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)

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)。

1 常見調(diào)壓閥及其原理

1.1 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

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)。

1.2 自力式調(diào)壓閥

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。

2 某輸氣作業(yè)區(qū)使用問題分析

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。

3 建議

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。

[1]孫立剛,王新,劉思敏.輸氣管道站場安全閥的設(shè)置[J].2014,33(12):1363-1366.

[2]李廣群,孫立剛,毛平平等.天然氣長輸管道壓縮機(jī)站設(shè)計(jì)新技術(shù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2012,31(12):884-886,894.