● 摘要
燃气调压器是一种广泛应用于燃气输配系统的压力调节装置，其最根本任务是将上游的高压气体调压至低压气体输出，并能抵御入口压力的波动和用户管网流量的干扰，在工况发生变化时能够及时地自动控制出口压力，使其恢复稳定，保证用户燃气的正常供应，并具有一定的安全性能。由于传统的机械式调压器是基于薄膜感应的原理，其正常工作的前提是必须保持一定的进口压力，这使得机械式调压器的调压范围和通用性存在一定的局限性。而且，这种传统的机械式调压器不能纳入控制网络实现集中管理与控制。
随着对燃气调压器控制精度和管理要求的不断提高，智能燃气调压器的研发受到人们的重视。智能燃气调压器相对于以往纯机械式调压器突出的优点在于利用控制器进行压力调节，能够实现远程管理和实时监控，可以大量节省现场维护的人力物力，并且在调压性能上更加优越，可以实现精确可控调压、大流量输气等功能。本文主要研究内容如下：
1.提出并设计了智能燃气调压器的结构，主要由机械阀体、步进电机及其驱动器、传动机构、控制器和压力传感器组成，在此基础上用Solidworks对调压器进行三维建模。
2.抽取智能燃气调压器流道模型，通过FLUENT对阀内流场进行仿真，根据仿真结果分析调压器的内部流场，提出了结构改进方案，经过分析优化了智能燃气调压器的流道结构。
3.本文还通过分析小孔气体流动模型和固定容器充放气模型研究了燃气调压器的节流原理和调压原理，给出了流量估算公式，用AMESim对智能燃气调压器进行建模，进而对整个控制系统的工作原理进行分析。
4.为了提高调压器抵御上游气源压力变化和下游流量变化干扰的能力，使智能燃气调压器能适应更多工况，本文所设计的控制器利用了自适应模糊PID算法，能够使PID参数随工况变化而自动调整。通过AMESim和MATLAB联合仿真，验证了该算法的可靠性。