輸配場站調(diào)壓器運(yùn)行質(zhì)量分析與評價

付國強(qiáng)

新疆燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司天然氣輸配分公司　（新疆　烏魯木齊　830013）

天然氣場站是連接城市各級燃?xì)夤芫W(wǎng)的重要紐帶，城市門站負(fù)責(zé)接收氣源，經(jīng)過過濾、計(jì)量、加臭等工藝后，再進(jìn)行調(diào)壓輸送到下一級管網(wǎng)的連接點(diǎn)即城市區(qū)域調(diào)壓站。而城市調(diào)壓站接收氣源，再進(jìn)一步過濾、計(jì)量，調(diào)壓輸送到中壓管網(wǎng)中，最后再進(jìn)一步降壓通過低壓管網(wǎng)輸送至各類用戶。因此，調(diào)壓器在整個輸送過程中顯得尤為重要。調(diào)壓器的基本功能是在將系統(tǒng)壓力維持在某一可接受范圍內(nèi)的同時還必須滿足下游的流量要求。當(dāng)流速較低時，調(diào)壓器閥瓣靠近閥座縮小通道以限制流量。當(dāng)需求流量增加時閥瓣遠(yuǎn)離閥座增加其打開程度以增大流量。在理想狀態(tài)下調(diào)壓器應(yīng)能夠在輸送所需流量的同時，提供恒定的下游所需壓力。

從流體力學(xué)的觀點(diǎn)看，調(diào)壓器是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件即通過改變節(jié)流面積使流速及流體的動能改變造成不同的壓力損失從而達(dá)到減壓的目的。最主要的功能是保證天然氣在使用時具有穩(wěn)定的壓力，從而保證燃?xì)庥镁吣軌虻玫椒€(wěn)定的燃?xì)馀c空氣比例。當(dāng)調(diào)壓器發(fā)生故障時能夠限制下游壓力在安全范圍內(nèi)，最終目的是在燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)中能夠?qū)怏w壓力降低并穩(wěn)定在一個使氣體得到安全、經(jīng)濟(jì)、高效利用的使用狀態(tài)。

從工況參數(shù)、節(jié)流效應(yīng)、氣質(zhì)組分中的雜質(zhì)等因素綜合考慮并分析了與運(yùn)行質(zhì)量之間的相互關(guān)系，進(jìn)而探索建立故障預(yù)警機(jī)制。從而為提高運(yùn)行質(zhì)量和降低運(yùn)行風(fēng)險提供控制方法。隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，調(diào)壓器技術(shù)已從傳統(tǒng)化向智能化方向發(fā)展，極大地提高了調(diào)壓器運(yùn)行質(zhì)量和效率。

1　場站調(diào)壓器的種類、基本組成、結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)操作原理將調(diào)壓器可分為直接作用（自力）式和間接作用（指揮器操縱）式兩大類。調(diào)壓器主要是由敏感元件、控制元件、執(zhí)行元件、信號元件和閥門組成的調(diào)壓裝置。直接作用（自力）式調(diào)壓器的基本原理是執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作所使用的全部能量是直接通過敏感元件經(jīng)由被調(diào)介質(zhì)提供。間接作用（指揮器操縱）式的基本原理是將敏感元件的輸出信號加以放大使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，而傳感器放大輸出信號的能量源于被調(diào)介質(zhì)或外供介質(zhì)。將輸配部分場站使用的調(diào)壓設(shè)備列舉如下（表1）。

2　輸配場站調(diào)壓器的性能對比

調(diào)壓器的技術(shù)特性主要包括流量（阻力）特性和靜特性。調(diào)壓器通過氣體的流通能力，通常用流量系數(shù)Cg來反映其流量（阻力）特性，當(dāng)進(jìn)口溫度不變時，調(diào)壓器的流量特性處在臨界狀態(tài)，體積流量僅與進(jìn)口絕對壓力成正比；當(dāng)調(diào)壓器的流量特性處在亞臨界狀態(tài)，體積流量取決于進(jìn)口和出口的絕對壓力[1]。在實(shí)際工程應(yīng)用中調(diào)壓器的通過能力及其調(diào)節(jié)特性很難用理論方法確定，因此一般按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0.101 MPa，273.16 K）對調(diào)壓器進(jìn)行靜特性試驗(yàn)，從而得到出口壓力P2隨進(jìn)口壓力P1和流量q之間變化的關(guān)系曲線圖[1]，如圖1所示。

表1　輸配部分場站使用的調(diào)壓器統(tǒng)計(jì)表

圖1　調(diào)壓器靜特性曲線

根據(jù)GB 27790—2011《城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器》中規(guī)定的方法進(jìn)行分析，得到了調(diào)壓器的靜特性指標(biāo)為：穩(wěn)壓精度（A）、穩(wěn)壓精度等級（Ac）、關(guān)閉壓力（Pb）、關(guān)閉壓力等級（SG）、關(guān)閉壓力區(qū)，關(guān)閉壓力區(qū)等級（Sz）[2]。

根據(jù)輸配場站目前使用的不同種類調(diào)壓器，對調(diào)壓器結(jié)構(gòu)材質(zhì)及適用范圍進(jìn)行對比（表2）。

由以上對比可知：

1）Reval182、Reflux819、Aperflux851 三種不同型號的調(diào)壓器結(jié)構(gòu)材質(zhì)、功能特點(diǎn)也基本一致，只是工作原理和適用范圍不同。該系列產(chǎn)品具有流通能力大、調(diào)壓精度高，壓力設(shè)定范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，也存在受節(jié)流效應(yīng)影響大、指揮器易堵塞等缺點(diǎn)。因此在實(shí)際使用中應(yīng)注意：①流經(jīng)調(diào)壓器進(jìn)口處的氣體必須是經(jīng)過濾后除去雜質(zhì)的氣體；②在調(diào)壓器預(yù)調(diào)器進(jìn)口處需安裝冷凝物收集和排污系統(tǒng)；③為了確保壓力信號的采集，必須在調(diào)壓器出口和下游的取壓點(diǎn)之間，要有一段大于等于4倍出口管徑的直管段，取壓點(diǎn)之后要有一段大于等于2倍出口管徑的直管段。

2）PL200系列調(diào)壓器具有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，如位移傳感器可將閥位的開度進(jìn)行遠(yuǎn)傳至站控系統(tǒng)；指揮器電加熱器防止指揮器閥口處結(jié)冰而導(dǎo)致調(diào)壓性能失效。具有調(diào)壓精度高，壓力調(diào)節(jié)范圍寬，流通能力大，指揮器不易被凍堵等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢，維護(hù)成本高。在實(shí)際使用中應(yīng)注意：①流經(jīng)調(diào)壓器進(jìn)口處的氣體必須是經(jīng)過濾后除去雜質(zhì)的氣體；②高于調(diào)壓器壓力設(shè)定的下游壓力可能會損壞皮膜等密封件及其他內(nèi)部組件。

3）EZR和FL兩種不同系列的調(diào)壓器工作原理不同，基本組成結(jié)構(gòu)也不相同。EZR型調(diào)壓器屬于曲流式結(jié)構(gòu)，精度高，抗碎屑能力強(qiáng)，易維修等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是切斷閥須單獨(dú)配置，增加成本。FL型調(diào)壓器屬軸流式結(jié)構(gòu)，具有更大的流通能力，低差壓，高強(qiáng)度的調(diào)壓主膜片技術(shù)承受更高差壓等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是切斷閥需單獨(dú)配置，增加成本，易發(fā)生凍堵。在使用中應(yīng)注意：①控制好上下游壓差，減小壓力波動的沖擊造成內(nèi)部組件的損傷；②定期維護(hù)保養(yǎng)。

表2　調(diào)壓器性能對比

3　調(diào)壓器故障與運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)系

調(diào)壓器會因工況參數(shù)、節(jié)流效應(yīng)、氣體雜質(zhì)、噪聲、調(diào)壓器本身的特性等因素的影響而發(fā)生故障，根據(jù)對以上因素的分析討論，結(jié)合輸配場站運(yùn)行實(shí)際及歷年調(diào)壓器故障維修數(shù)量統(tǒng)計(jì)，進(jìn)一步分析調(diào)壓器故障與運(yùn)行質(zhì)量的預(yù)警控制方法。列舉了2014—2016年間冬季主要場站故障數(shù)量對比（表3），從而為建立有效的故障預(yù)警提供依據(jù)。

通過工況參數(shù)、節(jié)流效應(yīng)、氣體雜質(zhì)、噪聲及調(diào)壓器本身性能對調(diào)壓器運(yùn)行質(zhì)量的影響評估，結(jié)合表中對主要場站故障的描述，每一個場站的故障因素都可通過從這幾個因素進(jìn)行分析。如配氣站、新醫(yī)路、金沙江等場站受到氣體雜質(zhì)的影響因素較多，儲配站的調(diào)壓器受流速沖擊、雜質(zhì)、設(shè)備本身部件性能的影響而發(fā)生故障。因此針對場站不同的調(diào)壓器故障類型制定針對性的故障預(yù)警很有必要。如從調(diào)壓器的性能入手，通過在低溫條件下的運(yùn)行，分析調(diào)壓器內(nèi)部零件的使用條件，故障發(fā)生的周期和時段；從上下游壓差的變化，分析調(diào)壓器發(fā)生故障的周期。

表3　2014—2016年冬季主要場站調(diào)壓器故障統(tǒng)計(jì)

4　調(diào)壓器本身性能等與運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)系

以工況參數(shù)、節(jié)流效應(yīng)、氣體雜質(zhì)、調(diào)壓器特性為參考因素，作為變量因子，運(yùn)行質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù)。分別用x、y、z、u表示工況參數(shù)，節(jié)流效應(yīng)、氣體雜質(zhì)、調(diào)壓器特性，用F表示運(yùn)行質(zhì)量。通過建立函數(shù)關(guān)系來進(jìn)行評價運(yùn)行質(zhì)量。則定義 F=(x、y、z、u)，而工況參數(shù)、節(jié)流效應(yīng)、氣體雜質(zhì)、調(diào)壓器特性對運(yùn)行質(zhì)量的影響定義為差異化影響變化因子，即用分別表示工況參數(shù)、節(jié)流效應(yīng)、氣體雜質(zhì)、調(diào)壓器特性對運(yùn)行質(zhì)量的差異化影響的變化因子。

4.1　工況參數(shù)的影響及評價

4.1.1工況參數(shù)的影響

工況參數(shù)主要從壓力設(shè)定及氣體流量兩個因素考慮：①當(dāng)出口壓力設(shè)定過低時，天然氣在閥芯與閥座閉合處的差壓增大。當(dāng)氣體中含有雜質(zhì)時，會加速沖擊閥芯和閥座，降低閥芯和閥座的關(guān)閉性能[3-4]。當(dāng)用氣量較低時或不用氣時，調(diào)壓器不能完全關(guān)閉，易造成調(diào)壓器超壓切斷。②當(dāng)出口壓力設(shè)定較高時，使得調(diào)壓器出口壓力設(shè)定值過于接近安全保護(hù)的切斷壓力，當(dāng)調(diào)壓器調(diào)壓精度不高或流量波動較大時，出現(xiàn)切斷閥切斷故障。③當(dāng)流量突然發(fā)生變化時，流速也發(fā)生變化。由于受到附加壓力的沖擊，調(diào)壓器切斷閥膜片處產(chǎn)生附加作用力和沖擊，很容易使切斷閥切斷，甚至使切斷閥拉桿因彎曲變形而發(fā)生斷裂。流速增大，使管道振動頻率增加，也極易造成切斷閥因脫扣而非超壓切斷。此種情況在獨(dú)立管網(wǎng)供應(yīng)系統(tǒng)或直供用戶經(jīng)常出現(xiàn)。

4.1.2工況參數(shù)對運(yùn)行質(zhì)量影響的評價

用p、q表示壓力及流量，而工況參數(shù)暫定義為壓力和流量的函數(shù)，即可表示為x=（p、q），對工況參數(shù)的影響因子分別表示為。則此時不考慮節(jié)流效應(yīng)、氣體雜質(zhì)、調(diào)壓器特性差異化影響的因素，只考慮調(diào)壓器運(yùn)行質(zhì)量受工況參數(shù)的影響，則有F=x（p、q），于是對運(yùn)行質(zhì)量的影響用式（1）[5]表示。

4.2　節(jié)流效應(yīng)的影響及評價

4.2.1天然氣進(jìn)調(diào)壓器后的出口溫度的計(jì)算

天然氣經(jīng)過調(diào)壓器時，會產(chǎn)生焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)，導(dǎo)致天然氣溫度降低。調(diào)壓器后的低溫程度與調(diào)壓器前后壓降及調(diào)壓器前端天然氣的進(jìn)口溫度有關(guān)。天然氣經(jīng)過調(diào)壓器后的溫度可以用（2）式進(jìn)行估算[3]。一般壓力每降低0.1 MPa，溫度降低0.4～0.5℃。

式中：T1、T2為調(diào)壓器前后的溫度，K；α 為修正系數(shù)，一般取 0.8～0.9；P1為調(diào)壓器進(jìn)口壓力，MPa；P2為調(diào)壓器出口壓力，MPa；K為絕熱指數(shù)，一般天然氣取 1.2～1.4。

4.2.2天然氣的絕熱節(jié)流系數(shù)的計(jì)算

絕熱節(jié)流的溫度效應(yīng)與氣體性質(zhì)有關(guān)，也與氣體所處的狀態(tài)有關(guān)。絕熱節(jié)流效應(yīng)常用溫度下降的數(shù)值與壓力下降的數(shù)值的比值表示。用

式中：μj-t為節(jié)流系數(shù)，K/Pa；T1為天然氣初始溫度，K；T2為節(jié)流后的溫度，K；P1為天然氣初始壓力，MPa；P2為節(jié)流后的壓力，MPa。

天然氣節(jié)流后，壓力降低，溫度降低，節(jié)流系數(shù)為正值，節(jié)流效應(yīng)為冷效應(yīng)。實(shí)際運(yùn)行中節(jié)流效應(yīng)對設(shè)備運(yùn)行有很多影響：①如果溫度降低過多時，當(dāng)溫度低于天然氣的露點(diǎn)溫度時，會使管路、調(diào)壓器外表面結(jié)霜，如天然氣中含水量高時，易形成天然氣水合物，導(dǎo)致在調(diào)壓器閥口處或指揮器的導(dǎo)壓管處發(fā)生冰堵現(xiàn)象，造成調(diào)壓器故障發(fā)生，從而運(yùn)行受阻，影響供氣。②若調(diào)壓器長期在低溫下運(yùn)行，容易造成調(diào)壓器橡膠密封件受損，縮短使用壽命。③若調(diào)壓器后的埋地管道土壤含水率較高，管道溫度較低時，極易造成埋地管道局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致管道發(fā)生變形或漲裂管道，從而引發(fā)管道安全事故。表示為節(jié)流系數(shù)，其物理意義為下降單位壓力時溫度的變化值，它隨溫度、壓力的變化而變化。當(dāng)μj-t＜0時，產(chǎn)生熱效應(yīng)；μj-t＞0 時，產(chǎn)生冷效應(yīng)；當(dāng) μj-t=0 時，產(chǎn)生零效應(yīng)[5]。而實(shí)際應(yīng)用中天然氣的平均節(jié)流系數(shù)可采用查圖計(jì)算法和數(shù)學(xué)函數(shù)公式計(jì)算法兩種方法進(jìn)行計(jì)算。公式（3）為查圖計(jì)算法的公式[6]。

4.2.3節(jié)流效應(yīng)對運(yùn)行質(zhì)量影響的評價

根據(jù)以上分析，節(jié)流效應(yīng)(記作y）受天然氣進(jìn)口溫度T1，調(diào)壓器進(jìn)出口壓力降的影響。為了分析方便，將進(jìn)出口壓力比值記作M，進(jìn)口溫度用t代替。定義運(yùn)行質(zhì)量只受節(jié)流效應(yīng)的影響，則有F=y（M，t），其中 M=（4），當(dāng) M 值越大，則壓降越大，而當(dāng)進(jìn)口溫度取一定值時，y值越小，出口溫度越低，節(jié)流效應(yīng)越顯著。當(dāng)天然氣進(jìn)口溫度t一定時，進(jìn)出口壓降比越大時，則易出現(xiàn)凍堵，導(dǎo)致調(diào)壓器發(fā)生故障，運(yùn)行受阻，因而運(yùn)行質(zhì)量降低。若要確保調(diào)壓器的運(yùn)行質(zhì)量，則必須提高天然氣進(jìn)口溫度及控制好進(jìn)出口壓力比。隨機(jī)抽取配氣站2016年12月中4天的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說明（表4）。

從表4數(shù)據(jù)可知：1#撬、2#撬進(jìn)口平均溫度均較低且基本在零度以下，而出口溫度均較高，調(diào)壓器前后溫度降ΔT的值小于零，則說明氣體的出口溫度是經(jīng)過加熱后的氣體溫度。3#撬的前后壓降基本穩(wěn)定，而溫度降ΔT的值大于零，則說明調(diào)壓器前段氣體的進(jìn)口溫度是未經(jīng)加熱后的溫度。

根據(jù)焦耳-湯姆遜公式，在相同的壓力下，節(jié)流系數(shù)隨溫度降低而升高，說明氣體溫度越低，節(jié)流后溫度降低越大[6]。因此為了確保不形成天然氣水化物造成凍堵，在調(diào)壓器進(jìn)口段設(shè)置換熱裝置是有必要的。根據(jù)表4數(shù)據(jù)，利用（4）式計(jì)算配氣站1#～3#撬進(jìn)出口壓力比M，再利用（2）式分別計(jì)算驗(yàn)證進(jìn)、出口絕對溫度 T1，T2，接著利用（3）式進(jìn)行計(jì)算節(jié)流系數(shù)μj-t，計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證見表5。

表4　2016年12月中4天的配氣站運(yùn)行工況參數(shù)

從表5可知：1#～3#撬出口溫度基本符合焦耳-湯姆遜公式，隨著溫度降低，計(jì)算得出的節(jié)流系數(shù)是升高的。1#、2#撬節(jié)流系數(shù)值小于零，將產(chǎn)生熱效應(yīng)，恰好驗(yàn)證了1#、2#撬調(diào)壓器進(jìn)口端的氣體是經(jīng)過加熱的，從而提高了調(diào)壓器進(jìn)口端天然氣的溫度，而3#撬節(jié)流系數(shù)值大于零，說明節(jié)流效應(yīng)將產(chǎn)生冷效應(yīng)，也正好驗(yàn)證了實(shí)際運(yùn)行情況，即通過3#撬調(diào)壓器的氣體是沒有經(jīng)過加熱的。根據(jù)2016年12月檢測的天然氣水露點(diǎn)值（-42.93℃）進(jìn)行判斷不會發(fā)生凍堵現(xiàn)象。

表5　變量參數(shù)計(jì)算驗(yàn)證結(jié)果

4.3　氣體雜質(zhì)的影響及評價

4.3.1氣體雜質(zhì)的影響

天然氣中雜質(zhì)嚴(yán)重影響著調(diào)壓器的關(guān)閉性能，容易造成調(diào)壓器的指揮器堵塞，也會造成調(diào)壓器閥口和閥口墊處因細(xì)顆粒物的影響致使調(diào)壓器關(guān)閉性能變差，皮膜及密封件受損。調(diào)壓器故障發(fā)生、運(yùn)行受阻、運(yùn)行質(zhì)量降低。

圖2　配氣站EZR型調(diào)壓器故障照片

4.3.2氣體雜質(zhì)對運(yùn)行質(zhì)量影響的評價

將其他影響因素均不作為影響因子，只考慮管道氣體中所夾帶雜質(zhì)的影響來進(jìn)行評價運(yùn)行質(zhì)量的。氣體中夾帶的顆粒物等雜質(zhì)在高流速沖擊下會造成皮膜破裂，密封圈損傷，嚴(yán)重的造成調(diào)壓器閥籠斷裂，調(diào)壓器故障發(fā)生，運(yùn)行質(zhì)量得不到有效保障。以配氣站所使用的EZR型調(diào)壓器（圖2），紅雁南門站所使用的Aperflux851型調(diào)壓器發(fā)生的故障照片（圖3）為例進(jìn)行說明。

在實(shí)際運(yùn)行中，配氣站調(diào)壓器的雜質(zhì)主要為濾芯碎鐵屑、由于過濾器濾芯受到高速流體的沖擊，材質(zhì)本身性能影響，在長時間的運(yùn)行下易磨損老化被氣流撕裂成碎屑，從而造成下游調(diào)壓設(shè)備部件（如皮膜，閥籠）損傷發(fā)生故障。因此，對于濾芯的更換清理，調(diào)壓器的清理維護(hù)需根據(jù)運(yùn)行工況變化而及時進(jìn)行，確保調(diào)壓器運(yùn)行質(zhì)量不受影響。

圖3　紅雁南門站Aperflux851型調(diào)壓器皮膜及壓板破損故障照片

紅雁南門站3#撬調(diào)壓器皮膜因壓板破碎在高流速沖擊下撕裂皮膜，導(dǎo)致故障發(fā)生。經(jīng)與供貨商廠家協(xié)商對皮膜壓板進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)鑒定，確定系材質(zhì)本身存在質(zhì)量缺陷造成皮膜損傷。

4.4　噪聲的影響及評價

4.4.1噪聲的影響因素

調(diào)壓器在工作中會產(chǎn)生噪聲，一般根據(jù)原理不同，主要分為機(jī)械噪聲、空氣動力學(xué)噪聲、管道氣流噪聲。這些噪聲對調(diào)壓器產(chǎn)生不同的影響，主要表現(xiàn)為：①機(jī)械振動噪聲是機(jī)械類振動、固有頻率振動和由閥芯振蕩性位移引起流體的壓力波而產(chǎn)生的噪聲。這類噪聲產(chǎn)生的原因與調(diào)壓器的設(shè)計(jì)、零部件材料、管道材料、設(shè)備加工工藝、裝備質(zhì)量有關(guān)。②天然氣通過調(diào)壓器的減壓部位時，調(diào)壓器的出口管徑變粗，天然氣的壓力下降，同時天然氣部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動力學(xué)噪聲。這種噪聲主要是由于天然氣經(jīng)過調(diào)壓器后流速突然急劇加速，沖刷調(diào)壓器的閥芯和調(diào)壓器出口擴(kuò)徑部分形成的大量湍流漩渦。在調(diào)壓器噪聲中占的比例很高。這類噪聲的頻率一般在1 000～8 000Hz，一般沒有特別陡的峰值頻率。③管道氣流噪聲是天然氣經(jīng)過調(diào)壓器后形成大量湍流運(yùn)動，出現(xiàn)了流體逆流運(yùn)動的趨勢使部分流體在經(jīng)過調(diào)壓器擴(kuò)口段后仍做不停的、劇烈的漩渦運(yùn)動。這些漩渦與湍流、管壁以及漩渦自身之間的相互作用造成漩渦振動并產(chǎn)生激烈的噪聲。

4.4.2噪聲對運(yùn)行質(zhì)量影響的評價

從噪聲產(chǎn)生的來源及原理，可通過技術(shù)手段進(jìn)行降噪處置，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，機(jī)械噪聲、空氣動力學(xué)噪聲、管道噪聲目前無法得到有效的根治。而機(jī)械噪聲在實(shí)際作業(yè)過程中要防止天然氣通過調(diào)壓器和下游管道產(chǎn)生的噪聲頻率和調(diào)壓器固有的頻率相同而發(fā)生共振，防止共振發(fā)生的一個重要途徑就要使調(diào)壓器在合理的調(diào)壓范圍工作，防止上下游壓力頻繁波動?？諝鈩恿W(xué)噪聲不能完全被消除，但是可以采取一定的技術(shù)措施降低。針對調(diào)壓器下游管道中漩渦產(chǎn)生的噪聲可從降低管路系統(tǒng)工作雷諾數(shù)方面出發(fā)，增加調(diào)壓器下游管道的管徑，降低流速從而實(shí)現(xiàn)降低下游管路雷諾數(shù)的目的；在調(diào)壓器下游加彈性材料吸收湍流脈動噪聲和沖擊管壁噪聲產(chǎn)生能量損失，實(shí)現(xiàn)降噪。在調(diào)壓器下游安裝盤裝篩網(wǎng)使大漩渦分化，弱化大漩渦能量實(shí)現(xiàn)降噪的目的。而空氣動力學(xué)噪聲調(diào)壓器生產(chǎn)廠家已通過技術(shù)手段進(jìn)行處置得到有效的控制。而機(jī)械噪聲在實(shí)際運(yùn)行中只有通過對調(diào)壓器工況參數(shù)的合理調(diào)節(jié)進(jìn)行控制，管道噪聲目前通過技術(shù)改造可得到控制，但通過增加下游管徑運(yùn)行成本將增加，在實(shí)際運(yùn)行中很難做到。因此，噪音對調(diào)壓器的運(yùn)行質(zhì)量的影響并不能完全消除，是制約調(diào)壓器運(yùn)行質(zhì)量的不可抗拒的因素。

4.5　調(diào)壓器本身性能的影響及評價

4.5.1調(diào)壓器本身性能的影響

調(diào)壓器在運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)調(diào)壓器皮膜受損或破裂，閥口墊漲裂，閥墊摩擦受損；調(diào)壓或切斷彈簧疲勞失效，閥桿動作不靈活、卡阻，信號管堵塞，切斷脫扣機(jī)構(gòu)摩擦力過大等。這些因素都會導(dǎo)致調(diào)壓器穩(wěn)壓精度降低，調(diào)壓器工作不穩(wěn)定，甚至調(diào)壓器切斷發(fā)生故障。

4.5.2調(diào)壓器性能對運(yùn)行質(zhì)量影響的評價

調(diào)壓器的整體性能取決于閥系數(shù)、流量系數(shù)、閥尺寸，各部件的材質(zhì)成分。當(dāng)選型時對閥尺寸、流量系數(shù)、氣體流速等調(diào)壓器性能參數(shù)沒有合理的選定計(jì)算，當(dāng)調(diào)壓器在實(shí)際運(yùn)行后易出現(xiàn)工作故障。調(diào)壓器組成部件的材質(zhì)不符合質(zhì)量要求時，同樣會導(dǎo)致調(diào)壓器發(fā)生故障。因此，在實(shí)際使用中應(yīng)根據(jù)工藝要求正確選型顯得很重要，在設(shè)備投入運(yùn)行后，要加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)，如定期測試設(shè)定壓力，關(guān)閉壓力，更換密封件，清洗閥口。

5　結(jié)論與建議

調(diào)壓器的工作質(zhì)量不僅取決于設(shè)備本身的性能，還與運(yùn)行的上下游工況參數(shù)、節(jié)流效應(yīng)、管道氣體的清潔度、噪聲等因素有關(guān)。因此從設(shè)計(jì)選型、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等各環(huán)節(jié)整體優(yōu)化管理，才能確保調(diào)壓器正常穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)壓器發(fā)生故障的因素除噪聲外，應(yīng)從工況參數(shù)的有效控制，節(jié)流效應(yīng)的科學(xué)管控，氣體雜質(zhì)的及時清除等方面綜合考慮，制定針對性的解決措施從而降低故障發(fā)生概率。此外，還應(yīng)積極探索調(diào)壓器發(fā)生故障的周期，從而為建立運(yùn)行質(zhì)量的預(yù)警分級提供依據(jù)。通過上述分析評價，對于提高調(diào)壓器的運(yùn)行質(zhì)量的結(jié)論建議如下。

1）從運(yùn)行操作的角度來看上下游壓差是影響調(diào)壓器使用壽命的關(guān)鍵因素之一，其他影響因素如噪聲、節(jié)流效應(yīng)都和上下游壓差有直接的關(guān)系，控制上下游壓差在合理范圍內(nèi)是保證調(diào)壓器長時期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。管道中氣體雜質(zhì)是影響調(diào)壓器工作質(zhì)量的重要因素，當(dāng)氣體中雜質(zhì)較多，尤其是顆粒物對調(diào)壓器的沖擊損傷較大，造成調(diào)壓器皮膜損傷、閥口卡阻等，增加了調(diào)壓器的維修運(yùn)行成本。因此，從設(shè)備選型角度要根據(jù)工藝要求選用適合工況運(yùn)行的調(diào)壓器，同時從運(yùn)行操作的角度還應(yīng)對管道在投產(chǎn)運(yùn)行一定的周期后，有必要進(jìn)行清管作業(yè)。過濾分離器在實(shí)際運(yùn)行中過濾分離效果不佳的情形時有發(fā)生，對于顆粒物的過濾效果達(dá)不到最佳狀態(tài)，應(yīng)在上游采用適于過濾分離顆粒物的過濾設(shè)備。

2）從工藝設(shè)計(jì)來看應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣溫和調(diào)壓器的工作條件，計(jì)算調(diào)壓器在調(diào)壓過程中出現(xiàn)的最大節(jié)流系數(shù)，以此作為判斷出現(xiàn)最大溫度降的依據(jù)。從而為是否在場站設(shè)置加熱爐及換熱設(shè)備提供依據(jù)。

3）從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度來看，調(diào)壓器的流量系數(shù)、閥系數(shù)是通過理論公式計(jì)算得出的，而調(diào)壓器在運(yùn)行一定時間后流量系數(shù)、閥系數(shù)是否會發(fā)生變化有待進(jìn)一步進(jìn)行研究確定。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)明卿,宓亢琪,田貫三,等.燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國建筑出版社,2009.

[2]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部城鎮(zhèn)燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)技術(shù)歸口單位.城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器：GB 27790—2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

[3]陳功劍,宋峰彬,王麗麗,等.天然氣調(diào)壓器設(shè)計(jì)原理及影響因素分析[J].天然氣與石油,2011,29（3）：67-71.

[4]史德化.天然氣調(diào)壓器工作性能影響因素及對策分析[J].上海煤氣,2015（1）：7-13.

[5]傅獻(xiàn)彩.物理化學(xué)(上冊)[M].5版.北京：高等教育出版社,2009.

[6]聶廷哲,段常貴.高壓天然氣絕熱節(jié)流系數(shù)的確定[J].煤氣與熱力,2004,24（2）：61-64.