?十年以前去日本考察，看到過日本已經廣泛應用的兩項燃氣安全技術。由于當時這兩項安全技術國內還沒有應用，也沒有看到國內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或產品在國內有多少應用，沒有看到有仿制的產品，更沒有看到國內文獻上的介紹，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或產品！也沒有實際的經驗，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品介紹結合起來，做一分析和探討，希望能給同行有所啟示和借鑒。這里不是做產品介紹，而是分析它的結構和工作原理。
??? 所說的技術，一項是調壓器的一種超壓自動切斷技術；另一項是燃氣管道泄漏的一種偵測技術，都是專利技術。這兩種技術，是在日本賽山公司考察時，看到其應用情況的。
??? 一、防超壓的燃氣調壓器
??? 目前，我們的城市燃氣管網上，稍大一些調壓設備，一般都裝有超壓切斷裝置，并且這些切斷裝置的結構和原理是相似的。形式上，這些切斷裝置有獨立設置的，切斷設備串聯(lián)在主調壓器前端；也有復合式的切斷裝置，與調壓器構成一個整體設備。結構和原理是這樣的：一個壓力感應部件、一個機械傳動和鎖定機構和一個切斷管道的閥門；當壓力感應部件感應到調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壓器，其切斷裝置的結構和原理與上述的完全不同。結構上的不同，是切斷裝置與調壓裝置合為一體，切斷裝置與調壓器公用同一個壓力感應裝置，只是增加了用于關閉氣路的動作部件，結構更簡單；原理上的不同，是它只是在調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。
??? 一種防超壓調壓器的外形，如圖(1)所示，看上去與普通調壓器沒有區(qū)別；內部的主要構造也與普通調壓器基本一樣，如圖(2)所示，只不過其中閥瓣和傳動機構有差別。
??? 參見圖(2)，與普通調壓器不同之處在于，它內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；結構上不難看出：氣路中兩個閥瓣所構成的兩個閥門之間呈串聯(lián)關系，只要有一道閥關閉，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；兩個閥的關閉動作不同步，順序是主閥瓣在先，輔助閥瓣在后。
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??? 工作原理是：正常工作狀態(tài)下，當調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故障(被異物墊住或變形)，導致主閥瓣的關閉不嚴，喪失關閉功能，那么當所有用戶不用氣時，管網內的壓力就會持續(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)揮調壓作用，調壓器進入了正常的工作狀態(tài)，參見圖(3)。

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??? 這里需要特別提出的是，經驗和實驗都證明，調壓器閥瓣或閥座密封故障導致的關閉功能喪失，只影響調壓器小流量或零流量狀態(tài)下的調壓性能，不影響正常流量下的壓力調節(jié)功能。這種切斷裝置的設計剛好利用了調壓器的這個特點。
??? 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?。幌喾?，主閥瓣在工作狀態(tài)下，頻繁發(fā)生開關動作，磨損和擠壓很頻繁。因此，污物對防超壓閥瓣和閥座產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損壞。從輔助閥瓣的工作原理我們知道，當輔助閥瓣關閉時，輸出的壓力是高于正常供氣壓力的，這是這種調壓器使用上的一個外特征。
??? 據此，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)現主閥瓣的故障，如果出現了高于正常供氣壓力的記錄，就可以斷定主閥瓣已經有故障，應及時更換了，而此時并沒有發(fā)生超壓供氣的危險。
??? 從原理和結構上，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。為什么這種調節(jié)閥的設計者似乎忽略掉調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人員的交流，我們找到了答案。這要從提出這種調節(jié)閥的設計需求說起。
??? 據了解，這種調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系統(tǒng)中調壓器數量以萬計，以前也曾使用需要人工現場恢復的超壓切斷裝置。由于自動關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，尋求技術上的解決方案，從而產生了新型調壓器的研發(fā)需求。
??? 技術研發(fā)人員對引發(fā)自動切斷的調壓器故障原因進行了全面的分析研究，得出了這樣的結論：調壓器的故障超過80%是由燃氣中的污物和雜質引起的；調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，只是造成調壓器的關閉壓力失常，僅影響調壓器小流量下的調壓性能，并不影響正常流量下的調壓性能；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。據此，產生了這種以防止超壓為主要功能的新型防超壓調壓器的結構原形。