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气体系统中的‘压力游戏’:如何掌控SPE效应

在气体钢瓶(气源)应用中,尤其是以压缩气体形式储存在钢瓶中的气体输配,比如SiH4, Ar, H2, BCL3N2O2等,调压器的SPE是一个需要关注的问题,因为随着气体的消耗,供给压力会降低。由于SPE的影响,从满瓶到空瓶的过程中,出口压力的增加可能会相当显著。而且不同型号的调压器及其设计中,SPE的差异显著,特别是在高流量调节器中更为明显。

 

例如一个XL-22调压器,其Cv0.06的入口压力衰减效应为 0.75 psig/100psig, Cv0.15的入口压力衰减效应为1.2psi/100psig。如果钢瓶瓶的压力为1950psi,而在150psi视为空瓶时。当气源压力从1950psig降至150psig时,Cv0.06XL-22的压力上升为13.5psi, Cv 0.15XL-22的压力上升为21.6psi

计算方法如下:

供给压力下降 = 1950psig(满瓶)-150psig(空瓶)= 1800psig

Cv0.06 XL-22输出压力上升 = 1800psg x 0.75psi/100psi = 13.5psig

Cv0.15 XL-22输出压力上升 = 1800psig x 1.2psi/100psi = 21.6psig

由于SPE的存在,当气源压力变化时(如从满瓶到空瓶),调节器的出口压力会有显著变化。这可能导致几个关键问题:一是出口压力的波动可能影响系统的稳定性和性能;二是在选择出口压力表或传感器时,需要考虑其能否适应这种压力变化,否则可能损坏;最后,在设置高低压警报时,必须考虑SPE引起的出口压力变化,否则可能导致误报。

 

考虑到SPE带来的诸多问题,我们如何有效地管理在钢瓶气体输配中SPE现象对供气压力的影响呢?

1. 系统设计与使用:在设计和使用气体系统时,必须充分考虑SPE对系统性能的影响。可以选择SPE较小的调节器,或者在系统中加入其他控制元件来稳定输出压力。

2. 压力表选择:选择压力表时,除了考虑其压力范围外,还应注意其精度、稳定性和耐用性。压力表的压力额定值应适应调节器的最大工作压力以及由SPE产生的额外压力。

3. 高低压警报设置:设置警报触发点时,必须根据SPE的影响调整高低压警报的阈值,以防止误报。

 

通过以上措施,可以有效地在高压压缩气体应用中管理和控制高流量调节器的供压影响。

 

在什么工况下,不需要考虑SPE的影响

 

在液化气瓶的应用中,SPE不是一个问题,比如Cl2NH3PH3N2OCO2等。气体与液相处于平衡状态,因此,在恒温条件下,它们将提供恒定的供给压力,直到所有液体完全转化为气体。也就是说,只要气瓶内还有液化气体存在,其产生的气态供给压力就是相对稳定的,不会随着气体的使用而显著降低,因此在这种情况下SPE的影响很小,可以忽略。

另外,在任何调节器入口压力相对稳定的应用中,SPE也不是需要考虑的因素。这意味着对于几乎所有的气体使用点和分配点,如VMB(阀门歧管箱)和管道应用,SPE都不是需要关注的问题。在这些应用中,由于入口压力相对稳定,调节器的出口压力也会保持稳定,不会因SPE而产生显著变化。

总的来说,当入口压力相对稳定或者应用中使用的是液化气体时,我们可以忽略SPE的影响。在其他情况下,特别是当入口压力有显著变化时,就需要考虑SPE对调节器出口压力的影响了。

 

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