燃氣調壓設備是城市燃氣輸配系統的重要設施之一。隨著(zhù)各類(lèi)用戶(hù)對用氣質(zhì)量的要求不斷提高，燃氣調壓器更加安全、經(jīng)濟、可靠地運行將成為燃氣安全工程中重要課題之一。如何保證供氣的連續性，既是燃氣企業(yè)效益連續性的保證，也是燃氣供應方在簽署了供氣合同后履行合同的義務(wù)和職責，對一些供氣要求較高的用戶(hù)（尤其是工業(yè)企業(yè)）來(lái)說(shuō)，短時(shí)間的停氣將會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)巨大的損失，會(huì )給供氣和用氣雙方帶來(lái)諸多矛盾甚至付諸法律。多數時(shí)候，我們只能依靠燃氣調壓設備自身的可靠性，缺乏主動(dòng)的對燃氣調壓系統的針對性設計。
2 不間斷調壓供氣方案
      一路完整的燃氣調壓器系統至少應該由進(jìn)口截斷閥、緊急切斷閥、調壓器和出口截斷閥構成。當調壓器發(fā)生故障時(shí)，緊急切斷閥感應到超壓或者失壓并做出切斷動(dòng)作，該路調壓系統停止工作。對于在生產(chǎn)中不允許停氣的用戶(hù)而言，這種供氣方式形式單一、風(fēng)險高，很難實(shí)現無(wú)人值守。
不間斷調壓供氣應具備以下要求：
 （1）當運行路發(fā)生故障或下游用氣量突然增大，造成出口壓力過(guò)低時(shí)，備用路能在自動(dòng)不停氣的情況下補上運作供氣；
 （2）當運行路發(fā)生故障，若導致出口壓力上升，并令運行路上的超壓切斷閥發(fā)生作用，將運行路關(guān)上時(shí)，備用路能自動(dòng)投人(注：當出口壓力上升時(shí)，備用路上的超壓切斷閥不可發(fā)生作用。)
 （3）以上（1）及（2）的工序不可用電子或電力裝置或人手調控來(lái)實(shí)現，并必須在調壓站電力供應中斷時(shí)仍能運作。
目前，國內外主要采用工作監視調壓和一用一備兩種調壓流程來(lái)保證燃氣調壓系統的安全性，下面先就兩種方案展開(kāi)比較和討論。
2.1 工作監視調壓供氣系統
      工作監視調壓系統設計已經(jīng)被普遍接受和認同，并且被大量使用在一些關(guān)鍵的燃氣輸配系統中。工作監視調壓顧名思義即是由工作調壓器和監視調壓器共同組成，監視調壓器的位置位于工作調壓器上游、緊急切斷閥下游，它的出口壓力設定點(diǎn)高于工作調壓器的設定點(diǎn)，低于緊急切斷閥超壓切斷的設定點(diǎn)，當調壓系統正常工作時(shí)，監視調壓器因為設定值高于工作出口壓力，處于全開(kāi)狀態(tài)，不妨礙工作調壓器正常工作；當工作調壓器失效，下游壓力升高，并達到監視調壓器的設定值時(shí)，監視調壓器開(kāi)始工作，保持下游壓力處于監視調壓器的控制范圍當中。工作監視調壓系統如圖 1 。

工作監視調壓的設計需要幾個(gè)有效的前提，一是調壓器的設計為 Fail Open結構，即失效全開(kāi)，只有工作調壓器失效全開(kāi)，監視調壓器才能夠發(fā)揮作用；其次，監視調壓器必須處于監視狀態(tài)，意味著(zhù)它的出口壓力設計值必須高于工作調壓器的設定值，具體的設定值依據不同的調壓器性能有所不同，取決于調壓器的調壓精度和工作范圍；同時(shí)，下游用戶(hù)可以接受一定壓力范圍的波動(dòng)。另一方面，調壓器并非全通徑設備，即使是軸流式調壓器，也會(huì )在一定程度上阻礙流通的流量并帶來(lái)一定的壓損，所以在設計工作監視調壓時(shí)，必須要考慮調壓器串聯(lián)所造成的流量損失和壓損增大問(wèn)題。這就使得工作監視調壓的設計并不適合于低壓差的調壓系統和下游用戶(hù)需要壓力波動(dòng)范圍極小的調壓系統。
      目前，天然氣緊缺的情況時(shí)有發(fā)生，燃氣供應初期入口壓力往往較低，調壓系統在某種程度上起到的是穩壓的作用，這個(gè)時(shí)候如果采用監視工作調壓，由于調壓器的串聯(lián)結構，勢必在一定程度上犧牲流量和出口壓力。
2.2 一用一備供氣系統
      為了防止單路供氣因為故障或者維護所造成的停氣，雙路供氣的結構也越來(lái)越多的用來(lái)代替單路供氣和一用一旁通供氣結構，備用路采用與工作路完全相同的設計，包括了過(guò)濾器、截斷閥（球閥或者蝶閥）、緊急切斷閥以及調壓器。備用路的安裝位置與工作路并聯(lián)，共用同一個(gè)人口和同一個(gè)出口，其并聯(lián)既可以通過(guò)彎頭三通來(lái)實(shí)現，也可以通過(guò)匯氣管插管來(lái)實(shí)現。備用路雖然用以備用，但并不意味著(zhù)備用路的前后截斷閥處于關(guān)閉狀態(tài)，相反，備用路同工作路一樣，前后截斷閥均一直處于全開(kāi)狀態(tài)，這樣做的目的是使備用路在工作路故障切斷時(shí)可以自動(dòng)的不借助任何外力進(jìn)人工作狀態(tài)。正如監視調壓器的設定點(diǎn)高于工作調壓器設定點(diǎn)時(shí)，監視調壓器處于全開(kāi)狀態(tài)，相反，通過(guò)將備用路調壓器的設定值設定為低于工作路調壓器，備用路調壓器在正常工作即可處于關(guān)閉狀態(tài)。即使備用路的前后截斷閥處于全開(kāi)狀態(tài)，但是調壓器起到了截斷作用，備用路不會(huì )有氣體流通。
      此類(lèi)調壓系統主要作用有以下幾點(diǎn)：
（1）當其中一路進(jìn)行定期維護或維修時(shí)，可以由另一路完全擔負向下游供氣的任務(wù)，不會(huì )影響下游用戶(hù)連續用氣的需求；
（2）當下游用戶(hù)用氣量突然增大，工作路單路供氣不能滿(mǎn)足下游用氣量要求時(shí)，下游壓力會(huì )隨之降低，備用路調壓器感應到下游壓力低于自身設定值時(shí)，會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)，雙路同時(shí)為下游供氣，實(shí)現自動(dòng)增路的功能。
（3）當工作路調壓器故障全開(kāi)時(shí)，上游高壓氣體快速流往下游，造成下游瞬間超高，當壓力超過(guò)工作路切斷閥設定點(diǎn)時(shí)，工作路緊急切斷閥即切斷氣源，工作路停止向下游供氣；由于下游繼續用氣，當下游壓力低于備用路調壓器設定值時(shí)，備用路調壓器會(huì )自動(dòng)啟用，整個(gè)用氣過(guò)程連續、不間斷。

      似乎一用一備結構的供氣方式已經(jīng)具備了完全自主的供氣、增路、補氣的功能，為維護提供充裕的時(shí)間。但是，仔細分析此系統備用路自動(dòng)啟動(dòng)的過(guò)程，我們仍然能發(fā)現一個(gè)顯著(zhù)的缺陷：由于并聯(lián)安裝，共用相同的出口，無(wú)論是工作路還是備用路的緊急切斷閥感應口和調壓器感應口位置，均處于調壓器相同的下游，由于工作路和備用路的下游截斷閥均處于全開(kāi)狀態(tài)，當下游壓力超過(guò)緊急切斷閥設定值時(shí)，工作路和備用路的緊急切斷閥都有可能做出超壓切斷的動(dòng)作，如果是這樣，即使是下游壓力下降到備用路調壓器的設定值，備用路因為緊急切斷閥切斷了氣源，也無(wú)法擔負起自動(dòng)補氣的作用，一用一備結構事實(shí)上形同虛設，不能發(fā)揮自動(dòng)供氣保證連續性的作用。
      為了解決這種情形，通常我們選擇將備用路的緊急切斷閥切斷壓力設置得高于工作路。由于工作路故障，瞬間通過(guò)工作路涌向下游的氣體會(huì )使壓力突然升高，備用路的緊急切斷閥切斷壓力不僅是需要稍微高出工作路設定點(diǎn)，為了保證無(wú)論在什么情況下備用路都不會(huì )被誤切斷，其設定甚至高于下游安全放散閥的放散壓力，如此一來(lái)，備用路的緊急切斷閥又無(wú)法發(fā)揮自身安全緊急切斷的作用。
3 自動(dòng)選路調壓系統設計
      通過(guò)對目前普遍采用的在工作監視調壓系統和一用一備調壓系統中問(wèn)題的分析，我們可在以上不間斷調壓供氣的基礎上設計出調壓自動(dòng)選路系統。自動(dòng)選路系統是一用一備調壓結構的升級系統，主要用于實(shí)現當運行路發(fā)生故障，令運行路上的超壓切斷閥發(fā)生作用，將運行路關(guān)上時(shí)，備用路能自動(dòng)投人運行，并且出口壓力上升時(shí)，備用路上的超壓切斷閥不可發(fā)生作用，是對上述一用一備調壓系統缺陷的補充和完善。
      自動(dòng)選路系統的設計是建立在一用一備調壓結構基礎上的，還可以應用于多路調壓的結構，主要應用在對供氣要求較高的場(chǎng)所，以保證供氣的連續不間斷性。對于單路調壓或者一用一旁通的調壓結構，不存在備用路切斷閥誤切斷的問(wèn)題。如上文所述，一用一備結構由兩路完全相同設計的調壓路并聯(lián)構成，工作路和備用路均由截斷閥、過(guò)濾器、緊急切斷閥、調壓器組成，自動(dòng)選路系統的設計并不會(huì )改變這樣的結構，所謂自動(dòng)選路系統，只是在一用一備調壓結構的基礎上通過(guò)增加自動(dòng)選路設備來(lái)實(shí)現。
      調壓自動(dòng)選路設計的靈感來(lái)自于軸流式調壓器的進(jìn)口壓力和控制壓在調壓器關(guān)閉時(shí)相等，在調壓器運行時(shí)存在著(zhù)壓差。自動(dòng)選路設計多數應用于間接作用式調壓器，間接作用式調壓器是利用出口壓力變化，經(jīng)指揮器放大后來(lái)控制驅動(dòng)器帶動(dòng)調節元件運動(dòng)的調壓器，軸流式調壓器便是間接作用式調壓器的一種。為了簡(jiǎn)單的說(shuō)明自動(dòng)選路的工作原理，我們仍然以軸流式調壓器為例來(lái)探討調壓系統自動(dòng)選路的應用和實(shí)踐。自動(dòng)選路調壓系統如圖 2 所示。

     軸流式調壓器的主要調壓原件為套環(huán)，當調壓器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，套環(huán)背面的控制壓力與人口壓力相等，迫使套環(huán)緊貼在人口柵欄上，關(guān)閉氣體的流通途徑；當下游用氣時(shí)，由指揮器控制的控制壓力降低，人口壓力大于控制壓力，于是撐開(kāi)套環(huán)形成流通途徑，向下游供氣?？刂茐毫Φ拇笮∮芍笓]器感應下游的用氣狀況自動(dòng)進(jìn)行控制，以保證下游壓力穩定在我們的設定值要求之內，但無(wú)論控制壓力如何變化，在調壓器運行時(shí)，它都是小于人口壓力的。
      利用這一特點(diǎn)，我們可以在緊急切斷閥的感應管上加裝一個(gè)自動(dòng)選路指揮器（Stream Select Pi - lot ) ，這種指揮器的特點(diǎn)是雙層皮膜，感應下游壓力的氣流從兩層皮膜中間的流孔流過(guò)，上下兩個(gè)皮膜室相互獨立，并且分別跟調壓閥的高壓側（人口壓力）和低壓側（控制壓力，即套環(huán)背面的壓力）相接，由它們之間的壓差來(lái)控制自動(dòng)選路指揮器流孔的開(kāi)和關(guān)。選路指揮器的出口接緊急切斷感應口，人口接調壓閥下游主管道感應點(diǎn)。
      對于備用路的調壓器，因為沒(méi)有氣體流動(dòng)，故套環(huán)兩側壓力相等，即人口壓力與控制壓力相等，選路指揮器兩個(gè)皮膜室內壓力亦相等，致相互抵消對選路指揮器內閥盤(pán)與閥座施加的力量，經(jīng)過(guò)對選路指揮器的彈簧的設定，使閥盤(pán)與閥座處于關(guān)閉狀態(tài)，流孔不流通，使主管線(xiàn)的壓力訊號無(wú)法到達緊急切斷閥的感應部件，因此，即使下游主管線(xiàn)處于超壓狀態(tài)，備用路的緊急切斷閥仍不會(huì )關(guān)閉。由于工作路調壓器處于運行狀態(tài)，選路指揮器的流孔打開(kāi)，緊急切斷閥可以感應到下游壓力的變化，當下游壓力超高時(shí)，便會(huì )做出緊急切斷的動(dòng)作。
      所謂的調壓器自動(dòng)選路系統，其實(shí)就是由選路指揮器與調壓器配合構成的，在組成上結構簡(jiǎn)單，成本低廉，由于自動(dòng)選路系統的存在，工作路和備用路安全截斷閥的切斷點(diǎn)不僅可以設定為相同值，即使工作路調壓器故障，造成下游壓力驟然升高，無(wú)論如何，備用路緊急切斷閥都因為無(wú)法感應下游壓力的變化不會(huì )做出緊急切斷的動(dòng)作，只有當下游繼續用氣，下游壓力降低至備用路開(kāi)始啟動(dòng)進(jìn)行供氣，備用路的緊急切斷閥才能夠感應到下游壓力的變化。
      自動(dòng)選路的存在，對于我們實(shí)現調壓站無(wú)人值守有著(zhù)非常重要的意義，是對一用一備結構供氣的完善和補充，充分發(fā)揮了一用一備供氣結構的優(yōu)勢，同時(shí)彌補了這種供氣結構的不足之處。切斷閥緊急切斷以后，還可以遠傳報警信號，自動(dòng)選路設計將保證我們能夠獲得備用路的支持，為我們趕赴現場(chǎng)進(jìn)行工作路的維護維修提供充裕的時(shí)間。