摘要：本文通过对不同类型的调压器的性能比较，对于不同类型调压器对输出压力的影响做了一点简单的介绍。

关键词：调压器  进气压力  出气压力
 

前言

随着燃气采暖热水炉应用的普及，人们对于采暖和生活用水的品质要求也越来越高。带有燃气比例阀的燃气采暖热水炉渐渐成为了市场的主流产品。比例阀的核心部分就是调压器，本文拟通过对不同调压器的性能对比，希望对今后燃气采暖热水炉的零件选型有所帮助。

1 调压器类型

直接型调压器

直接型调压器示意图如图一所示：

其实这就是一个力的平衡的关系，拿图一举例，等式左边可看作为一股从上往下的力，即进气压力Pi从上往下作用在阀口Ao的力加上出气压力Pu从上往下作用在膜片Am的力。这股力等于出气压力Pu由下往上作用在阀口Ao的力加上弹簧力Fm，再加上环境压力Pv由下往上作用在膜片Am的力。从等式中可以看出，使用直接型调压器的阀门的出气压力会受到进气压力变化的影响。虽然这种影响会因为Am的面积远大于Ao，因此几乎可以忽略Pi作用在Ao上的力的影响。但是在Pi变化较大时，还是会对输出压力产生一定的影响。如果忽略Pi作用在Ao的力的影响，等式整理后就得到出气压力Pu约等于弹簧力Fm除以膜片面积Am加上环境压力Pv。由于环境压力Pv在使用过程中可视为一个常数，膜片的面积也是一定的。因此出气压力的变化只和弹簧力的大小有关。我们只要设置好弹簧力就能得到我们想要的出气压力，但是当由于进气口压力发生变化，导致作用于弹簧上的力发生变化时，这部分变化的力无法得到补偿。会导致出气压力有所波动。

在用于燃气采暖热水炉的阀门中，市面上出现的绝大部分的步进电机阀门使用此类直接型调压器。

补偿型调压器

补偿型调压器示意图如图二所示：

补偿型调压器与直接型调压器的结构基本一致，其工作等式为：

由于补偿型调压器的膜片面积Am和阀口面积Ao的大小是一样的，所以抵消了进气压力Pi变化造成的影响，但是由于进气口压力不稳定而不断变化，导致作用于弹簧上的力也随之发生变化时，这部分变化的力仍无法得到补偿。补偿型调压器还是会因为进气压力的波动影响出气压力的精度。

用于燃气采暖热水炉上的日系结构的阀门通常使用补偿型调压器。

伺服型调压器

伺服型调压器示意图如图三所示：

使用伺服调压器设备的出气压力Pu等于弹簧力Fm除以膜片面积Am加上环境压力Pv。出气压力仅与弹簧力和环境压力有关，如果出气压力大于了设定的弹簧力，弹簧会被压缩，伺服阀门开度增大，伺服压力随着伺服阀门的开度增大而相应降低。随着伺服压力的降低，作用在主阀膜片上的压力也随之降低，主阀由主阀弹簧的作用，开度减小，从而降低了出气的压力，使得出气压力恢复到设定值的大小。如果出气压力小于了设定的弹簧力，弹簧会减小伺服阀门的开度，伺服压力随着伺服阀门的开度减小而相应增加。随着伺服压力的增加，作用在主阀膜片上的压力也随之增大，主阀弹簧被增大的压力压缩，使得主阀开度增加，从而增加了出气的压力，使得出气压力恢复到设定值的大小。伺服型调压器通过伺服回路可以非常精确的将出气压力控制在设定范围内。之前提及的两种调压器对于进气压力波动造成弹簧力的变化，产生无法通过调压进行补偿的情况，在伺服型调压器中得到了较好的解决。由于伺服阀的膜片远远小于主阀的膜片，伺服阀的开度变化，对于主阀来说有个放大作用。即伺服阀开度的微小变化，会使得主阀的开度有较大变化。相反，由于主阀膜片尺寸数倍于伺服阀膜片尺寸，所以弹簧力的大小变化对输出压力变化可忽略不计，即进气压力的波动导致稳压后的出气压力发生变化非常微小，几乎可以忽略不计。这使得伺服型调压器的精度和稳定性几乎不受进气压力变化的影响。

欧盟国家所生产的燃气采暖热水炉使用的阀门主要使用伺服型的调压器。

2 调压器调节能力的比较

3种调压器的调压性能比较见图四：

上图横坐标为进气压力，Pi最小，Pi最大分别代表欧标所规定的燃气压力的压力范围值。欧洲常用燃气压力范围参见表一。纵坐标为出气压力的设定值及欧标所允许的公差范围。（拿欧洲常用的G20天然气举例，公差范围为设定值的+25%，-15%范围内。）

具体公差范围请参看相关欧洲标准。

由图四性能比较来看，各类型的调压器在标准所规定的进气压力的范围内，出气压力都能维持在标准所允许的公差范围内。但是进气压力一旦超过了标准规定的进气压力范围，那么调压器的调压性能下滑很快。很难保证出气压力的稳定和准确。

3 结论

我国的燃气供给的压力并不稳定，有时供气压力的波动在标准压力的+/-50%。以标称为20mbar进气口压力的标准天然气为例，输入压力可能在10-30mbar这个范围内波动，有些地区情况会更加恶劣，上、下超限波动的情况都有，且不稳定。在这种用气的环境下，使用直接型或补偿型调压器的阀门就无法提供正确、稳定的压力给燃烧器，即便比例调节器部分的精度高，也会使得燃烧出现各种问题。因此，在燃气采暖热水炉阀门选型的时候，仅考虑输出压力的比例调节器部分的精度是不够的，关键应考虑是否能使进气压力的波动对出气口压力的影响为最小。