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调压器和安全泄压装置

		点击数：	更新时间： 2020年12月27日
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Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
燃气调压器
·燃气供应系统的利用调压器控制其压力工况。
·调压器的作用是将燃气调至不同要求的压力。
·调压器安装位置为气源厂、分配站、贮罐站、
输配管网和用户处。
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工作原理
·当出口气量增加或入口压力降低时,燃气出口压
力降低,阀门就开大,燃气流量增加,使压力恢
复平衡状态。
·当出口气量减少或入口压力增加时,燃气出口压
力升高,使阀门开度减小,燃气流量减少,逐渐
使压力恢复到原来状态。
·不论用气量及入口压力如何变化,调压器可以通
过弹簧(或重块)的调节作用,自动地保持稳定
的压力。
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工作原理图
2
→出口
入口一
6
图1调压器工作原理
1--呼吸孔:2--重块;3--悬吊阀杆的薄膜
4--薄膜上的金属压盘:5--阀杆;6--阀芯
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调压器自调系统方块图
千扰
偏差信号
位移信号
调节作用
被调参数
给定值
传动装置
调节机构
调节对象
测量元件
测量值
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调压器的分类
·按操作方式可将压力控制设备分成两类:
(1)直接作用的气体调压器;
(2)间接作用的气体调压器或带指挥阀的气体调节
器。
·直接作用式气体调压器
·按开阀力的形式可将直接作用式气体调压器分为
下列三类:
(1)重量和杠杆负荷;
(2)弹簧负荷;
(3)压力负荷。
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调压器的分类(续)
·调压器分为直接作用式和间接作用式两种。
·直接作用式调压器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的
出口压力的变化移动调节阀门进行调节。敏感元
件就是传动装置的受力元件。使调节阀门移动的
能源是被调介质。
·在间接作用式调压器中,燃气出口压力的变化使
操纵机构(例如指挥器)动作,接通能源(可为外部
能源也分为被调介质)使调节阀门移动。间接作用
式调压器的敏感元件和传动装置的受力元件是分
开的。
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调压器的分类(续)
·按用途或使用对象可以分为区域调压器、专用调
压器及用户调压器。按进出口压力分为高高压、
高中压、高低压调压器,中中压、中低压调压器
及低低压调压器。按结构可以分为浮筒式及薄膜
式调压器,后者又可分为重块薄膜式和弹簧薄膜
式调压器。
·若调压器后的燃气压力为被调参数,则这种调压
器为后压调压器。若调压器前的压力为被调参数,
则这种调压器为前压调压器。城市燃气供应系统
通常多用后压调压器调节燃气压力。
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调压器的重要组成部分
·敏感元件膜片、布登管等,它们承受控制压力的
作用,在该膜片一面的任何压力变化将激发节流
阀动作。
·控制压力的参照部件。它可以是固定的重量、弹
簧或作用于膜片上的压力,这些力与受控压力的
作用力相干衡。打开阀的力称为“负荷”。
·在气体流动通路上的不同节流设备。这些设备由
活塞传感元件或膜片来确定其位移。节流设备可
以是提升阀、滑阀、蝶阀、游动阀或其他相似的
设备。
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用户调压器
·这种调压器适用于集
体食堂,饮食服务行
12
业,用量不大的工业
11
用户及居民点。它可
以将用户和中压或高
10
压管道直接连接起来
便于进行“楼栋调
8
压”,属于用户调压
器。
图6用户调压器
1-调节螺丝2定位压板;3-弹簧4上体:5-托盘6-下体
7-薄膜8-横轴9-阀垫:10-阀座:11体:12-导压管
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曲流式调压器
10913
是带有指挥器的间接作
用式调压器,由主调压
器及间接作用式调压器
两部分组成。
图10曲流式调压器结构及工作原理
1--外壳:2--橡胶套3--内芯;4-阀盖;5--指
挥器上壳体:6--弹簧:7--橡胶膜片:8--指挥器
下壳体:9--杆:10一芯:11--口:12--孔
口:13-阀口14-导压管入口15-环状腔室
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影响调压器通过能力的因素
·调压器的通过能力取决于阀孔的面积,阀门前后
压力降及燃气的性质。
·燃气通过调压器调节阀的节流过程中,压力损失
是由摩擦阻力及阀孔处气流方向的变化引起的。
当通过阀孔时压降不大,则燃气密度的变化可以
忽略,不考虑燃气的可压缩性;但当阀孔处压降
相当大,燃气的膨胀过程会引起密度的变化,必
须考虑燃气的可压缩性。
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调压器流量与压力的关系
当P/P1=1,Q=0
Q
当调压器出口压力慢慢降低m
b
时,即P/P1<1,则燃气流量
逐渐增加。在P,达到临界压
力P时,则燃气流量达到最
大值,此时为调压器最大流
量,也称为临界流量,用
 Pc/Pt
1.0P2/1
Qmax表示。
当调压器出口压力P低于临
界压力P时,流量世保持不
压力比(P2/P1)
/c
变,仍为最大流量,实际流
=PP1=称
量曲线按ab—c变化。
为临界压力比,
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燃气的临界压力比
2
2
k
=
)=(
 k+/
-1
k-1
P
=0.91(,)
P
k+1
·式中k—燃气的绝热指数。
·空气流经节流阀时=0.48(理论值为
0.528),空气k=1.4;
·焦炉煤气k=1.4,υ=0.528;
·天然气k=1.3,U=0.548
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调压器流量的计算
·当△P/P1≤0.08且P1<0.11MPa时,即调压器的
压力降甚小,可忽略燃气的压缩性。根据水力
阻力系数用下式表示(计算误差不大于2.5%)
·Q---燃气的流量,m3/h
F----调压器连接管的流通断面面积,cm2
·△P调压器的压力降,MPa
---燃气的密度,kg/m3
---调节机构的局部阻力系数
·P--调压器进口绝对压力,MPa
F△P
Q=509
 VE V
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可压缩流体的计算
流通能力C
5.04F
 C=
 p=1000kg/Nm3
√
△P=0.0981Ma
当△P>0.08时,且进口压力较大,应考虑燃气
的可压缩性和密度的变化则公式如下:
P△P
Qo=5260C
 poT121
k+1
(P2)(P2)k
 k P
 E=
k-1
 P2
1-
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临界状态
可以进一步简化
△PP2=(1-y)=2(1-y)
取=0.5
所以△PP2=0.25P
Q=2630Ce
√oT
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校核计算
亚临界状态,2
 >
= APP
VP'P
临界状态,
PP
≤Y
Q=0.5
P
 VAP'P:Po
选型判断依据
Q=(1.15~1.2)Qp
调压器的计算流量,应按该调压器所承担的管网计算流量的1.2倍确定。
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燃气调压站的组成
·由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及
测量仪表等组成。装有计量装置的,叫做调压计
量站。
·城市天然气门站是天然气长输管线进入城市燃气
管网的调压配气站,是城市天然气输配系统的一
个重要组成部分,是城市输配系统的气源点,其
任务是接收长输管线输送来的燃气在站内进行净
化、调压、计量、加臭、伴热、分配后,送入城
市输配管网或直接送入大用户。
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调压站的安全装置
·安全阀,包括安全切断阀和安全放散阀。
·监视器装置,两个调压器串联连接的装置。
·调压器的并联配置。
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调压站的分类及选址
·地下调压站。
·地上调压站,避开繁华街道,可设在居民区的
街坊内或广场、公园等地。力求布置在负荷中
心或接近大用户处。
·调压站为二级防火建筑,与周围建筑物之间有
安全距离要求。
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楼栋调压
·所谓楼栋调压,就是采用单独的箱式调压装置对
一幢幢楼房供气,其特点是只有中压管网在市区
延街布置,各幢楼的低压室内管道通过箱式调压
器直接与室内管网相连。这样提高了管网的输气
压力,从而节省燃气管道管材,节约基建投资,
且占地少,便于施工,运行费用低。除此之外,
这种供气系统也不会产生调压器选址困难,避免
了为保证区域调压站的建筑面积和安全距离而带
来的问题。
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楼栋调压器的特点
·结构紧凑,体积小;
·通过流量能确保用户安全用气;
·应有过流保护,避免因意外造成的泄漏而产生大
的事故,调压器上要整合低压切断阀;
·调节精度高;
·具备安全关断阀的位置显示;
·具备手动复位功能
·开关压力状态好;
·高可靠性,减少维修且简单;
·环境度温变化时,负荷能满足要求
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楼栋调压器的结构及工作原理
·楼栋调压器属于中低压用户调压器,调压器运行
时必须把入口压力限制在0.05到0.4MPa内,且应
具备如下功能:
·气体降压:把燃气从输配压力减小到用具使用压
力;
·稳压:在设备的应用范围内,保持不同的用具入
口压力基本相同;
·安全:不管燃烧器系统或设备在什么工况下,保
证下游设备的安全。
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·为了做到调压器结构紧凑,一般要缩小有效皮
膜面积,皮膜面积的大小对调节精度有一定的
影响,同时对调压器内流量也有影响。只有经
过多级降压方式才能达到缩小皮膜面积的目的,
因此楼栋调压器一般应用两级调压。同时为了
避免因意外造成的泄漏而产生大的事故,应有
过流保护。调压器在运行中可能会因质量问题、
气质不干净、管理维修不妥等原因失灵,如果
调压器进口前的压力直接送入室内管道,后果
相当严重,轻则破坏燃气表、管道,打坏用气
设施,重则酿成火灾、爆炸等恶性事故,因此
楼栋调压器要有防止超压供气的安全措施。
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手柄
 R2
 R3
 c3
入口
2
 MI
R
 P2
入口
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楼栋调压器的工况要求
·楼栋调压器不是简单的小调压器,而是几乎集
成了一个调压站的所有功能,由于楼栋调压器
比一般调压站更靠近用户且数量众多,因此对
它的要求相对更高,即它需具备高可靠性,少
维护工作,目前国内在技术要求上仍然缺乏对
它的重视。
·参考国外的技术资料,现把工况要求归纳如下:
·楼栋调压器的入口压力在0.05到0.4MPa范围内;
·调压器的通过流量在0.5%到120%正常的正常范
围内,出口压力应在设定压力的±5%的范围
内;
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·当流量达到120~150%额定流量时,调压器必
须安全切断;
·在出口压力降到最小入口压力规定值之前,天
然气必须安全切断;
·正常出口压力必须维持在比安全阀打开压力低;
·在调压器处于关闭状态或者没有手动复位时,
对于任何入口压力下,泄漏量不超过1cm3/h;
·当出口压力增加时,如果达到规定范围,安全
阀必须打开,并排放至大气;
·如果皮膜破坏,燃气首先流向通风管,如果泄
漏增加,调压器必须安全切断;
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·燃气供应突然切断时,出口压力必须维持在低
于设定压力+1kPa;
·调压器必须在没有任何压力振荡下运行,且噪
声低于50dbA;
·出口压力维持在设定压力的±10%范围内,响
应时间必须小于1秒,对于出口压力维持在设
定压力的±5%范围内,整个非稳时间必须小
于或等于2秒;
·大气温度在-20℃~+50℃内,应保证有正常的通
过能力;
·调压器复位力矩应小于3.5Nm,或者小于40N
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典型自力式调压器
 STANDARD SPRING REGULATOR
 STANDARD SPRING REGULATOR
 (WITH CONTROL LINE
 (WTTH INTERNAt CoNTROt)
 SRT POINT
 SET POINT
 ADJUSTMENT
 ADJUSTMENT
 SPRING
 UPPER
 VENT
 DIAPHRAGM
 DIAPHRAGM
 CAS
 LOWER
 DIAPHRAGM STEM SEAL
 CONROL LINE
 OPEN THROAT
 CASE
 SENSING
 OINTERNAL
 CONTROL)
 POINT CAPS
 INLET
 OUTLET
 INLET
 OUTLET
 DOWNSTREAM
 ORIFICE一
 HODY
 SOFT SEAT
 GAS FLOW
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 SET POINT
 ADJUSTMENT
 OPEN THROAT
 (INTERNAL
 CONTROL)
 INLET
 SERVICE REGULATOR
 (WTTH INTERNAL CONTROL)
 GAS FLOW
 Evaluatlion Only.
 F. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd
 2 Path Pilot Operated Regulator
 Control Line
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 LOADING PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
 Restrictor
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超压保护方法
 Evaluation Only
 DF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
超压保护方法
 External Relief Valves外部泄压阀
 Internal Relief Valves内部泄压阀
 Monitors
监控
 Slam Shuts
切断
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超压保护的目的
维持调压器下游压力达到一个安全的、
最大的值。
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最大压力的考虑因素
1.下游设备
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最大压力的考虑因素
1.下游设备
2.主调压器的低压侧
最大压力的考虑因素
1.下游设备
2.主调压器低压侧
3.管线的最大工作压力MAOP
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最大压力的考虑因素
1.下游设备
2.主调压器低压侧
3.管线的最大工作压力MAOP
4.安装规范
 Evaluation Only
 Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
CSAZ662允许采用过压保护的地方
 .4.14.1.2-Overpressure protection shall be
 installed to ensure that the maximum operating
 pressure is not exceeded by more than 10% or by
 35 kPa whichever is greater.
 12.4.8.6-For low-pressure distribution systems,
 pressures that would cause the unsafe operation
 of any connected and properly adjusted gas-
 burning equipment.
 MAOP=35 kPa+ P2
P1=1000kpa
 P2=350 kPa
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 Relief Valves
泄压阀
 Evaluation Only.
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
泄压阀
为了维持调压器下游压力到一个安全的最大值,
排放燃气到大气中的一种装置。
 Pop type
弹出型
self-operated relief valve自泄式安全阀
Pilot-operated- relief valve先导式安全阀
 Internal relief
内部释放型
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泄压示意图
 h Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
弹出性安全阀
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优点和缺点
·优点
设计简单
一成本低
·缺点
一设定点会漂移
on/FF动作
一会产生压力浪涌(不规则波动)
循环
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自泄式安全阀
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
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 Type 289H
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 289H Performance Curve
 1-Inch Type 289H Vent Screen Installed
70
60
50psig1D745527142
50
40psig1D745527142
40
30psig1D745527142
30
20psigD751527022
20
15psig1D751527022
10psig1D892327022
10
4psig1F825927052
1psig1F826927052
0
10
20
30
40
50
60
70
80
 0.6 Specific Gravity Gas Flow Rate
 Thousand Cubic Feet Per Hour-14 psia at 60F
 F. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
先导式安全阀
 Loading Pressure
 Inlet Pressure
 Atmospheric Pressure
 Outlet Pressure
 Pilot Operated Regulator
 Eval
 02-2019 Aspose Pty Ltd.
 Typical Performance Curve
 Pilot Operated Relief Valve(BPR)
 -10% Buildup Over Set Pressure
 -5% Bulldup Over Set Pressure
 =-Increasing
 Inlet
 Pressure
●●●Decreasing
 Inlet
 Pressure
 aro Pilot
 -90% of Maln
 ow
 Valve Flow
 tro Main
 lve Flow
 -80% of Main
 Value Flow
 Evaluation Onty. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Lild.
安全阀规格依据
·确定以下应用参数
 Maximum P1
最大压力
Maximum allowable P22最大允许压力
 Calculate main regulator wide-open flow
(Qmax)计算主调压器全开流量
 -Assume no flow to downstream system
假设对下游系统没有流量
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内部释放
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 Type 627R
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
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 Internal Relief
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
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监视系统
 Evaluation Only.
 Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
监视系统
·串联的2台调压器,同时传感下游压力。
任意一个调压器出现故障后,另一台调压
器将继续工作、维持下游压力。
wide-Open- Monitor System全开监视系统
Working Monitor System工作监视系统
 -Relief Monitor System
泄压监视系统
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全开监视系统
 Evalualion Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd
 Wide-Open Monitor System
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
工作监视系统
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 Working Monitor System
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泄压监视系统
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd
 Monitor Systems w/ Burp Relief
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
过压切断
 Slam Shuts
 Evaluation Only
 F. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
CSAZ66212.4.8.5输配系统允许的过压保护装置
 ASME Section VIlI Safety Relief Valves
 Pilot-loaded back-pressure regulators
 Weight-loaded relief valves
 Monitor installed in series
 Series regulation controlling within limits of
12.4.8.6
 Relief valves, internal monitors, shutoff devices
 that are an integral part of the regulator
 Liquid-seal reliefs for low-pressure systems
 DF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
为什么要用 Slam Shuts?
·优点
没有燃气排入大气
在确定问题时需要操作人员干预
可以提供UPSO/OPSO(欠压切断和超压切断)保护
SCADA系统通过跳闸指示监视
允许SCADA系统远程跳闸
·缺点
供应切断
需要手动复位
 Evaluation Only.
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Lld.
结合切断装置的过压保护方法
·单独的切断(UPSO/OPSO)
·具有(UPSO/OPSO)切断功能的商用调压器
·采用集成切断的全开/工作监视
 Evaluation Only
 ht 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
 634M High Pressure Shut Off
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 ATMOSPHERIC PRESSURE
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
独立切断阀
 Setpoint Pressure Adjustment Locknut
 Setpoint Pressure Adjustment
 Manometric Device
 Mechanism Box
 (Sensing Unit)
 UPSO Tripping Arm
 Sensing Line
 OPSO Trigger
 Travel Indicator
 Dlaphragm
 Manual Reset Tool
 Control Setpoint Spring
 Closing Spring
 Body
 Bonnet Skirt
 Equalizer Bypass
 Eval
 Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
 District Station Using Slam Shut
 Technology
 Station design with slam
 shuts used in Ontario
 Slam shut valve
004
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
 Wide Open Monitor System with
 Slam Shut Device
 Bleed
 Restrictor M Series
 Pilot Supply
 M Series Line
 Control Line
 Pilot
 Filter Restrictor Pilot
 Pilot Supply Filter
 Hand Valve Hand Valve
 Block Valve
 Bleed
 Line
 Hand Valve
 Block
 Valve
 Control Line
D34
 INLET PRESSURE
 OUTLET PRESSURE
 LOADING PRESSURE
 Evaluation Onty
 h Aspose.PDF. Capyright 2002-2019 Aspase Pty Ltd.
过压保护类型
 Relief Working Monitor Shut off Relief
 Monitor
 Monitor
 Keeps Customer
 Yes
 Yes
 Yes
 No
 Yes
“On Line
 Public Relations
 Yes
 No
 No
 No
 Minor
 Problems Caused
 by Venting?
 Reset Required
 No
 No
 No
 Yes
 No
 After Operation
 Reduces Capacity
 No
 Yes
 Yes
 No
 Yes
 of Regulator?
 Constantly
 No
 Yes
 No
 No
 Maybe
 Working During
 Normal Operation?

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