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調壓器和安全泄壓裝置

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Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
燃氣調壓器
·燃氣供應系統的利用調壓器控制其壓力工況。
·調壓器的作用是將燃氣調至不同要求的壓力。
·調壓器安裝位置為氣源廠、分配站、貯罐站、
輸配管網和用戶處。
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工作原理
·當出口氣量增加或入口壓力降低時,燃氣出口壓
力降低,閥門就開大,燃氣流量增加,使壓力恢
復平衡狀態。
·當出口氣量減少或入口壓力增加時,燃氣出口壓
力升高,使閥門開度減小,燃氣流量減少,逐漸
使壓力恢復到原來狀態。
·不論用氣量及入口壓力如何變化,調壓器可以通
過彈簧(或重塊)的調節作用,自動地保持穩定
的壓力。
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工作原理圖
2
→出口
入口一
6
圖1調壓器工作原理
1--呼吸孔:2--重塊;3--懸吊閥桿的薄膜
4--薄膜上的金屬壓盤:5--閥桿;6--閥芯
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調壓器自調系統方塊圖
千擾
偏差信號
位移信號
調節作用
被調參數
給定值
傳動裝置
調節機構
調節對象
測量元件
測量值
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調壓器的分類
·按操作方式可將壓力控制設備分成兩類:
(1)直接作用的氣體調壓器;
(2)間接作用的氣體調壓器或帶指揮閥的氣體調節
器。
·直接作用式氣體調壓器
·按開閥力的形式可將直接作用式氣體調壓器分為
下列三類:
(1)重量和杠桿負荷;
(2)彈簧負荷;
(3)壓力負荷。
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調壓器的分類(續)
·調壓器分為直接作用式和間接作用式兩種。
·直接作用式調壓器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的
出口壓力的變化移動調節閥門進行調節。敏感元
件就是傳動裝置的受力元件。使調節閥門移動的
能源是被調介質。
·在間接作用式調壓器中,燃氣出口壓力的變化使
操縱機構(例如指揮器)動作,接通能源(可為外部
能源也分為被調介質)使調節閥門移動。間接作用
式調壓器的敏感元件和傳動裝置的受力元件是分
開的。
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調壓器的分類(續)
·按用途或使用對象可以分為區域調壓器、專用調
壓器及用戶調壓器。按進出口壓力分為高高壓、
高中壓、高低壓調壓器,中中壓、中低壓調壓器
及低低壓調壓器。按結構可以分為浮筒式及薄膜
式調壓器,后者又可分為重塊薄膜式和彈簧薄膜
式調壓器。
·若調壓器后的燃氣壓力為被調參數,則這種調壓
器為后壓調壓器。若調壓器前的壓力為被調參數,
則這種調壓器為前壓調壓器。城市燃氣供應系統
通常多用后壓調壓器調節燃氣壓力。
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調壓器的重要組成部分
·敏感元件膜片、布登管等,它們承受控制壓力的
作用,在該膜片一面的任何壓力變化將激發節流
閥動作。
·控制壓力的參照部件。它可以是固定的重量、彈
簧或作用于膜片上的壓力,這些力與受控壓力的
作用力相干衡。打開閥的力稱為“負荷”。
·在氣體流動通路上的不同節流設備。這些設備由
活塞傳感元件或膜片來確定其位移。節流設備可
以是提升閥、滑閥、蝶閥、游動閥或其他相似的
設備。
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用戶調壓器
·這種調壓器適用于集
體食堂,飲食服務行
12
業,用量不大的工業
11
用戶及居民點。它可
以將用戶和中壓或高
10
壓管道直接連接起來
便于進行“樓棟調
8
壓”,屬于用戶調壓
器。
圖6用戶調壓器
1-調節螺絲2定位壓板;3-彈簧4上體:5-托盤6-下體
7-薄膜8-橫軸9-閥墊:10-閥座:11體:12-導壓管
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曲流式調壓器
10913
是帶有指揮器的間接作
用式調壓器,由主調壓
器及間接作用式調壓器
兩部分組成。
圖10曲流式調壓器結構及工作原理
1--外殼:2--橡膠套3--內芯;4-閥蓋;5--指
揮器上殼體:6--彈簧:7--橡膠膜片:8--指揮器
下殼體:9--桿:10一芯:11--口:12--孔
口:13-閥口14-導壓管入口15-環狀腔室
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影響調壓器通過能力的因素
·調壓器的通過能力取決于閥孔的面積,閥門前后
壓力降及燃氣的性質。
·燃氣通過調壓器調節閥的節流過程中,壓力損失
是由摩擦阻力及閥孔處氣流方向的變化引起的。
當通過閥孔時壓降不大,則燃氣密度的變化可以
忽略,不考慮燃氣的可壓縮性;但當閥孔處壓降
相當大,燃氣的膨脹過程會引起密度的變化,必
須考慮燃氣的可壓縮性。
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調壓器流量與壓力的關系
當P/P1=1,Q=0
Q
當調壓器出口壓力慢慢降低m
b
時,即P/P1<1,則燃氣流量
逐漸增加。在P,達到臨界壓
力P時,則燃氣流量達到最
大值,此時為調壓器最大流
量,也稱為臨界流量,用
 Pc/Pt
1.0P2/1
Qmax表示。
當調壓器出口壓力P低于臨
界壓力P時,流量世保持不
壓力比(P2/P1)
/c
變,仍為最大流量,實際流
=PP1=稱
量曲線按ab—c變化。
為臨界壓力比,
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燃氣的臨界壓力比
2
2
k
=
)=(
 k+/
-1
k-1
P
=0.91(,)
P
k+1
·式中k—燃氣的絕熱指數。
·空氣流經節流閥時=0.48(理論值為
0.528),空氣k=1.4;
·焦爐煤氣k=1.4,υ=0.528;
·天然氣k=1.3,U=0.548
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調壓器流量的計算
·當△P/P1≤0.08且P1<0.11MPa時,即調壓器的
壓力降甚小,可忽略燃氣的壓縮性。根據水力
阻力系數用下式表示(計算誤差不大于2.5%)
·Q---燃氣的流量,m3/h
F----調壓器連接管的流通斷面面積,cm2
·△P調壓器的壓力降,MPa
---燃氣的密度,kg/m3
---調節機構的局部阻力系數
·P--調壓器進口絕對壓力,MPa
F△P
Q=509
 VE V
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可壓縮流體的計算
流通能力C
5.04F
 C=
 p=1000kg/Nm3
√
△P=0.0981Ma
當△P>0.08時,且進口壓力較大,應考慮燃氣
的可壓縮性和密度的變化則公式如下:
P△P
Qo=5260C
 poT121
k+1
(P2)(P2)k
 k P
 E=
k-1
 P2
1-
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臨界狀態
可以進一步簡化
△PP2=(1-y)=2(1-y)
取=0.5
所以△PP2=0.25P
Q=2630Ce
√oT
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校核計算
亞臨界狀態,2
 >
= APP
VP'P
臨界狀態,
PP
≤Y
Q=0.5
P
 VAP'P:Po
選型判斷依據
Q=(1.15~1.2)Qp
調壓器的計算流量,應按該調壓器所承擔的管網計算流量的1.2倍確定。
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燃氣調壓站的組成
·由調壓器、閥門、過濾器、安全裝置、旁通管及
測量儀表等組成。裝有計量裝置的,叫做調壓計
量站。
·城市天然氣門站是天然氣長輸管線進入城市燃氣
管網的調壓配氣站,是城市天然氣輸配系統的一
個重要組成部分,是城市輸配系統的氣源點,其
任務是接收長輸管線輸送來的燃氣在站內進行凈
化、調壓、計量、加臭、伴熱、分配后,送入城
市輸配管網或直接送入大用戶。
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調壓站的安全裝置
·安全閥,包括安全切斷閥和安全放散閥。
·監視器裝置,兩個調壓器串聯連接的裝置。
·調壓器的并聯配置。
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調壓站的分類及選址
·地下調壓站。
·地上調壓站,避開繁華街道,可設在居民區的
街坊內或廣場、公園等地。力求布置在負荷中
心或接近大用戶處。
·調壓站為二級防火建筑,與周圍建筑物之間有
安全距離要求。
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樓棟調壓
·所謂樓棟調壓,就是采用單獨的箱式調壓裝置對
一幢幢樓房供氣,其特點是只有中壓管網在市區
延街布置,各幢樓的低壓室內管道通過箱式調壓
器直接與室內管網相連。這樣提高了管網的輸氣
壓力,從而節省燃氣管道管材,節約基建投資,
且占地少,便于施工,運行費用低。除此之外,
這種供氣系統也不會產生調壓器選址困難,避免
了為保證區域調壓站的建筑面積和安全距離而帶
來的問題。
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樓棟調壓器的特點
·結構緊湊,體積小;
·通過流量能確保用戶安全用氣;
·應有過流保護,避免因意外造成的泄漏而產生大
的事故,調壓器上要整合低壓切斷閥;
·調節精度高;
·具備安全關斷閥的位置顯示;
·具備手動復位功能
·開關壓力狀態好;
·高可靠性,減少維修且簡單;
·環境度溫變化時,負荷能滿足要求
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樓棟調壓器的結構及工作原理
·樓棟調壓器屬于中低壓用戶調壓器,調壓器運行
時必須把入口壓力限制在0.05到0.4MPa內,且應
具備如下功能:
·氣體降壓:把燃氣從輸配壓力減小到用具使用壓
力;
·穩壓:在設備的應用范圍內,保持不同的用具入
口壓力基本相同;
·安全:不管燃燒器系統或設備在什么工況下,保
證下游設備的安全。
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·為了做到調壓器結構緊湊,一般要縮小有效皮
膜面積,皮膜面積的大小對調節精度有一定的
影響,同時對調壓器內流量也有影響。只有經
過多級降壓方式才能達到縮小皮膜面積的目的,
因此樓棟調壓器一般應用兩級調壓。同時為了
避免因意外造成的泄漏而產生大的事故,應有
過流保護。調壓器在運行中可能會因質量問題、
氣質不干凈、管理維修不妥等原因失靈,如果
調壓器進口前的壓力直接送入室內管道,后果
相當嚴重,輕則破壞燃氣表、管道,打壞用氣
設施,重則釀成火災、爆炸等惡性事故,因此
樓棟調壓器要有防止超壓供氣的安全措施。
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手柄
 R2
 R3
 c3
入口
2
 MI
R
 P2
入口
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樓棟調壓器的工況要求
·樓棟調壓器不是簡單的小調壓器,而是幾乎集
成了一個調壓站的所有功能,由于樓棟調壓器
比一般調壓站更靠近用戶且數量眾多,因此對
它的要求相對更高,即它需具備高可靠性,少
維護工作,目前國內在技術要求上仍然缺乏對
它的重視。
·參考國外的技術資料,現把工況要求歸納如下:
·樓棟調壓器的入口壓力在0.05到0.4MPa范圍內;
·調壓器的通過流量在0.5%到120%正常的正常范
圍內,出口壓力應在設定壓力的±5%的范圍
內;
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·當流量達到120~150%額定流量時,調壓器必
須安全切斷;
·在出口壓力降到最小入口壓力規定值之前,天
然氣必須安全切斷;
·正常出口壓力必須維持在比安全閥打開壓力低;
·在調壓器處于關閉狀態或者沒有手動復位時,
對于任何入口壓力下,泄漏量不超過1cm3/h;
·當出口壓力增加時,如果達到規定范圍,安全
閥必須打開,并排放至大氣;
·如果皮膜破壞,燃氣首先流向通風管,如果泄
漏增加,調壓器必須安全切斷;
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·燃氣供應突然切斷時,出口壓力必須維持在低
于設定壓力+1kPa;
·調壓器必須在沒有任何壓力振蕩下運行,且噪
聲低于50dbA;
·出口壓力維持在設定壓力的±10%范圍內,響
應時間必須小于1秒,對于出口壓力維持在設
定壓力的±5%范圍內,整個非穩時間必須小
于或等于2秒;
·大氣溫度在-20℃~+50℃內,應保證有正常的通
過能力;
·調壓器復位力矩應小于3.5Nm,或者小于40N
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典型自力式調壓器
 STANDARD SPRING REGULATOR
 STANDARD SPRING REGULATOR
 (WITH CONTROL LINE
 (WTTH INTERNAt CoNTROt)
 SRT POINT
 SET POINT
 ADJUSTMENT
 ADJUSTMENT
 SPRING
 UPPER
 VENT
 DIAPHRAGM
 DIAPHRAGM
 CAS
 LOWER
 DIAPHRAGM STEM SEAL
 CONROL LINE
 OPEN THROAT
 CASE
 SENSING
 OINTERNAL
 CONTROL)
 POINT CAPS
 INLET
 OUTLET
 INLET
 OUTLET
 DOWNSTREAM
 ORIFICE一
 HODY
 SOFT SEAT
 GAS FLOW
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 SET POINT
 ADJUSTMENT
 OPEN THROAT
 (INTERNAL
 CONTROL)
 INLET
 SERVICE REGULATOR
 (WTTH INTERNAL CONTROL)
 GAS FLOW
 Evaluatlion Only.
 F. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd
 2 Path Pilot Operated Regulator
 Control Line
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 LOADING PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
 Restrictor
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超壓保護方法
 Evaluation Only
 DF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
超壓保護方法
 External Relief Valves外部泄壓閥
 Internal Relief Valves內部泄壓閥
 Monitors
監控
 Slam Shuts
切斷
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超壓保護的目的
維持調壓器下游壓力達到一個安全的、
最大的值。
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最大壓力的考慮因素
1.下游設備
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最大壓力的考慮因素
1.下游設備
2.主調壓器的低壓側
最大壓力的考慮因素
1.下游設備
2.主調壓器低壓側
3.管線的最大工作壓力MAOP
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最大壓力的考慮因素
1.下游設備
2.主調壓器低壓側
3.管線的最大工作壓力MAOP
4.安裝規范
 Evaluation Only
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CSAZ662允許采用過壓保護的地方
 .4.14.1.2-Overpressure protection shall be
 installed to ensure that the maximum operating
 pressure is not exceeded by more than 10% or by
 35 kPa whichever is greater.
 12.4.8.6-For low-pressure distribution systems,
 pressures that would cause the unsafe operation
 of any connected and properly adjusted gas-
 burning equipment.
 MAOP=35 kPa+ P2
P1=1000kpa
 P2=350 kPa
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 Relief Valves
泄壓閥
 Evaluation Only.
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
泄壓閥
為了維持調壓器下游壓力到一個安全的最大值,
排放燃氣到大氣中的一種裝置。
 Pop type
彈出型
self-operated relief valve自泄式安全閥
Pilot-operated- relief valve先導式安全閥
 Internal relief
內部釋放型
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泄壓示意圖
 h Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
彈出性安全閥
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優點和缺點
·優點
設計簡單
一成本低
·缺點
一設定點會漂移
on/FF動作
一會產生壓力浪涌(不規則波動)
循環
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自泄式安全閥
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
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 Type 289H
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 289H Performance Curve
 1-Inch Type 289H Vent Screen Installed
70
60
50psig1D745527142
50
40psig1D745527142
40
30psig1D745527142
30
20psigD751527022
20
15psig1D751527022
10psig1D892327022
10
4psig1F825927052
1psig1F826927052
0
10
20
30
40
50
60
70
80
 0.6 Specific Gravity Gas Flow Rate
 Thousand Cubic Feet Per Hour-14 psia at 60F
 F. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
先導式安全閥
 Loading Pressure
 Inlet Pressure
 Atmospheric Pressure
 Outlet Pressure
 Pilot Operated Regulator
 Eval
 02-2019 Aspose Pty Ltd.
 Typical Performance Curve
 Pilot Operated Relief Valve(BPR)
 -10% Buildup Over Set Pressure
 -5% Bulldup Over Set Pressure
 =-Increasing
 Inlet
 Pressure
●●●Decreasing
 Inlet
 Pressure
 aro Pilot
 -90% of Maln
 ow
 Valve Flow
 tro Main
 lve Flow
 -80% of Main
 Value Flow
 Evaluation Onty. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Lild.
安全閥規格依據
·確定以下應用參數
 Maximum P1
最大壓力
Maximum allowable P22最大允許壓力
 Calculate main regulator wide-open flow
(Qmax)計算主調壓器全開流量
 -Assume no flow to downstream system
假設對下游系統沒有流量
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內部釋放
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 Type 627R
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
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 Internal Relief
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
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監視系統
 Evaluation Only.
 Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
監視系統
·串聯的2臺調壓器,同時傳感下游壓力。
任意一個調壓器出現故障后,另一臺調壓
器將繼續工作、維持下游壓力。
wide-Open- Monitor System全開監視系統
Working Monitor System工作監視系統
 -Relief Monitor System
泄壓監視系統
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全開監視系統
 Evalualion Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd
 Wide-Open Monitor System
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工作監視系統
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 Working Monitor System
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泄壓監視系統
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 Monitor Systems w/ Burp Relief
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過壓切斷
 Slam Shuts
 Evaluation Only
 F. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
CSAZ66212.4.8.5輸配系統允許的過壓保護裝置
 ASME Section VIlI Safety Relief Valves
 Pilot-loaded back-pressure regulators
 Weight-loaded relief valves
 Monitor installed in series
 Series regulation controlling within limits of
12.4.8.6
 Relief valves, internal monitors, shutoff devices
 that are an integral part of the regulator
 Liquid-seal reliefs for low-pressure systems
 DF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
為什么要用 Slam Shuts?
·優點
沒有燃氣排入大氣
在確定問題時需要操作人員干預
可以提供UPSO/OPSO(欠壓切斷和超壓切斷)保護
SCADA系統通過跳閘指示監視
允許SCADA系統遠程跳閘
·缺點
供應切斷
需要手動復位
 Evaluation Only.
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Lld.
結合切斷裝置的過壓保護方法
·單獨的切斷(UPSO/OPSO)
·具有(UPSO/OPSO)切斷功能的商用調壓器
·采用集成切斷的全開/工作監視
 Evaluation Only
 ht 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
 634M High Pressure Shut Off
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
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獨立切斷閥
 Setpoint Pressure Adjustment Locknut
 Setpoint Pressure Adjustment
 Manometric Device
 Mechanism Box
 (Sensing Unit)
 UPSO Tripping Arm
 Sensing Line
 OPSO Trigger
 Travel Indicator
 Dlaphragm
 Manual Reset Tool
 Control Setpoint Spring
 Closing Spring
 Body
 Bonnet Skirt
 Equalizer Bypass
 Eval
 Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
 District Station Using Slam Shut
 Technology
 Station design with slam
 shuts used in Ontario
 Slam shut valve
004
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
 Wide Open Monitor System with
 Slam Shut Device
 Bleed
 Restrictor M Series
 Pilot Supply
 M Series Line
 Control Line
 Pilot
 Filter Restrictor Pilot
 Pilot Supply Filter
 Hand Valve Hand Valve
 Block Valve
 Bleed
 Line
 Hand Valve
 Block
 Valve
 Control Line
D34
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 LOADING PRESSURE
 Evaluation Onty
 h Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
過壓保護類型
 Relief Working Monitor Shut off Relief
 Monitor
 Monitor
 Keeps Customer
 Yes
 Yes
 Yes
 No
 Yes
“On Line
 Public Relations
 Yes
 No
 No
 No
 Minor
 Problems Caused
 by Venting?
 Reset Required
 No
 No
 No
 Yes
 No
 After Operation
 Reduces Capacity
 No
 Yes
 Yes
 No
 Yes
 of Regulator?
 Constantly
 No
 Yes
 No
 No
 Maybe
 Working During
 Normal Operation?

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