摘　要：介绍液化石油气(LPG)钢瓶角阀调压器组、自闭式直立阀调压器组的结构。实验分析自闭式直立阀调压器组的调压性能，对LPG钢瓶分别配置自闭式直立阀调压器组、角阀调压器组时，3种灶具(辐射型加热面燃烧器、条状火孔燃烧器、圆火孔燃烧器)的火焰状态、热效率进行实验对比。

关键词：自闭式直立阀；  调压器；  火焰状态；  热效率

Research on Performance of Self-closing Vertical Vale Regulator Assembly for LPG Cylinders

Abstract：The structures of angle valve regulator assembly and self-closing vertical valve regulator assembly for LPG cylinders are introduced．The pressure regulation performance of self-closing vertical valve regulator assembly is analyzed experimentally．The flame status and thermal efficiency of three kinds of cooking appliances(radiant heating burner，strip fire hole burner and round hole burner)are compared experimentally when LPG cylinders are respectively equipped with self-closing vertical valve regulator assembly and angle valve regulator assembly．

Keywords：self-closing vertical valve；regulator；flame status；thermal efficiency

据统计，我国现有LPG钢瓶保有量在1×10⁸只左右。由于一些城镇瓶装液化石油气市场管理混乱，非法、违规充装现象严重，LPG钢瓶的充装质量难以保证，增大了LPG钢瓶使用的安全隐患。

配置自闭式直立阀(以下简称直立阀)的LPG钢瓶可有效控制钢瓶的非法灌装、倒气行为，是提高用户使用安全性，减少事故发生的有效手段。本文对LPG钢瓶自闭式直立阀调压器组性能进行实验研究。

1　阀门调压器组结构及特点

①角阀调压器组^[1-2]

角阀带有手轮，顺时针转动可关闭角阀，角阀结构见图1，与角阀配合的调压器外形见图2。

②直立阀调压器组

直立阀结构见图3，直立阀调压器组工作状态见图4。与角阀相比，直立阀无外部手动开关，借助内部弹簧与钢瓶内压自动关闭。直立阀通常处于自动关闭状态，只有装上调压器，并打开开关，直立阀才能开启。

直立阀的开关由阀芯上下动作实现，密封面无相对运动，无磨损，密闭性好，使用寿命长。而角阀由于手轮经常动作，往往导致密封元件的磨损，从而出现漏气现象。直立阀靠调压器顶针开启，遇到火灾时，顶针迅速熔化，阀芯自动锁闭，避免泄漏。而配置角阀的钢瓶，在发生火灾时，伴随着LPG的喷出，火灾加剧，进而引发爆燃。直立阀自带压力保护装置(安全释放阀)，当钢瓶出现超压时，安全释放阀自动泄压。

2　实验设计

①实验目的

研究分析直立阀调压器组的调压性能，比较两种阀门调压器组对灶具燃烧器火焰状态、灶具热效率的影响。

②实验系统

实验系统见图5，由LPG钢瓶、燃气表、温度计、压力表、灶具等组成。LPG钢瓶：分别配置直立阀调压器组、角阀调压器组的LPG钢瓶(以下分别简称直立阀钢瓶、角阀钢瓶)。灶具：灶具A，额定热负荷为3.5kW，燃烧器为辐射型加热面；灶具B，额定热负荷为4.0kW，燃烧器为条形火孔；灶具C，额定热负荷为3.4kW，燃烧器为圆形火孔。3种灶具的燃烧器外形见图6。

3　实验结果与分析

①直立阀调压器组的调压性能

直立阀调压器组设定出口压力为2.8kPa，实验分别在3种钢瓶内压(分别为1.20、0.50、0.03MPa)条件下进行，在不同燃气耗量下，读取调压器出口压力(压力表读数)。由实验结果可知，在3种钢瓶内压条件下，直立阀钢瓶的出口压力波动范围为2.70～3.93kPa，符合CJ 50—2008《瓶装液化石油气调压器》第6．1节的规定。

②燃烧器火焰状态

将在LPG钢瓶满瓶条件(钢瓶压力为1.2MPa)下，角阀钢瓶调压器调至中间压力(对应调压器中间刻度)时角阀调压器组出口压力作为参照，选取直立阀钢瓶合适内压，使得直立阀调压器组出口压力与角阀调压器组出口压力保持基本一致。在以上条件下，分别观察以直立阀钢瓶、角阀钢瓶为气源时3种灶具燃烧器的火焰状态。

由直立阀调压器组的调压性能实验可知，当钢瓶内压为0.03MPa时，直立阀调压器组的出口压力与角阀调压器组调至中间压力时的出口压力(基本稳定在2.99kPa)基本一致。因此，选定在以上条件下进行实验。

由实验结果可知，灶具A、C燃烧器的火焰状态基本相同，但灶具B燃烧器的火焰状态区别较大，见图7。由图7可知，配置直立阀调压器组时，燃烧器火焰较弱；配置角阀调压器组时，火焰为淡蓝色，表明燃烧充分，且火焰有向上的冲力。由此可知，在实验条件接近的情况下，配置角阀调压器组时，灶具B燃烧器的火焰状态更好。

分析原因，灶具B燃烧器的条形火孔倾斜布置，使得可燃气体混合物在燃烧器出口后与空气进行二次混合，并对火焰有旋流作用。由于直立阀调压器组与角阀调压器组结构不同，导致这两种阀门调压器组出口的LPG流态存在差异，进而对燃烧器火焰状态产生影响。对于灶具A、C，LPG与空气的混合完全在燃烧器出口前进行，在出口后不再混合，因此调压器出口的LPG流态对火焰的影响很小。

③灶具热效率

以直立阀钢瓶作为气源的实验方法为：选取钢瓶内压为0.03MPa，进行灶具热效率实验。待灶具燃烧稳定后，将盛装一定水的铝锅放于灶具上，待水温升至高于初始温度5℃时，开始搅拌，并计量燃气耗量。待水温比初始温度高30℃时，关闭灶具。实验数据经过计算，可以得到灶具的热效率^[3]。以角阀钢瓶作为气源的实验方法为：在LPG钢瓶满瓶条件下，分别将调压器调至最大压力(对应调压器最大刻度)、中间压力、最小压力(对应调压器最小刻度)进行实验，实验方法与以直立阀钢瓶作为气源的实验方法相同。两种实验条件下灶具A～C热效率随调压器出口压力的变化见图8。

由图8可知，无论LPG钢瓶配置何种阀门调压器组，灶具热效率均大于54％。对于灶具B，比较直立阀调压器组实验条件(调压器出口压力为2.85kPa)与角阀调压器组实验条件(调压器出口压力为2.99kPa)下的实验数据，前者的热效率低于后者约10％，这与灶具燃烧器火焰状态实验得到的结果吻合。对于灶具A、C，当直立阀调压器组出口压力与角阀调压器组出口压力基本一致的情况下，灶具的热效率非常接近。

4　结论

①直立阀调压器组的调压性能符合CJ 50—2008的规定。

②LPG在直立阀调压器组出口的流态变化，对燃烧器为条形火孔灶具的火焰状态及热效率影响较大。

参考文献：

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本文作者：高贵凤  崔永章  朱建宾  李美玲

作者单位：山东建筑大学

  华润燃气(郑州)市政设计研究院有限公司

  上海理工大学