手自一体智能自力式调压器系统的制作方法

1.本实用新型涉及天然气输配管线系统技术领域，更具体地说涉及一种手自一体智能自力式调压器系统。


背景技术：

2.燃气输配系统与电力输配系统相似，它的输配系统采用高压输配低压使用，一般长输管线的最高压力可达到10mpa，而达到用户使用的燃气灶具、热水器等使用终端的压力只有2kpa左右，燃气输配系统要经过3-5级逐级减压后才能满足最终使用终端的要求，而减压是通过调压器来完成的，因此调压器是燃气输配系统中的重要组成部分。
3.调压器的形式很多，目前普遍使用的调压器是带有指挥器的自力式调压器，这种自力式调压器上带有取压口和驱动压力指挥口，使用时自力式调压器设置在输气管道上，它是利用燃气输配系统本身前后的气体进行控制，来实现调压，这种自力式调压器具有不需要外部的控制回路及能量、结构简单、使用方便、稳压精度高等优点，但却存在着如下缺陷：
4.（1）当需要改变压力设定值时，只能通过现场手动操作来完成设定，无法实现远程控制，必须安排人员现场值守，耗费大量的人力物力，造成运行成本的增加，同时由于受人为因素的影响，操作的可靠性、准确度和监控性等较差，也给维护使用等带来不便；
5.（2）由于燃气是一种紧缺资源，有时需要对燃气进行调配，需要对下游用户的用气量进行控制，而现有的自力式调压器只能控制一个固定的出口压力，不能对下游用户的用气量即流量进行控制，给燃气的调配优化带来困难。
6.国家知识产权局于2018年6月22日，公开了一件公开号为cn207527292u，名称为“可远程控制的调压器”的实用新型专利，该实用新型专利由一个主调部件、一个指挥器、一个控制部件三部分组成，控制部件控制指挥器设定压力，实现远程调节，指挥器设计为弹簧调节和气体调节同时存在，可就地调节，也可远程控制调节，运行时弹簧调节设定一个预定压力，再在预定压力的基础上进行远程调节，保证在控制部件出现故障的情况下，燃气管网压力也能保持在预定压力以上，保证下游供气，更加安全可靠。该实用新型中的控制部件包括储气包、电磁阀ⅰ、电磁阀ⅱ、电磁阀ⅲ、电磁阀ⅳ和压力变送器，压力变送器与储气包连接用于测量储气包的气体压力，所述储气包上设置有进气口、出气口和泄压口，所述储气包的进气口通过进气管路与燃气管网的进气端连通；所述电磁阀ⅰ设置在进气管路上；所述储气包的出气口通过控制管路与指挥器的上腔体连通，所述电磁阀ⅱ设置在控制管路上；所述指挥器的上腔体通过放空管路与外界连通，所述电磁阀ⅲ设置在放空管路上；所述储气包的泄压口通过泄压管路与外界连通，所述电磁阀ⅳ设置在泄压管路上。
7.上述现有技术中的可远程控制的调压器可以解决自力式调压器存在的缺陷，但是上述现有技术中的控制部件仅仅是通过电磁阀控制进气管路、泄压管路和控制管路的通断，但是当燃气管网前压突然超压时，直接打开进气管路的电磁阀，超压气体会对储气包造成压力冲击，导致储气包压力瞬间增高，易造成控制部件故障，甚至会导致控制部件控压不
精准，导致主调部件错误操作。同时，上述现有技术中的远程控制的调压器无法实现调压范围的修改，其控制方式较为单一，当需要修改调压范围时，调整较为困难，无法实现一键调控。


技术实现要素：

8.为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种手自一体智能自力式调压器系统，本实用新型的发明目的在于解决上述现有技术中控制部件无法实现精准控压，以及无法实现一键快速调控的问题。本实用新型的手自一体智能自力式调压器系统包括调控部件、调压控制柜、出口段压力变送器、主调压器和指挥器，调控部件分别与调压控制柜中的电磁阀及压力变送器连接，用于采集压力变送器的压力值及控制调压控制柜中电磁阀的通断，本技术对调压控制柜中的进气管路和泄压管路进行优化，使得调控部件可以实现档位变化调节调压器调压范围，实现一键调控。本实用新型可通过数据监控中心上位系统对主调压器设定压力，自力式调压器压力远程调控根据设计压力进行调节。可现场控制，也可远程控制。
9.为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型是通过下述技术方案实现的：
10.手自一体智能自力式调压器系统，包括调控部件、调压控制柜、自力式调压器和指挥器，所述指挥器与自力式调压器相连，自力式调压器连接在输配管线中，在输配管线的出口段安装有出口段压力变送器；所述调压控制柜包括柜体，柜体内设置有缓冲罐，缓冲罐上分别连接进气管路、泄压管路、调压管路和缓冲罐压力变送器，进气管路进口连接在输配管线进口段，进气管路上安装有进气电磁阀，进气电磁阀与缓冲罐之间的进气管路上设置有至少两条进气支路，进气支路并联在进气管路上，且每条进气支路上均装配有进气支路电磁阀；泄压管路上安装有泄压电磁阀，在泄压电磁阀与缓冲罐之间的泄压管路上设置有至少两条泄压支路，泄压支路并联在泄压管路上，且每条泄压支路上均装配有泄压支路电磁阀；所述调压管路出口连接在指挥器上；所述自力式调压器上装配有监测自力式调压器开度的位置传感器，所述位置传感器、出口段压力变送器、缓冲罐压力变送器、进气电磁阀、进气支路电磁阀、泄压电磁阀和泄压支路电磁阀均与所述调控部件通讯连接。
11.所述调控部件包括主控制器和触摸显示屏，所述位置传感器、出口段压力变送器、缓冲罐压力变送器、进气电磁阀、进气支路电磁阀、泄压电磁阀和泄压支路电磁阀均通过连接接口与主控制器相连。
12.所述进气管路上还装配有进气调压器，所述进气调压器位于进气电磁阀后端的进气管路上；所述泄压管路上还装配有泄压调压器，所述泄压调压器位于泄压电磁阀前端的泄压管路上。
13.所述进气管路上装配有进气过滤器，所述进气过滤器位于进气电磁阀前端的进气管路上。
14.所述进气管路上还装配有进气球阀和进气压力表，所述缓冲罐上还装配有缓冲罐压力表，所述泄压管路上还装配有泄压球阀和泄压压力表。
15.所述缓冲罐上还装配有排放管，排放管上设置有排放球阀。
16.所述指挥器包括一级调压组件、一级指挥组件和二级指挥组件，调压管路的出口分别连接在一级指挥组件和二级指挥组件的调节弹簧腔上；一级调压组件、一级指挥组件
和二级指挥组件依次相连，一级调压组件的气源气压进口连接输配管线进口段，二级指挥组件的控制气出口连接自力式调压器膜片下腔，自力式调压器膜片上腔连接输配管线出口段，二级指挥组件的气体出口连接输配管线出口段。
17.所述位置传感器包括指示杆和位置变送器，所述指示杆的一端伸入到自力式调压器的膜片腔内并与膜片组件连接，所述指示杆的另一端 穿出调压器与位置变送器相连。
18.与现有技术相比，本实用新型所带来的有益的技术效果表现在：
19.1、本实用新型的调控部件可与远方（数据监控中心）上位系统进行连接，接收远方上位系统的控制信号，对自力式调压器进行调压设定，调控部件根据远方上位系统的设定压力，控制调压控制柜中各电磁阀的通断，实现设定压力的调节，自力式调压器即可根据设定压力进行调节。调控部件还可进行现场调控，操作人员在调控部件上进行现场调压设定，调控部件控制调压控制柜中各电磁阀的通断，实现设定压力的调节，自力式调压器即可根据现场设定的压力进行自力式调节。本实用新型的手自一体智能自力式调压器系统由现场电气仪表和调控部件中的主控制器等组成电-气联动组合，配合指挥器、自力式调压器实现调压功能，可现场控制，也可远程控制。
20.2、本实用新型中缓冲罐的进气管路上设置进气支路，泄压管路上设置泄压支路，通过多条进气支路及多条泄压支路的配合，实现调控部件的设定档位调节。例如存在两条进气支路时，若两条进气支路上的电磁阀通量相同，则存在三个档位调节，即两个电磁阀全断，一开一断和双开；若两条进气支路上的电磁阀通量不相同，则存在四个档位调节，即第一档两个电磁阀全断，第二档小通量电磁阀开大通量电磁阀断，第三档大通量开小通量断，第四档双开；通过控制多条进气支路上的电磁阀的通断，从而实现多档位调节进气。由于进气支路、进气支路电磁阀、泄压支路和泄压支路电磁阀的存在，使得调控部件可以预设档位调节控制，实现一键调控，可以达到更为精准的控压。
21.3、本实用新型中调控部件为常规控制部件，一般包括主控制器和输入/输出触摸显示屏，调控部件较为常规，成本较低，控制准确，可实现远程数据传输，就地控制、手动控制等多种模式的切换。调控部件是通过输配管线气压值、缓冲罐气压值与设定压力值进行比较，然后实现出口压力的升高或降低调节，程控简单。
22.4、在进气管路上装配进气调压器，通过调节进气调压器的调节弹簧，以控制进气压力，减少燃气管网中压力突增突降对缓冲罐的冲击，从而达到精准控压的效果。同时也避免缓冲罐压力大于燃气管网上游压力而导致缓冲罐气体介质向燃气管网中反窜，也避免泄压管路出口压力大于缓冲罐压力时，气体介质向缓冲罐反窜。还可以减少因气路压力的变动而导致缓冲罐压力不稳定的情况。
23.5、在进气管路中装配进气过滤器，可以过滤进入控制柜的介质中的砂石等，避免因介质中携带的砂石堵塞控制柜中各管路。
24.6、在本实用新型中，装配进气球阀、进气压力表、缓冲罐压力表、泄压球阀和泄压压力表，便于工人进行现场手动控制。
25.7、本实用新型缓冲罐装配排放管和排放球阀，有助于排出缓冲罐中沉淀的杂质。
附图说明
26.图1为本实用新型调压器系统的连接结构图；
27.图2为本实用新型调压控制柜的结构示意图；
28.图3为本实用新型调压控制柜中进气调压器或泄压调压器的剖视图；
29.图4为本实用新型指挥器与自力式调压器的连接结构剖视图；
30.附图标记：1、调控部件，2、调压控制柜，3、自力式调压器，4、指挥器，5、输配管线，6、进口段，7、出口段，8、出口段压力变送器，9、柜体，10、缓冲罐，11、进气管路，12、泄压管路，13、调压管路，14、缓冲罐压力变送器，15、进气电磁阀，16、进气支路，17、进气支路电磁阀，18、泄压电磁阀，19、泄压支路，20、泄压支路电磁阀，21、位置传感器，22、进气调压器，23、泄压调压器，24、进气过滤器，25、进气球阀，26、进气压力表，27、缓冲罐压力表，28、泄压球阀，29、泄压压力表，30、排放管，31、排放球阀，32、一级调压组件，33、一级指挥组件，34、二级指挥组件，35、气源气压进口，36、控制气出口，37、自力式调压器膜片上腔，38、自力式调压器膜片下腔，39、气体出口，40、指示杆，41、位置变送器，42、自力式调压器膜片腔，43、自力式调压器膜片组件，44、一级上阀体，45、一级下阀体，46、一级阀座，47、一级阀杆，48、一级膜片组件，49、上膜腔，50、下膜腔，51、气路结构ⅰ，52、通孔，53、堵头，54、气路结构ⅱ，55、滑套，56、一级弹簧，57、阀盖，58、中阀体，59、二级下阀体，60、二级阀口件，61、二级阀杆，62、气路结构ⅲ，63、下膜片，64、上膜片，65、密封座，66、下膜片下腔，67、调节弹簧，68、调节螺钉组件，69、调节弹簧腔。
具体实施方式
31.下面结合说明书附图及具体实施例，对本实用新型的技术方案做出进一步详细地阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.作为本实施例的一种实施方式，参照说明书附图1和附图2，本实施方式公开了手自一体智能自力式调压器3系统，包括调控部件1、调压控制柜2、自力式调压器3和指挥器4，所述指挥器4与自力式调压器3相连，自力式调压器3连接在输配管线5中，在输配管线5的出口段7安装有出口段压力变送器8；所述调压控制柜2包括柜体9，柜体9内设置有缓冲罐10，缓冲罐10上分别连接进气管路11、泄压管路12、调压管路13和缓冲罐压力变送器14，进气管路11进口连接在输配管线5进口段6，进气管路11上安装有进气电磁阀15，进气电磁阀15与缓冲罐10之间的进气管路11上设置有至少两条进气支路16，进气支路16并联在进气管路11上，且每条进气支路16上均装配有进气支路电磁阀17；泄压管路12上安装有泄压电磁阀18，在泄压电磁阀18与缓冲罐10之间的泄压管路12上设置有至少两条泄压支路19，泄压支路19并联在泄压管路12上，且每条泄压支路19上均装配有泄压支路电磁阀20；所述调压管路13出口连接在指挥器4上；所述自力式调压器3上装配有监测自力式调压器3开度的位置传感器21，所述位置传感器21、出口段压力变送器8、缓冲罐压力变送器14、进气电磁阀15、进气支路电磁阀17、泄压电磁阀18和泄压支路电磁阀20均与所述调控部件1通讯连接。
33.作为本实施例的又一种实施方式，调控部件1与远方（数据监控中心）上位系统进行连接，接收远方上位系统的控制信号，对自力式调压器3进行调压设定，调控部件1根据远方上位系统的设定压力，控制调压控制柜2中各电磁阀的通断，实现设定压力的调节，自力式调压器3即可根据设定压力进行调节。
34.作为本实施例的又一种实施方式，调控部件1还可进行现场调控，操作人员在调控部件1上进行现场调压设定，调控部件1控制调压控制柜2中各电磁阀的通断，实现设定压力的调节，自力式调压器3即可根据现场设定的压力进行自力式调节。
35.该调控部件1输入/输出为标准modbus rtu、modbus tcp协议，支持rs485接口和rj45以太网接口。调控部件1通过输配管线5气压值，与设定压力值进行比较，然后实现出口段7压力的升高或降低调节。
36.调控部件1的电气特性为：供电，50hz 220vac 500w；防护等级ip65；防爆等级exdⅱbt4；调控部件1包括主控制器和触摸显示屏，所述位置传感器21、出口段压力变送器8、缓冲罐压力变送器14、进气电磁阀15、进气支路电磁阀17、泄压电磁阀18和泄压支路电磁阀20均通过连接接口与主控制器相连。其中，主控制器采用32位高速微处理器；触摸显示屏为彩色触摸显示屏，集成于防爆电控单元一体化设计；输入/输出模块化配置，配置参数、设置参数具备掉电保持功能；支持modbustcp和modbusrtu标准协议；支持上位软件对调压系统的调压器出口压力、调压器出口压力调节精度及调压器出口压力设定周期的设置；支持手自动转换。
37.调压器出口压力可设置值不超过现场可允许调压器出口压力最大值；系统出现故障时，调压器出口压力值可选，故障时保持现值或降低至系统设定调压器出口压力最小值。
38.通过调控部件1上就地/远程、手动/自动选择开关，可选择就地手动或者自动模式，对调压器出口压力进行设定调节；也可以通过远程上位机操作对调压器出口压力进行调节设定。
39.远程控制设置三挡控制，具体控制如下：
40.首先，开启进气球阀25，选择远程控制，远程控制档位选择一档、二档、三挡。当选择一档时，一档位对应的预设压力值被调用，通过调压器后端的出口段压力变送器8反馈输配管线5出口段7压力值，调控部件1将出口段7压力值与一档位对应的预设压力值进行比较，通过控制进气电磁阀15、进气支路电磁阀17一的开启（关闭），实现对调压器的远程调节控制；当选择二挡时，二档位对应的预设压力值被调用，通过调压器后端的出口段压力变送器8反馈输配管线5出口段7压力值，调控部件1将出口段7压力值与二档位对应的预设压力值进行比较，通过控制进气电磁阀15、进气支路电磁阀17二的开启（关闭），实现对调压器的远程调节控制；当选择三档时，三档位对应的预设压力值被调用，通过调压器后端的出口段压力变送器8反馈输配管线5出口段7压力值，调控部件1将出口段7压力值与三档位对应的预设压力值进行比较，通过控制进气电磁阀15、进气支路电磁阀17一和进气支路电磁阀17二的开启（关闭），实现对调压器的远程调节控制。
41.为提高调压器远程控制的精度，调压控制柜2配置有缓冲罐10及安全放散泄压管路12，并且在调压器本体上设置有位置传感器21，用于监控调压器的开度；当缓冲罐10的压力达到规定的上限值时报警，上上限值时泄压电磁阀18开启，选择一档时，开启泄压支路电磁阀20一,选择二档时，开启泄压支路电磁阀20二,选择三档时，开启泄压支路电磁阀20一和泄压支路电磁阀20二。
42.更进一步的，作为本实施例的又一种实施方式，所述进气管路11上还装配有进气调压器22，所述进气调压器22位于进气电磁阀15后端的进气管路11上；所述泄压管路12上还装配有泄压调压器23，所述泄压调压器23位于泄压电磁阀18前端的泄压管路12上。在进
气管路11上装配进气调压器22，通过调节进气调压器22的调节弹簧67，以控制进气压力，减少燃气管网中压力突增突降对缓冲罐10的冲击，从而达到精准控压的效果。同时也避免缓冲罐10压力大于燃气管网上游压力而导致缓冲罐10气体介质向燃气管网中反窜，也避免泄压管路12出口压力大于缓冲罐10压力时，气体介质向缓冲罐10反窜。还可以减少因气路压力的变动而导致缓冲罐10压力不稳定的情况。
43.如图3所示，所述进气调压器22与泄压调压器23均包括一级调压组件32和二级调压组件，所述一级调压组件32与二级调压组件相连，一级调压组件32上设置进气口，二级调压组件上设置出气口。
44.所述一级调压组件32包括一级上阀体44、一级下阀体45、一级阀座46、一级阀杆47和一级膜片组件48，一级膜片组件48固定于一级上阀体44与一级下阀体45之间，将一级上阀体44与一级下阀体45之间的腔体分隔为上膜腔49和下膜腔50；一级上阀体44上开设有连通上膜片64的气路结构ⅰ51；一级下阀体45设置有贯穿的通孔52，通孔52底部通过堵头53封堵，通孔52上端与下膜腔50连通，一级下阀体45侧壁开设有连通该通孔52的进气口，一级下阀体45上还设置有连通下膜腔50的气路结构ⅱ54；通孔52内设置滑套55，一级阀座46设置在堵头53顶端，一级阀杆47上端与一级膜片组件48相连，下端穿过滑台与一级阀座46配合密封，一级阀杆47中空；一级膜片组件48与滑套55之间设置有一级弹簧56。
45.所述二级调压部件包括阀盖57、中阀体58、二级下阀体59、二级阀口件60和二级阀杆61，二级阀口件60从中阀体58侧壁穿入中阀体58，二级阀口件60上设置有与一级调压组件32中一级上阀体44上的气路结构ⅰ51连通的气路结构ⅲ62；二级下阀体59与中阀体58之间装配下膜片63，中阀体58与阀盖57之间装配上膜片64，二级阀杆61上端固定在上膜片64上，二级阀杆61下端固定在下膜片63上，二级阀杆61上设置有与所述二级阀口件60的阀口适配的密封座65；下膜片下腔66连通出气口和一级调压部件的下膜腔50；上膜片64与下膜片63之间的腔体与出气口连通；阀盖57内设置调节弹簧67，调节弹簧67作用于二级阀杆61顶端，阀盖57顶部设置调节螺钉组件68以调整调节弹簧67的压力。
46.作为本实施例的又一种实施方式，所述进气管路11上装配有进气过滤器24，所述进气过滤器24位于进气电磁阀15前端的进气管路11上。在进气管路11中装配进气过滤器24，可以过滤进入控制柜的介质中的砂石等，避免因介质中携带的砂石堵塞控制柜中各管路。
47.所述进气管路11上还装配有进气球阀25和进气压力表26，所述缓冲罐10上还装配有缓冲罐压力表27，所述泄压管路12上还装配有泄压球阀28和泄压压力表29。装配进气球阀25、进气压力表26、缓冲罐压力表27、泄压球阀28和泄压压力表29，便于工人进行现场手动控制。
48.所述缓冲罐10上还装配有排放管30，排放管30上设置有排放球阀31。有助于排出缓冲罐10中沉淀的杂质。
49.如图4所示，所述指挥器4包括一级调压组件32、一级指挥组件33和二级指挥组件34，调压管路13的出口分别连接在一级指挥组件33和二级指挥组件34的调节弹簧腔69上；一级调压组件32、一级指挥组件33和二级指挥组件34依次相连，一级调压组件32的气源气压进口35连接输配管线5进口段6，二级指挥组件34的控制气出口36连接自力式调压器膜片下腔38，自力式调压器膜片上腔37连接输配管线5出口段7，二级指挥组件34的气体出口39
连接输配管线5出口段7。指挥器4的一级指挥组件33和二级指挥组件34均与进气调压器22和泄压调压器23的二级调压组件结构类似。
50.更进一步地，所述位置传感器21包括指示杆40和位置变送器41，所述指示杆40的一端伸入到自力式调压器3的膜片腔内并与膜片组件连接，所述指示杆40的另一端 穿出调压器与位置变送器41相连。