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流量调节阀在天然气差压式计量支路中的应用
发布时间:2021-12-13 08:33:44

  流量调节阀作为控制流体的执行组件,是一种可调试的机械节流装置.又称调节机构。调节阀的流量特性,是在调节阀两端压差保持恒定的条件下,介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间的关系。调节阀的流量特性有线性特性、等百分比特性及抛物线特性三种。从调节性能上讲,以等百分比特性为最优,其调节稳定,调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好,可根据使用场合的要求不同,挑选其中任何一种流量特性。然而在实际使用中,当调节阀选得过大或生产处于非满负荷状态时,调节阀工作在小开度,无法达到真正的特性控制,从而导致整个PID流量控制无法实现精确调节的目的。
  笔者通过对某天然气长输管道输配站流量调节阀的改造,说明如何通过“按照孔板配置参数,配装可变通径调节阀"的形式,起到控制流量,实现流量调节,防止计量超限、减少输损的目的。
一、天然气长输管道输配站存在的问题
  天然气长输管道输配站中计量系统多采用差压式流量计,流量调节阀作为输配场站差压式计量支路上的重要供气设备,在供气过程中起着流量控制.优化工艺、保护设备的作用,特别是在下游用户用气高峰时,通过对流量调节阀开度控制达到消峰填谷,确保计量系统运行在合理量程范围内的作用非常明显。
  然而在实际运行管理过程中,由于下游用户实际用气量在长输管道建设初期低于设计单位设计时的估算量,或因下游用户用气不规律,存在较大冬、夏季峰谷差及日峰谷差等原因,造成流量调节阀使用过程中仅能实现开度控制,不能实现流量给定调节,PID流量调节无法实现,给生产过程造成一定困难。
二、原因分析
  由于天然气公司在场站支路设计过程中,是依据当时的估算流量,并未考虑由于气候原因影响,下游用户存在冬、夏季峰谷差系数在3倍以上的情况,从而造成场站计量支路安装的流量调节阀阀芯选得过大,流通面积远远超过计量支路上最大孔板开孔孔径流通面积,由此在实际供过程中调节阀仅能满足高峰用气时的流量调节,且在冬季高峰用气时阀门开度仍无法实现0~100%比例控制。当生产处于非满负荷状态时,计量支路上的孔板开口孔径较小,则流量调节阀工作在小开度范围内,无法实现流量开度控制,计量支路实际流量调节仅靠孔板开口孔径控制,流量调节阀未真正发挥作用,易使流量超低限或超高限,造成计量损失。
  笔者通过分析下游用气规律及流量调节系统发现,要使流量调节阀真正起到作用,实现流量给定调节,只有通过“按照孔板配置参数,配装可变通径调节阀"的形式,配备可更换阀芯的流量调节阀,在下游用气量变化而更换孔板时,同时更换与之匹配的流量调节阀阀芯,才能确保流量调节阀阀芯流通面积始终小于孔板孔径流通面积,从而达到流量百分比控制。
三、改造应用
  通过上述分析,选择--典型无法进行流量调节的天然气分输站进行支路改造,本着控制改造成本,充分利用现有场站工艺设备的原则,改造时利用原流量调节阀配套安装的电动执行机构,重新设置其灵敏度,配备可更换阀芯的流量调节阀,加工制作与调节阀匹配的连接杆。具体改造情况如下:
  该分输站冬季高峰供气过程中,原计量支路DN100管道,孔板孔径为60.583mm,流量调节阀阀芯为100mm,开度仅能在0~70%范围内调节,流量调节阀开度在70%~100%之间调节时,计量支路流量已不随开度变化。改造过程中,将流量调节阀更换为可更换阀芯流通面积的套简导向型单座调节阀,并根据该分输站DN100管道支路在全年用气过程中孔板孔径范围在(30~70)mm之间变化的规律,配备3块通径分别为75mm.50mm.25mm的阀芯,以备在孔板孔径更换时相应更换阀芯。因改造时正处于用气高峰,现场孔板孔径为60.583mm,因此配置通径尺寸为50mm的阀芯,并设定不同阀门开度对其流量进行调节,试点数据图如图1所示。
 
  由图1可看出,当流量调节阀开度在0~100%范围内等百分比调节时,计量支路流量同时等百分比变化,有效地起到控制流量、防止流量计量超限消峰填谷的作用。
四、小结
  该天然气分输站流量调节阀支路的成功改造,充分说明下游用户在用量无法满足持续稳定流量、存在峰谷差较大的现实工况条件下,对于天然气长输管道输配站差压式计量系统,只有配备可更换阀芯的流量调节阀,在用气过程中根据在装孔板孔径配备相应阀芯,才能真正使其发挥流量控制作用,实现PID流量调节功能。

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