任艷輝 蒙穎(中國石油西南油氣田公司川東北氣礦,四川 達(dá)州 635000)
某輸氣站場相關(guān)調(diào)節(jié)閥及調(diào)壓閥常見故障分析
任艷輝 蒙穎(中國石油西南油氣田公司川東北氣礦,四川 達(dá)州 635000)
為解決輸氣站場相關(guān)調(diào)節(jié)閥和調(diào)壓閥在使用過程中出現(xiàn)的問題,以西南油氣田分公司某輸氣作業(yè)區(qū)為例,對(duì)兩種閥門的結(jié)構(gòu)原理及其在使用過程中存在的問題進(jìn)行分析,并提出了針對(duì)性的解決辦法。
調(diào)節(jié)閥;調(diào)壓閥;故障;輸氣站
調(diào)壓系統(tǒng)在天然氣輸送系統(tǒng)中具有重要作用,既可保證系統(tǒng)下游安全,又可實(shí)現(xiàn)供氣的連續(xù)性、可靠性。調(diào)壓系統(tǒng)可以將壓力穩(wěn)定在特定范圍,還可滿足下游供氣量需求。調(diào)壓器是調(diào)壓系統(tǒng)的一個(gè)重要部件,其可實(shí)現(xiàn)局部的阻力改變。具體而言指的是將節(jié)流面積改變,使流速、流體相關(guān)功能變化,實(shí)現(xiàn)壓力損失的不同,進(jìn)而降壓。此后通過調(diào)節(jié)、控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)閥后壓力保持相對(duì)恒定。為明確輸氣站場不同閥門的使用情況,以某輸氣站為例,從閥門結(jié)構(gòu)、原理著手,分析了當(dāng)前存在的問題及其原因,為今后閥門的選擇提供依據(jù)。
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成部分包括:電動(dòng)執(zhí)行器、執(zhí)行器與閥門間連接件、閥門部件。閥芯為閥門部件的核心,其原理為將閥桿和電動(dòng)執(zhí)行器相連,控制系統(tǒng)控制電動(dòng)執(zhí)行器的傳輸信號(hào)而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前閥位和執(zhí)行器的閥門定位器比較可知,若在死區(qū)外,通過執(zhí)行命令實(shí)現(xiàn)節(jié)流口開度改變,最終調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和其他相比,具有廣泛動(dòng)力源、操作方便和迅速等優(yōu)點(diǎn)。
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行過程包括:當(dāng)管道流體參數(shù)(如流量、壓力)出現(xiàn)變化,這些參數(shù)經(jīng)過PID計(jì)算,將模擬電流信號(hào)(4-20mA)傳遞給RTU上位機(jī),然后在通過偏差信號(hào)(4-20mA)傳給電動(dòng)執(zhí)行器,壓力和流量開度的控制可以通過調(diào)節(jié)閥閥桿內(nèi)信號(hào)實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。
自力式調(diào)壓閥(FL系列)可分兩部分。第一部分為調(diào)壓器,主要由閥芯、固定閥座、皮膜(和彈簧連接)等組成,在平衡狀態(tài)下,下游壓力P2(通過導(dǎo)壓管進(jìn)入到低壓閥腔)與皮膜連接的彈簧壓力PM同負(fù)載壓力PV(上游壓力P1通過指揮器的調(diào)節(jié)后進(jìn)入到高壓閥腔)相平衡;第二部分為控制指揮器,在使用自力式調(diào)壓閥時(shí)要對(duì)調(diào)壓器進(jìn)行出口壓力設(shè)定,就是通過調(diào)整螺絲G,使指揮器彈簧MS的壓縮程度發(fā)生改變,從而設(shè)定出口壓力。
其控制過程可概況為當(dāng)外界給出一個(gè)干擾信號(hào)(用氣量和進(jìn)口壓力的改變),則被調(diào)參數(shù)(出口壓力)發(fā)生變化,傳給測量元件,測量元件發(fā)出一個(gè)信號(hào)和給定值進(jìn)行比較,得到偏差信號(hào),并被送給傳動(dòng)裝置,傳動(dòng)裝置根據(jù)偏差信號(hào)發(fā)出位移信號(hào)送至調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),使閥門動(dòng)作起來,調(diào)節(jié)對(duì)象輸出一個(gè)調(diào)節(jié)作用信號(hào)克服干擾作用的影響。
某輸氣站在建站時(shí),在對(duì)川中的供氣管路上使用的DN80電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由FISHER調(diào)節(jié)閥和BIFFI調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行器組合而成。在實(shí)際使用中,當(dāng)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)功能時(shí),執(zhí)行器反復(fù)動(dòng)作發(fā)生震蕩,系統(tǒng)無法正常工作。主要有以下原因:
(1)根據(jù)FISHER調(diào)節(jié)閥的最佳流量控制曲線,閥的開度應(yīng)在40%至90%范圍內(nèi)調(diào)節(jié),如果總讓調(diào)節(jié)閥在小開度范圍內(nèi)工作,氣蝕、沖蝕會(huì)損壞閥芯,縮短調(diào)節(jié)閥壽命。此外,小開度使流速加快,噪音增大。
(2)由于民用氣存在波峰和波谷,而工況要求在滿足流量的同時(shí)壓力恒定最重要,由于南充站調(diào)節(jié)閥選型過大造成系統(tǒng)不能正常工作,而恒定壓力恰恰是自力式調(diào)壓閥的優(yōu)勢。
(3)單就功能而言,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要用于長輸管道的介質(zhì)壓力及大流量調(diào)節(jié),自力式調(diào)壓閥用于相對(duì)流量較小的介質(zhì)壓力調(diào)定。
同時(shí),在該輸氣區(qū)還使用了三臺(tái)DN150的塔塔里尼自力式調(diào)壓閥調(diào)壓,使用過程中由于P2+PM>PV時(shí),閥芯將移向固定閥座的位置,開度減小,流量減小。分析原因如下:
①當(dāng)管徑一定時(shí),壓差影響流速的大小,而流速的大小關(guān)系到流量的大小,對(duì)于氣體來講,壓力的提高使得同樣的管道在流過同樣標(biāo)方氣體的時(shí)候,真正的流速下降了,因此對(duì)于氣體來講,流量和壓力是有關(guān)系的。當(dāng)輸氣線壓力愈接近設(shè)計(jì)壓力,用自力式調(diào)壓閥調(diào)節(jié)流量將愈困難,這恰恰是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的優(yōu)勢。
②如果要用自力式調(diào)壓閥保證流量的滿足必須減小壓差,勢必再增加一至二級(jí)調(diào)壓,這就使投資成本增加,場地施工難度增大。而調(diào)節(jié)閥可以任意設(shè)定其開度滿足流量需求。
分析該輸氣站常電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和自力式調(diào)壓閥的使用情況,認(rèn)為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有明顯優(yōu)勢,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥替換自力式調(diào)壓閥是較好的措施。其原因與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度具有較好的調(diào)節(jié)性有關(guān)。
實(shí)際生產(chǎn)過程中,若壓差和流量均較大,則電動(dòng)調(diào)節(jié)閥最適宜;恒定壓力的情況最好選用自力式調(diào)壓閥;工況最大流量的確定關(guān)系到調(diào)節(jié)閥的選型,調(diào)節(jié)閥Cv值一般取值為1.1-1.15倍工況最大流量,考慮到降噪因數(shù),選用迷宮籠式調(diào)節(jié)閥是很好的選擇。
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