城镇燃气调压器性能试验详解

1.城镇燃气调压器的有关术语

（1）调压器 自动调节燃气出口压力，使其稳定在某一压力范围内的装置。

（2）直接作用式调压器 利用出口压力变化，直接控制驱动器带动调节元件运动的调压器。

（3）间接作用式调压器 利用出口压力变化，经指挥器放大后来控制驱动器带动调节元件运动的调压器。

（4）指挥器 间接作用式调压器中，用于实现自动调节的辅助调节设备。

（5）进口压力范围 调压器能保证给定稳压精度等级的进口压力范围。

（6）出口压力范围 调压器能保证给定稳压精度等级的出口压力范围。

（7）最大进口压力 在进口压力范围内，所允许的最高进口压力。

（8）最小进口压力 在进口压力范围内，所允许的最低进口压力。

（9）最大出口压力 在出口压力范围内，所允许的最高出口压力。

（10）最小出口压力 在出口压力范围内，所允许的最低出口压力。

（11）额定出口压力 调压器在规定范围内的某一选定值。

（12）基准状态 温度为15℃，绝对压力为101.325kPa时的气体状态。

（13）流量 单位时间内流过调压器的基准状态下的气体体积，单位为m³/h。

（14）流量系数 进口绝对压力为6.89kPa，温度为15.6℃，在临界状态下，调压器全开所通过的以0.02826m³/h为单位的空气流量。

（15）静特性 是表述出口压力随进口压力和流量的变化关系的。

（16）静特性线 在进口压力和调整状态不变时，通过先增加流量后降低流量所得到的出口压力随流量变化的曲线。

（17）静特性线族 同一调整状态下各个不同进口压力下所得静特性线的集合。

（18）设定压力 调压器的一族静特性线的名义出口压力。

（19）压力回差 一条静特性线上同一流量下两个出口压力值之差。

（20）驱动压力 调压器驱动器高压腔内的气体压力。

（21）静态 出口压力在干扰发生后逐渐平稳变化到稳定值后的状态。

（22）稳压精度 一族静特性线上，工作范围内出口压力实际值与设定压力之间的最大正偏差和最大负偏差绝对值的平均值对设定压力的百分比。

（23）稳压精度等级 稳压精度的最大允许值乘以100。

（24）关闭压力 调压器调节元件处于关闭位置时，静特性线上零流量处的出口压力。此时，从开始关闭点流量减少至零流量所用的时间应大于调压器的响应时间。

（25）关闭压力等级 实际关闭压力与设定压力之差对设定压力之比的最大允许值乘以100。

（26）最大流量 在规定的设定压力下，针对一定的进口压力，能保证给定稳压精度等级的最大流量的最小者。可有最大进口压力下的最大流量、最小进口压力下的最大流量及最大和最小进口压力间的某一压力下的最大流量。

（27）最小流量 在规定的设定压力下，针对一定的进口压力，能保证给定稳压精度等级的最小流量和静工作的最小流量中的最大者。可有最大进口压力下的最小流量、最小进口压力下的最小流量及最大和最小进口压力间的某一压力下的最小流量。

（28）关闭压力区 每一相应进口压力和设定压力的静性线上，在零流量与最小流量间的区域（图9-14）。

图9-14 关闭压力区（静态）

注：p₂为出口压力；p₁为进口压力；AC为稳压精度等级；SG为关闭压力等级；q_V为流量；

为p₁下的最大流量；p_2s为设定压力；

为p₁下的最小流量。

（29）关闭压力区等级 最小流量和最大流量的比值的最大允许值乘以100。

（30）静特性线族的关闭压力区等级 静特性线族上，最大进口压力下的最小流量和最小进口压力下的最大流量的比值的最大允许值乘以100。

（31）工作温度范围 调压器组件及附加装置能正常工作的介质和壳体温度范围。

2.调压器性能的要求

（1）区域、楼栋和表前调压器的额定出口压力 应按表9-38规定选取。

表9-38 区域、楼栋和表前调压器的额定出口压力 （单位：kPa）

注：管道液化石油气的区域、楼栋和表前调压器的额定出口压力分别为3.80kPa、3.04kPa和2.96kPa。

（2）调压器的外密封和内密封 调压器的外密封和内密封试验时，总泄漏量不应超过表9-39规定的值。

表9-39 最大泄漏量

（3）调压器的稳压精度等级 调压器的稳压精度等级应符合表9-40的规定。

表9-40 稳压精度等级

（4）调压器的关闭压力等级 调压器关闭压力等级应符合表9-41的规定。

表9-41 关闭压力等级

（5）调压器关闭压力区等级 调压器关闭压力区等级应符合表9-42的规定。

表9-42 关闭压力区等级

（6）调压器静特性线族关闭压力区等级 调压器静特性线族关闭压力区等级应符合表9-43的规定。

表9-43 静特性线族关闭压力区等级

（7）流量系数

调压器的流量系数C_g不应低于制造单位标称值的90%。流量系数C_g的流量计算公式参见标准GB 27790—2011附录C。

（8）耐久性 调压器在室温条件下经过30000次行程大于50%全行程（不包括关闭和全开位置）的启闭动作后，调压器的外密封应符合表9-39的要求，稳压精度应符合表9-40的要求，关闭性能应符合表9-41、表9-42和表9-43的要求。

3.调压器的性能试验方法

（1）一般规定

1）实验室温度。实验室的温度应为5～35℃，试验过程中室温波动应在±5℃以内。

2）试验介质如下：

①承压件液压强度的试验用介质是温度高于5℃的洁净水（可加入防锈剂）。

②其他试验用介质是洁净的、露点低于-20℃的空气。调压器进口介质温度不应高于35℃，其出口不应低于5℃。

3）试验设备。静特性的型式试验和流量系数试验用的试验系统原理如图9-15所示。调压器前管道的公称尺寸不应小于调压器的公称尺寸；调压器后管道的公称尺寸不应小于调压器出口的公称尺寸。

当管道内压力大于或等于0.05MPa时，介质流速不应大于50m/s；当管道内压力小于0.05MPa时，介质流速不应大于25m/s。关闭压力试验时，调压器下游管道长度按图9-13规定的最小值选取。下游应无附加的容积。

4）静特性和流量系数试验用仪器、仪表应符合表9-44的规定。

（2）静特性试验

1）静特性的型式检验。

①静特性的型式检验所需试验参数如下：

图9-15 试验系统示意

1—调压器 2—进口截断阀 3—进口压力表 4—进口温度计 5—被试调压器 6—出口压力表 7—出口温度计 8—流量调节阀 9—流量计

注：DN₁为与所试调压器相接的上游管道的公称尺寸 DN₂为与所试调压器相接的下游管道的公称尺寸

表9-44 静特性和流量系数试验用仪器、仪表

a.由制造单位明示进口压力范围δp₁和出口压力范围δp₂内的性能指标：AC、SG、每一出口压力下的SZ_p2、每一进口压力和出口压力下的SZ和q_Vmin、q_Vmax，应满足q_Vmin/q_Vmax≤SZ/100和。AC、SG和SZ（SZ_p2）应分别符合表9-40、表9-41和表9-42（表9-43）的要求。

b.在调压器进口压力范围δp₁内取三点，在出口压力范围δp₂内取三点进行静特性测定。每一出口压力在三个进口压力下做测定，即做出一族三条静特性线。初设出口压力p_2c和进口压力p₁的取值应符合下列要求：

a）初设出口压力p_2c分别为：p_2min、p_2max和。

b）进口压力p₁的取值分别为：p_1min、p_1max和。

c）当按上述规定确定的进口压力p_1min小于该族的p_2c+Δp时，应选p_1min=p_2c+Δp。Δp为调压器尚能保证稳压精度等级的最小进出口压差，由制造单位明示。

②静特性型式检验试验步骤如下：

a.首先在进口压力等于p_1av、流量为（1.15～1.2）的情况下，将调压器出口压力调整至初设出口压力p_2ivt（图9-14中的初始点）；或采用制造单位明示的初始状态设定方法。

b.完成初设后进行如下操作，测定一条静特性线。

a）利用流量调节阀改变流量，先逐步增加至最大试验流量q_VL，然后逐步降低至零，最后再增加至初始点。按下述方法确定q_VL；

q_VL为一条特性线的最大试验流量；q_VR为试验后能提供的最大流量。

试验后应满足：

若对某条特性线，，则应试验至q_VL=q_VR。

若对某条特性线，，则应试验至。

b）在q_V=0至q_VL间至少分布11个测量点，分别为：初始点、5个流量增加点、4个流量降低点和1个零流量点，如图9-16所示。4个流量降低点中流量最小的一点应小于制造单位明示的相应的。

c）流量调节阀的操作应缓慢。

d）q_V=0时的调节器出口压力应在调压器关闭后5min和30min时分别测量两次。

e）试验过程中应注意发现不稳定区（若存在）。

c.将进口压力分别调整至p_1min及p_1max，重复前面的操作。如此可得p_2int下的一族静特性线。

图9-16 测点分布示意图

d.在进口压力为p_1max时，当流量回至初始点后，利用流量调节阀再次将流量缓慢地降至零，并在调压器关闭5min后测量两次出口压力，两次测量间隔时间应保证当泄漏量为表9-39所示值时测压仪表能判读压力变化。

e.再在各自的p_1av及流量为（1.15～1.2）的情况下，将调压器出口压力调整至初设出口压力p_2max及p_2min；或按制造单位声明的初始状态设定方法操作。重复b～d条的操作。

如此重复操作可将上述初设出口压力p_2c和进口压力p₁下的三族静特性线。

f.在各族静特性线的测试过程中不应变更调压器的调整状态。

g.实际试验所测得的流量q_Vm应按式（9-38）换算至调压器在进口温度为15℃的情况下试验得到的流量q_V：

式中，q_V为流量（m³/h）；q_Vm为调压器进口温度为t₁时试验测得的流量（m³/h）；d为试验介质的相对密度，对于空气，d=1；t₁为调压器前试验介质温度（℃）。

h.第二次测得的关闭压力p_b2′应作温度修正，按式（9-39）计算可得到修正后的关闭压力p_b2，与第一次测得的关闭压力p_b1进行比较。

式中，p_b2为第二次测量测得的关闭压力经温度修正后的压力（MPa）；p_b2′为第二次测量测得的关闭压力（MPa）；t₂₁为第一次测量测得的调压器出口温度（℃）；t₂₂为第二次测量测得的调压器出口温度（℃）；p_a为大气压力（MPa）。

关闭压力p_b取p_b1和p_b2中的最大值。

③结果判定。对每个p_2c分别将其静特性线族画在q_V-p₂坐标图上（图9-17），并按加下方法对每族静特性线进行判定。

a.在各图上以各静特性线的q_Vmax（或q_VL）和q_Vmin画垂直线分别与相应的静特性线相交得交点，以交点间静特性线上的最高点和最低点分别画虚线1和虚线2，并以虚线1和虚线2纵坐标的中间值画虚线3。

图9-17 静特性参数判定

b.以虚线3的纵坐标为p_2s，再画三条平行线：直线4、直线5和直线6，其纵坐标分别为：。

c.各q_Vmax（或q_VL）和q_Vmin间的静特性线段均应在直线4和直线5包含的范围内。(www.xing528.com)

d.各关闭压力p_b均不应大于。

e.q_Vmax（或q_VL）和q_Vmin之间压力回差Δp_h的最大值应符合GB 27790—2011标准中6.5.2.3的要求。

f.在各q_Vmax（或q_VL）和q_Vmin内的静特性线段上，调压器应处于静态工作状态，并应符合GB 27790—2011中6.5.3的要求。

g.静特性线族关闭压力区等级SZ_p2应符合表9-43的要求。

h.用3（2）1）②d条中两次测得的出口压力计算泄漏量，应符合GB 27790—2011中6.5.5.1的要求。

④当试验台能提供的最大流量不能满足调压器系列中所有公称尺寸的调压器的试验要求时，在符合下列规定条件下，可按制造单位提供的替代方法进行试验：

a.调压器系列中试验台未能满足试验要求的部分调压器不应按替代方法进行试验。

b.对特定公称尺寸调压器，将替代方法的结果与在GB27790—2011中7.1规定的试验台上作的全部工况下的试验结果作对比，证实所用替代方法是可靠的。

c.替代方法仅限用于同一调压器系列中的较大公称尺寸的调压器上。

2）静特性的抽样检验。

①应在进口压力范围δp₁的两个极限值下对出口压力范围δp₂的两个极限值作此项试验，当p_1min<p_2max+Δp时，应选p_1min=p_2max+Δp。

②试验步骤如下（图9-18仅画出了步骤a～f的）：a.在q_V=0的情况下，使p₁=p_1min，然后增加流量至，将调压器出口压力调至p_2max。

b.降低流量至调压器关闭，降低的时间不应小于调压器的响应时间，在关闭后两次记录关闭压力，两次记录的时间间隔不应小于30s（第一次记录时间为调压器关闭5s后）。

c.增加流量至记录此时的p₂。

d.调整进口压力至p_1max，增加流量至，记录此时的p₂。

e.降低流量至调压器关闭，降低的时间不应小于调压器的响应时间，在关闭后两次记录关闭压力，两次记录的时间同步骤b的。

f.增加流量至记录此时的p₂。

g.降低流量至调器关闭，降低的时间不应小于调压器的响应时间，在关闭2min后测量两次出口压力，两次测量间隔时间应保证当泄漏量为表9-39所示值时测压仪表能判读压力变化。

h.使p₁=p_1min，在情况下，将调压器调至p_2min。

i.缓慢降低流量至调压器关闭，降低的时间不应小于调压器的响应时间，在关闭后两次记录关闭压力p_b（p_1min，p_2min），两次记录的时间同步骤b的。

图9-18 静特性抽样检验

j.增加流量至，记录此时的p₂。

k.调整进口压力至p_1max，增加流量至，记录此时的p₂。

l.降低流量至调压器关闭，降低的时间不应小于调压器的响应时间，在关闭后两次记录关闭压力p_b（p_1max，p_2min），两次记录的时间同步骤b的。m.增加流量至，记录此时的p₂。

n.降低流量至调压器关闭，降低的时间不应小于调压器的响应时间，在关闭2min后测量两次出口压力，两次测量间隔时间应保证当泄漏量为表9-39所列值时测压仪表能判读压力变化。

③关闭压力等于上述经温度修正后两次读数的最大值，由此算得的SG应符合表9-41的要求。而由p_2max及其后的两次流量增加所得的出口压力值、得出的稳压精度等级AC应符合表9-40的要求。

④用3（2）2）②g条和n条中两次测得的出口压力分别计算泄漏量，结果应符合表9-39的要求。

⑤当试验后不能提供所需流量时，可使用经验证可靠的替代试验方法。

3）静特性的出厂检测。

①应在进口压力范围δp₁的两个极限值下对出口压力范围δp₂的两个极限值（当p_2min>0.6p_2max时，可仅按p_2s进行试验）做此项试验。当p_1min<p_2max+Δp时，应选p_1min=p_2max+Δp。

②试验步骤如下（仅描述一个出口压力下的试验步骤）：

a.在q_V=0的情况下，使p₁=p_1min，然后增加流量至，将调压器调至所需出口压力（或按厂家的其他设定方法）。

b.调整进口压力至p_1max，增加流量至，记录此时的p₂，应在稳压精度范围内。

c.降低流量至调压器关闭，降低的时间不应小于调压器的响应时间，在关闭2min后测量两次出口压力，两次测量间隔时间应保证当泄漏量为表9-39所示值时测压仪表能判读压力变化。

③关闭压力等于上述经温度修正后两次读数的最大值，由此计算得的SG应符合表9-41的要求。

④用3（2）3）②c中两次测得的出口压力计算泄漏量，应符合表9-39的要求。

⑤当试验台不能提供所需流量时，可使用经验证可靠的替代试验方法。

（3）流量系数C_g

1）试验步骤如下：

①将调压器处于全开状态，把试验台上的流量调节阀开至最大，使出口压力尽量低。

②逐渐增加调压器进口压力，测量各参数做出图9-19所示的曲线图。图9-19中，亚临界流动状态对应的是曲线图上的非线性段，非线性段和线性段的交界点即为临界点。试验时，亚临界流动状态和临界流动状态下，均应至少有3个测试工况。

③根据临界流动状态下的试验数据确定流量系数。

各测试工况下的流量系数C_gi按式（9-40）计算得

式中，C_gi为测试工况下的流量系数；q_V为通过调压器的流量（m³/h）；d为试验介质的相对密度，对于空气，d=1；t₁为调压器前试验介质温度（℃）；p₁为进口压力（MPa）；p₂为出口压力（MPa）；p_a为大气压力（MPa）。

图9-19 调节元件位置固定时调压器的流动状态

注：曲线1为线性段；曲线2为非线性段；曲线3为亚临界流动状态；曲线4为临界流动状态。

流量系数等于临界流动状态时各测试工况下流量系数的平均值，即

式中，C_g为流量系数；C_gi为测试工况下的流量系数；n为临界流动状态下的测试工况数。

④根据亚临界流动状态下的试验数据确定形状系数。

各测试工况下的形状系数按式（9-42）计算得

式中，K_1j为测试工况下的形状系数；q_V为通过调压器的流量（m³/h）；d为试验介质的相对密度，对于空气，d=1；t₁为调压器前试验介质温度（℃）；C_g为流量系数；p₁为进口压力（MPa）；p₂为出口压力（MPa）；p_a为大气压力（MPa）。

注意：式（9-42）中项以度（°）为单位。

形状系数K₁为亚临界流动状态时各测试工况下形状系数的平均值，即

式中，K₁为形状系数；K_1j为测试工况下的形状系数；m为亚临界流动状态下的测试工况数。

2）试验结果评定。所得流量系数应符合2（7）款的要求。

3）当试验台能提供的最大流量不能满足试验要求时，可用GB 27790—2011中附录C的试验方法或其他经验证可靠的替代方法。

4）按GB 27790—2011中附录D计算在不同调压器开度和进、出口压力下的流量。

（4）极限温度下的适应性

1）在极限温度下，按GB 27790—2011中7.5所示方法进行外密封试验，应符合表9-39的要求。

2）将调压器安装在恒温室内，根据3（2）3）的试验方法检查调压器在极限温度（检查前试验介质应具有相应的温度）、进口压力分别在最大及最小值、出口压力在最小值时的关闭压力等级，应符合GB 27790—2011中6.7.2的要求。

3）零流量下使调压器运动件运动检查全行程范围内的运动灵活性，应符合极限温度下调压器在全行程范围内应能灵活启闭。

（5）耐久性 调压器在室温条件下，进行30000次的行程大于50%全行程（不包括关闭和全开位置）和频率大于5次/min的启闭动作后，依次进行如下试验，并应符合2（8）款的要求。

1）按GB 27790—2011中7.5所示方法进行外密封检查。

2）分别在调压器进口压力范围δp₁内取2点和出口压力范围δp₂内取2点按3（2）1）条所示方法进行静特性试验。初设出口压力p_2c和进口压力p₁的取值应符合下列要求：

①初设出口压力p_2c分别为p_2min和p_2max。

②进口压力p₁的取值分别为p_1min和p_1max。

③当按上述规定确定的进口压力p_1min小于该族的p_2c+Δp时，p_1min应按p_2c+Δp选用。

Δp为调压器尚能保证稳压精度等级的最小进、出口压差，由制造单位明示。

4.调压器的检验规则

调压器检验分型式检验、抽样检验及出厂检验。

（1）检验项目 调压器检验项目见表9-45。

表9-45 检验项目

①带“△”为需要做检验的项目。

②承压件液压强度允许在零部件检验中进行。

③要求和试验方法栏中的条款是对应GB27790—2011中的条款。

1）型式检验。

①有下列情况之一时，应进行型式检验：

a.新产品试制定型鉴定。

b.转厂生产的试制定型鉴定。

c.正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品性能时。

d.产品停产两年后恢复生产时。

e.出厂检验或抽样检验结果与上次型式检验有较大差异时。

f.国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。

②型式检验项目按表9-45的规定执行。

2）抽样检验。

①按如下规则进行抽样：

a.对于公称尺寸小于或等于DN40且最大进口压力小于或等于0.4MPa的调压器，每生产100台抽样检验1台。

b.对于公称尺寸大于或等于DN150的调压器，每生产10台抽样检验1台。

c.其余规格的调压器，每生产30台抽样检验1台。

②抽样检验项目按表9-45的规定执行。

3）出厂检验。每台产品在出厂之前均应进行出厂检验。出厂检验项目按表9-45的规定执行。

（2）判定规则

1）型式检验。型式检验中各项指标均符合要求时，则判该次型式检验合格。

2）抽样检验。抽样检验中如发现有任何一项不符合要求，则判该次抽样检验为不合格。此时，应以抽样检验代替出厂检验，直至制造单位质检部门同意恢复出厂检验规则为止。

3）出厂检验。出厂检验中如发现有任何一项不符合要求，则该台调压器为不合格。

5.大流量调压器流量系数测定的替代方法

如果试验台可用的容积流量不足以供大流量调压器按3（3）款所述方法做试验用，则可采用下列程序：

1）先在与可用容积流量相应的部分开度情况下按3（3）款确定相应的流量系数。

2）确定该部分开度情况下的形状系数K₁。

3）对更大的开度在亚临界流动状态下做试验，用上述K₁及式（9-42）计算C_gx，至少对三个开度做出上述试验和计算，画出图9-20所示的函数曲线。

图9-20 C_g-X曲线（0为测得值）

4）外延图9-20中曲线，求出100%开度下的C_g值。

当流量足够时不使用外延，只按上面第三条所述在全开情况下进行试验。

C_g和K₁的偏差不应大于10%。

式中，d为试验介质的相对密度，对于空气，d=1；t₁为调压器前试验介质温度（℃）；p₁为进口压力（MPa）；p₂为出口压力（MPa）；p_a为大气压力（MPa）。