大于標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)。

4.5　出口壓力設(shè)定值

目前在調(diào)壓器靜特性曲線作圖分析和判定的過(guò)程中，標(biāo)稱穩(wěn)壓精度上限p2,h、標(biāo)稱穩(wěn)壓精度下限p2,l和標(biāo)稱關(guān)閉壓力pb,s均根據(jù)調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力設(shè)定值p2,s進(jìn)行計(jì)算，并在靜特性曲線圖中繪制出相應(yīng)的圖線進(jìn)行調(diào)壓器的靜特性分析和判定。根據(jù)檢驗(yàn)中心多年的調(diào)壓器檢驗(yàn)工作實(shí)踐可知，對(duì)于性能不穩(wěn)定的調(diào)壓器，調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力設(shè)定值與標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值的偏差較大，而GB 27790—2011對(duì)調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力設(shè)定值與標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值的偏差并無(wú)明確要求。今后關(guān)于此方面的工作應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展，標(biāo)準(zhǔn)的條款應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化，以明確調(diào)壓器各項(xiàng)性能的規(guī)定，進(jìn)而確保和提高調(diào)壓器產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

5　調(diào)壓器靜特性檢驗(yàn)實(shí)例

以一款直接作用式調(diào)壓器A為例，該調(diào)壓器的進(jìn)口壓力范圍為dp1=0.2～0.6MPa(即p1,min=0.2MPa，p1,max=0.6MPa)，出口壓力范圍dp2=2～4kPa(即p2,min=2kPa，p2,max=4kPa)。其標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)Ac=10，標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)Sg=20，標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz=20，標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p=20。相應(yīng)的標(biāo)稱流量參數(shù)見(jiàn)表2。

 

調(diào)壓器A在上述標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值p2,int=3kPa參數(shù)條件下的靜特性曲線圖見(jiàn)圖4。

 

根據(jù)圖4作圖可知，該調(diào)壓器在進(jìn)口壓力范圍dp1=0.2～0.6MPa、標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,int=3kPa對(duì)應(yīng)的流量范圍條件下，調(diào)壓器A的實(shí)際出口壓力設(shè)定值p2,s=2.93kPa，調(diào)壓器A的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)線如圖4中虛線所示。根據(jù)圖4可知，兩條虛線在標(biāo)稱穩(wěn)壓精度上、下限線之間，說(shuō)明調(diào)壓器A在表2中p2,int=3kPa對(duì)應(yīng)的流量參數(shù)條件下，調(diào)壓器A的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)小于標(biāo)稱的穩(wěn)壓精度等級(jí)Ac=10。

根據(jù)圖4可知，三條靜特性曲線與縱軸的交點(diǎn)均在標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)線下方，說(shuō)明調(diào)壓器A在表2中p2,int=3kPa對(duì)應(yīng)的流量參數(shù)條件下的實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)小于標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)Sg=20。

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)值分析可知，調(diào)壓器A的標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值p2,int=3kPa時(shí)，調(diào)壓器A實(shí)際的穩(wěn)壓精度等級(jí)Ac,a=7.11<10，實(shí)際的關(guān)閉壓力等級(jí)Sg,a=18.03<20；p1=0.2MPa時(shí)的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,a=9.64<20，p1=0.4MPa時(shí)的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,a=5.55<20，p1=0.6MPa時(shí)的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,a=3.62<20；靜特性曲線族的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p,a=10.51<20。根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以判定該調(diào)壓器在進(jìn)口壓力范圍dp1=0.2～0.6MPa，標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值p2,int=3kPa條件下的靜特性符合標(biāo)稱靜特性參數(shù)要求。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 27790—2011的判定要求，僅根據(jù)圖4無(wú)法判定該調(diào)壓器的靜特性是否滿足標(biāo)稱參數(shù)(表2中dp1=0.2～0.6MPa和dp2=2～4kPa對(duì)應(yīng)流量參數(shù))的要求，還需要根據(jù)表2所示的標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值p2,min=2kPa和p2,max=4kPa參數(shù)條件下的靜特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)的靜特性曲線圖，并根據(jù)繪制的靜特性曲線圖求得相應(yīng)條件下的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)、實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)、實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)。只有三幅靜特性曲線圖對(duì)應(yīng)的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)數(shù)值、實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)數(shù)值、實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)數(shù)值和實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)數(shù)值均不大于相應(yīng)的標(biāo)稱參數(shù)值Ac=10、Sg=20、Sz=20和Sz,p=20，才能夠判定該調(diào)壓器在dp1=0.2～0.6MPa、dp2=2.0～4.0kPa和表2所示流量參數(shù)條件下的靜特性滿足標(biāo)稱的靜特性參數(shù)要求。

6　調(diào)壓器靜特性與流量參數(shù)的關(guān)系

根據(jù)多年的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)可知，調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級(jí)、關(guān)閉壓力等級(jí)與流量參數(shù)密切相關(guān)。

6.1　由流量參數(shù)確定穩(wěn)壓精度等級(jí)和關(guān)閉壓力等級(jí)

以調(diào)壓器A為例，該調(diào)壓器在如表2所示的參數(shù)條件下的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)為Ac=10，標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)為Sg=20，標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)為Sz=20，標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)為Sz,p=20。對(duì)調(diào)壓器A的流量參數(shù)按照表3進(jìn)行調(diào)整，按照前文所述的方法繪制靜特性曲線圖(見(jiàn)圖5)。

 

 

以標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值p2,int=3kPa為例(調(diào)整參數(shù)后的靜特性曲線圖見(jiàn)圖5)，調(diào)整流量參數(shù)后，調(diào)壓器A在標(biāo)稱出口壓力p2,int=3kPa條件下的實(shí)際穩(wěn)壓精度為Ac,a=4.97<5(圖5中的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)線與標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)線幾乎重合，為了使圖線得以區(qū)分，圖5在繪制過(guò)程中進(jìn)行了適當(dāng)放大處理，將實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)線與標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)線的間距適當(dāng)加大)；實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)為Sg,a=17.31<20；三條靜特性曲線的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)分別為：p1=0.2MPa時(shí)Sz,a=19.23<20，p1=0.4MPa時(shí)Sz,a=6.67<20，p1=0.6MPa時(shí)Sz,a=5.52<20；實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)為Sz,p,a=19.78<20。

按照上述方法，根據(jù)表3中調(diào)整后的流量參數(shù)，繪制調(diào)壓器標(biāo)稱出口壓力p2,min=2kPa和p2,max=4kPa條件下的靜特性曲線圖(圖省略)。根據(jù)靜特性曲線圖可以得到標(biāo)稱出口壓力為p2,min=2kPa時(shí)，調(diào)壓器A的實(shí)際穩(wěn)壓精度Ac,a=4.85<5；實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)Sg,a=18.64<20；三條靜特性曲線的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)分別為：p1=0.2MPa時(shí)Sz,a=18.55<20，p1=0.4MPa時(shí)Sz,a=7.62<20，p1=0.6MPa時(shí)Sz,a=6.89<20；實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)為Sz,p,a=19.95<20。根據(jù)靜特性曲線圖可以得到標(biāo)稱出口壓力為p2,max=4kPa時(shí)，調(diào)壓器A的實(shí)際穩(wěn)壓精度Ac,a=4.78<5；實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)Sg,a=19.05<20；三條靜特性曲線的實(shí)際關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)分別為：p1=0.2MPa時(shí)Sz,a=17.65<20，p1=0.4MPa時(shí)Sz,a=5.34<20，p1=0.6MPa時(shí)Sz,a=4.98<20；實(shí)際靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)為Sz,p,a=18.76<20。

由此可見(jiàn)，在不改變調(diào)壓器的材料、結(jié)構(gòu)的條件下，僅通過(guò)調(diào)整流量參數(shù)有可能一定程度地提高調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級(jí)(穩(wěn)壓精度等級(jí)由Ac=10提高至Ac=5)。但是，此方法的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)試驗(yàn)、作圖加以驗(yàn)證。值得注意的是，根據(jù)表2和表3的流量參數(shù)對(duì)比可知，采用此種方法提高調(diào)壓器的穩(wěn)壓精度等級(jí)后，調(diào)壓器A的適用流量范圍變窄。因此，如果過(guò)分地追求更高的穩(wěn)壓精度等級(jí)而導(dǎo)致調(diào)壓器的適用流量范圍過(guò)窄，則此方法將失去其實(shí)際的意義。同時(shí)，對(duì)于某些靜特性較差且具有相對(duì)固定適用流量范圍的調(diào)壓器，此方法并不適用。

6.2　由穩(wěn)壓精度等級(jí)和關(guān)閉壓力等級(jí)調(diào)整流量范圍

以調(diào)壓器A為例，將該調(diào)壓器的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)降低為Ac=15，標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)降低為Sg=25，標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)保持不變，仍為Sz=20和Sz,p=20，將表2中的流量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整得到表4，分別繪制調(diào)壓器A在標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,min=2kPa、p2,int=3kPa和p2,max=4kPa條件下的靜特性曲線圖(調(diào)壓器A在標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值為p2,int=3kPa條件下的靜特性曲線見(jiàn)圖6，其余兩幅圖省略)。根據(jù)作圖法可知，調(diào)壓器A能夠滿足表4中的流量參數(shù)。

 

 

根據(jù)表4和表2的對(duì)比可知，該調(diào)壓器A的標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)降低為Ac=15，標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)降低為Sg=25后，在仍然滿足標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz=20和標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p=20的條件下，流量范圍有所拓寬。

通過(guò)表4與表2對(duì)應(yīng)的流量參數(shù)對(duì)比可知，在不改變調(diào)壓器的材料、結(jié)構(gòu)的條件下，通過(guò)降低穩(wěn)壓精度等級(jí)和(或)關(guān)閉壓力等級(jí)，可以在一定程度上拓寬調(diào)壓器的適用流量范圍。但是，流量范圍的拓寬程度十分有限，并不能滿足任意的流量范圍要求。同時(shí)，新的流量參數(shù)不可以任意設(shè)定，需要通過(guò)試驗(yàn)和作圖相結(jié)合的方法來(lái)確定。

根據(jù)以上論述可知，調(diào)壓器靜特性的優(yōu)劣不可單純地根據(jù)標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)進(jìn)行判定，還需要結(jié)合調(diào)壓器的進(jìn)出口壓力范圍和流量參數(shù)進(jìn)行綜合判定。具體說(shuō)來(lái)，對(duì)于進(jìn)出口壓力范圍、流量參數(shù)一致的調(diào)壓器，標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)越高，其靜特性越優(yōu)良；對(duì)于進(jìn)出口壓力范圍、標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和標(biāo)稱靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)一致的調(diào)壓器，適用流量范圍越寬，其靜特性越優(yōu)良。

根據(jù)GB 27790—2011的規(guī)定，調(diào)壓器的最高標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)為Ac=1，最高標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)為Sg=2.5，最高標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz=2.5，最高標(biāo)稱靜掙陛曲線族關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)Sz,p=2.5。

7　調(diào)壓器靜特性云計(jì)算分析系統(tǒng)

檢驗(yàn)中心根據(jù)多年的調(diào)壓器檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合GB 27790—2011調(diào)壓器靜特性的檢驗(yàn)要求，開(kāi)發(fā)了基于云計(jì)算的調(diào)壓器靜特性分析系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于微軟．NET Framework 4構(gòu)建。系統(tǒng)的應(yīng)用構(gòu)架采用領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)(DDD)模型，基于業(yè)務(wù)領(lǐng)域體建模，從業(yè)務(wù)關(guān)注角度開(kāi)發(fā)框架，主要分為應(yīng)用層(Application)、領(lǐng)域模型層(Domain)、基礎(chǔ)服務(wù)層(Infrastructure)、展示層(Presentation)，具有開(kāi)發(fā)框架可靠、數(shù)據(jù)訪間便捷安全、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存持久、靜特性曲線可自定義等特點(diǎn)。

調(diào)壓器靜特性云計(jì)算分析系統(tǒng)的用戶可以通過(guò)注冊(cè)賬戶獲得用戶名和密碼，從而通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)方便地登錄調(diào)壓器靜特性云計(jì)算分析系統(tǒng)。在調(diào)壓器靜特性云計(jì)算分析系統(tǒng)中，用戶可以通過(guò)手動(dòng)錄入或Excel表格導(dǎo)入數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)繪制調(diào)壓器的靜特性曲線圖，自動(dòng)計(jì)算調(diào)壓器的實(shí)際穩(wěn)壓精度等級(jí)和實(shí)際關(guān)閉壓力等級(jí)，根據(jù)用戶需要以多種方式保存和輸出圖線等功能，具有數(shù)據(jù)云儲(chǔ)存、云計(jì)算的特點(diǎn)。調(diào)壓器靜特性云計(jì)算分析系統(tǒng)界面見(jiàn)圖7。

 

8　結(jié)論與建議

①根據(jù)GB 27790—2011的規(guī)定，凋壓器靜特性的分析和判定需要根據(jù)作圖法求得的調(diào)壓器實(shí)際出口壓力設(shè)定值進(jìn)行。調(diào)壓器的實(shí)際出口壓力設(shè)定值與標(biāo)稱出口壓力設(shè)定值具有一定的偏差。目前GB 27790—2011對(duì)此偏差值沒(méi)有明確的規(guī)定。建議今后在標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中加入對(duì)該偏差值的限定，以便更好地優(yōu)化調(diào)壓器靜特性。

②調(diào)壓器的靜特性與流量參數(shù)密切相關(guān)：當(dāng)進(jìn)出口壓力范圍不變時(shí)，在滿足標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)、標(biāo)稱關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和標(biāo)稱靜特性曲線族關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)的條件下，通過(guò)適度地調(diào)整流量參數(shù)，有可能使調(diào)壓器達(dá)到更高的穩(wěn)壓精度等級(jí)；通過(guò)降低標(biāo)稱穩(wěn)壓精度等級(jí)和(或)標(biāo)稱關(guān)閉壓力等級(jí)，可以在一定程度上拓寬調(diào)壓器的適用流量范圍。上述參數(shù)的調(diào)整需要通過(guò)試驗(yàn)和作圖相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。

③調(diào)壓器靜特性的優(yōu)劣需要結(jié)合調(diào)壓器的進(jìn)出口壓力范圍、流量范圍、穩(wěn)壓精度等級(jí)、關(guān)閉壓力等級(jí)、關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)和靜特性曲線族的關(guān)閉壓力區(qū)等級(jí)等參數(shù)進(jìn)行綜合分析。

④調(diào)壓器靜特性云計(jì)算分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有助于檢驗(yàn)中心和各調(diào)壓器生產(chǎn)單位調(diào)壓器檢驗(yàn)和研發(fā)工作的順利開(kāi)展。

 

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本文作者：岳明  張乃方  陳浩  李軍

作者單位：中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司燃?xì)饧夹g(shù)研究院