?十年以前去日本考察，看到過日本已經(jīng)廣泛應用的兩項燃氣安全技術(shù)。由于當時這兩項安全技術(shù)國內(nèi)還沒有應用，也沒有看到國內(nèi)文獻和資料上的介紹，并且其作用原理非常巧妙，實用性很好，所以給我留下很深印象。不過讓我感到疑惑的是，至今也沒有看到這種技術(shù)或產(chǎn)品在國內(nèi)有多少應用，沒有看到有仿制的產(chǎn)品，更沒有看到國內(nèi)文獻上的介紹，不知是什么原因(當然也可能是有，而我孤陋寡聞，不知道)。我并沒有用過這種技術(shù)或產(chǎn)品！也沒有實際的經(jīng)驗，在這里只是把當年考察留下的記憶和后來看到的日本的一些產(chǎn)品介紹結(jié)合起來，做一分析和探討，希望能給同行有所啟示和借鑒。這里不是做產(chǎn)品介紹，而是分析它的結(jié)構(gòu)和工作原理。
??? 所說的技術(shù)，一項是調(diào)壓器的一種超壓自動切斷技術(shù)；另一項是燃氣管道泄漏的一種偵測技術(shù)，都是專利技術(shù)。這兩種技術(shù)，是在日本賽山公司考察時，看到其應用情況的。
??? 一、防超壓的燃氣調(diào)壓器
??? 目前，我們的城市燃氣管網(wǎng)上，稍大一些調(diào)壓設備，一般都裝有超壓切斷裝置，并且這些切斷裝置的結(jié)構(gòu)和原理是相似的。形式上，這些切斷裝置有獨立設置的，切斷設備串聯(lián)在主調(diào)壓器前端；也有復合式的切斷裝置，與調(diào)壓器構(gòu)成一個整體設備。結(jié)構(gòu)和原理是這樣的：一個壓力感應部件、一個機械傳動和鎖定機構(gòu)和一個切斷管道的閥門；當壓力感應部件感應到調(diào)壓器輸出端的壓力超過上限，便會引發(fā)機械傳動裝置和鎖定裝置的動作，動作傳遞給閥門導致管道上的閥門關(guān)閉。這種切斷裝的一個基本特性是：一旦切斷動作發(fā)生，就不會自動恢復，必須人工到現(xiàn)場進行操作，才能復位，使切斷閥恢復到開啟狀態(tài)，才能恢復供氣。(我們現(xiàn)行的規(guī)范提倡使用這種方式的切斷裝置)
??? 這里要介紹的防超壓調(diào)壓器，其切斷裝置的結(jié)構(gòu)和原理與上述的完全不同。結(jié)構(gòu)上的不同，是切斷裝置與調(diào)壓裝置合為一體，切斷裝置與調(diào)壓器公用同一個壓力感應裝置，只是增加了用于關(guān)閉氣路的動作部件，結(jié)構(gòu)更簡單；原理上的不同，是它只是在調(diào)壓器輸出超壓時切斷氣路，限制輸出壓力持續(xù)升高，而當超壓的條件消失以后，它會自動恢復正常供氣，不需要人員到現(xiàn)場進行復位操作，超壓保護過程中不會中斷對客戶的燃氣供應。
??? 一種防超壓調(diào)壓器的外形，如圖(1)所示，看上去與普通調(diào)壓器沒有區(qū)別；內(nèi)部的主要構(gòu)造也與普通調(diào)壓器基本一樣，如圖(2)所示，只不過其中閥瓣和傳動機構(gòu)有差別。
??? 參見圖(2)，與普通調(diào)壓器不同之處在于，它內(nèi)部有兩個裝在同一閥桿上的閥瓣，并有兩個同心的閥座，右面的一個閥瓣，是工作閥瓣或主閥瓣，用于調(diào)節(jié)輸出壓力；它的左面，是防超壓閥瓣或輔助閥瓣，專門用作超壓切斷；結(jié)構(gòu)上不難看出：氣路中兩個閥瓣所構(gòu)成的兩個閥門之間呈串聯(lián)關(guān)系，只要有一道閥關(guān)閉，就會切斷氣路；在氣路走向上，先流過主閥瓣，再流過輔助閥瓣；兩個閥的關(guān)閉動作不同步，順序是主閥瓣在先，輔助閥瓣在后。
?

??? 工作原理是：正常工作狀態(tài)下，當調(diào)壓器輸出壓力達到設定供氣壓力的時，主閥瓣會自動保持一定的開啟度，以保證一定壓力和流量的氣體輸出，參見圖(3)；當用氣流量減小時，工作閥瓣就會逐漸關(guān)小，以保持輸出壓力的穩(wěn)定；當流量減小為零時，工作閥瓣就會完全關(guān)閉，抑制壓力的繼續(xù)升高，參見圖(4)；如果主閥瓣能夠完全切斷氣路，輔助閥瓣就移動不到關(guān)閉位置，處于開啟狀態(tài)，輔助閥瓣不發(fā)揮任何的作用，參見圖(4)。但，如果工作閥瓣或閥座出現(xiàn)故障(被異物墊住或變形)，導致主閥瓣的關(guān)閉不嚴，喪失關(guān)閉功能，那么當所有用戶不用氣時，管網(wǎng)內(nèi)的壓力就會持續(xù)升高，當這個異常的輸出壓力升高到設定的切斷壓力時(一般為設定出口壓力的1.25倍)，壓力感應皮膜會繼續(xù)向下移動，推動閥桿克服防超壓彈簧的彈力，使輔助閥瓣也繼續(xù)下移動，參見圖(5)，并逐漸關(guān)閉，切斷氣路，參見圖(6)。這時輸出壓力停留在設定的切斷壓力上不再升高，輔助閥瓣發(fā)揮了防止壓力持續(xù)升高的作用。只要用戶不用氣，管網(wǎng)壓力不會下降，那么這種狀態(tài)就會一直保持，參見圖(6)。
??? 當用氣端開始用氣時，供氣管道中的燃氣會逐漸流出，壓力開始逐漸下降；當輸出壓力下降到切斷壓力以下時，壓力感應膜開始向上移動，彈簧推動閥桿向上移動，帶動輔助閥瓣也向上移動，使輔助閥瓣逐漸打開；隨著供氣流量的增加，壓力感應膜會繼續(xù)向上移動，通過閥桿帶動主閥瓣也逐漸打開，進入工作狀態(tài)。這時輔助閥瓣完全停止工作，主閥瓣開始發(fā)揮調(diào)壓作用，調(diào)壓器進入了正常的工作狀態(tài)，參見圖(3)。

?

??? 這里需要特別提出的是，經(jīng)驗和實驗都證明，調(diào)壓器閥瓣或閥座密封故障導致的關(guān)閉功能喪失，只影響調(diào)壓器小流量或零流量狀態(tài)下的調(diào)壓性能，不影響正常流量下的壓力調(diào)節(jié)功能。這種切斷裝置的設計剛好利用了調(diào)壓器的這個特點。
??? 還有，正常工作狀態(tài)下防超壓閥瓣一直是常開的，閥瓣與閥座不接觸，不發(fā)生開關(guān)動作，只有在故障狀態(tài)下形成超壓時，防超壓閥瓣才發(fā)生動作，閥瓣與閥座磨損和擠壓的機會很??；相反，主閥瓣在工作狀態(tài)下，頻繁發(fā)生開關(guān)動作，磨損和擠壓很頻繁。因此，污物對防超壓閥瓣和閥座產(chǎn)生損害的的概率遠小于主閥瓣，或者說，防超壓閥瓣的故障率遠小于主閥瓣的故障率。當有一個故障原因同時作用在兩個閥瓣或閥座上時，主閥瓣會先于輔助閥瓣出現(xiàn)損壞。從輔助閥瓣的工作原理我們知道，當輔助閥瓣關(guān)閉時，輸出的壓力是高于正常供氣壓力的，這是這種調(diào)壓器使用上的一個外特征。
??? 據(jù)此，我們可以通過記錄輸出壓力，并定期觀察分析壓力記錄，就能夠發(fā)現(xiàn)主閥瓣的故障，如果出現(xiàn)了高于正常供氣壓力的記錄，就可以斷定主閥瓣已經(jīng)有故障，應及時更換了，而此時并沒有發(fā)生超壓供氣的危險。
??? 從原理和結(jié)構(gòu)上，不難看出這種切斷裝置設計上的針對性很強，主要針對調(diào)壓器主閥瓣和主閥座的故障，而導致的輸出壓力異常升高。為什么這種調(diào)節(jié)閥的設計者似乎忽略掉調(diào)壓器的其他可能故障，而把不停止供氣的切斷功能作為重要的設計目標呢？
??? 通過跟日本伊藤工機的技術(shù)人員的交流，我們找到了答案。這要從提出這種調(diào)節(jié)閥的設計需求說起。
??? 據(jù)了解，這種調(diào)壓器是由日本東京瓦斯與伊藤工機合作研制的，設計需求實際上是由東京瓦斯提出的。日本的燃氣法規(guī)有一項安全規(guī)定，一旦停止供氣，重新恢復供氣前，服務人員必須進入每家用戶，確認沒有安全問題，才能進行恢復供氣的操作。東京瓦斯城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)中調(diào)壓器數(shù)量以萬計，以前也曾使用需要人工現(xiàn)場恢復的超壓切斷裝置。由于自動關(guān)閉后入戶檢查的大量人力需求，尤其是這種情況的突發(fā)性和隨機性，讓東京瓦斯疲于應付。為了解脫這種突發(fā)性人力需求壓力，東京瓦斯提出與伊藤工機合作，尋求技術(shù)上的解決方案，從而產(chǎn)生了新型調(diào)壓器的研發(fā)需求。
??? 技術(shù)研發(fā)人員對引發(fā)自動切斷的調(diào)壓器故障原因進行了全面的分析研究，得出了這樣的結(jié)論：調(diào)壓器的故障超過80%是由燃氣中的污物和雜質(zhì)引起的；調(diào)壓器超壓切斷故障則主要是由于污物對閥瓣或閥口的作用導致的，例如污物墊在閥瓣或閥口上、閥瓣受到污物的腐蝕變形或性能改變等；而閥瓣和閥口的這類故障，只是造成調(diào)壓器的關(guān)閉壓力失常，僅影響調(diào)壓器小流量下的調(diào)壓性能，并不影響正常流量下的調(diào)壓性能；實際上超壓故障都發(fā)生在用戶不用氣或用氣量很小的情況下，正常流量情況下是不會發(fā)生超壓的。據(jù)此，產(chǎn)生了這種以防止超壓為主要功能的新型防超壓調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)原形。