天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)壓閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

潘達(dá)礦(廣東大鵬液化天然氣有限公司，廣東深圳518067)

天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)壓閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

潘達(dá)礦(廣東大鵬液化天然氣有限公司，廣東深圳518067)

本文首先對(duì)天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的實(shí)際工作需求進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上介紹了工作調(diào)節(jié)閥的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制方式，結(jié)合目前天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)壓閥所存在的主要問題，對(duì)天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)壓閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

天然氣調(diào)壓系統(tǒng);調(diào)壓閥;優(yōu)化設(shè)計(jì)

調(diào)壓閥在天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中的主要作用是對(duì)管道壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在天然氣輸氣站輸氣系統(tǒng)不斷升級(jí)的情況下，對(duì)調(diào)壓閥的工作需求也在不斷提高，需要保證調(diào)壓閥在實(shí)際工作的過程中，其整體噪音、開度和密封性達(dá)到更高的需求，這就需要對(duì)調(diào)壓閥工作中所出現(xiàn)的實(shí)際問題進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)調(diào)壓閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探索。

1 調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制方式

調(diào)壓閥主要包括閥體組件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件，一般情況下，為了保證閥體內(nèi)的介質(zhì)能夠順利的通過，調(diào)壓閥的內(nèi)腔設(shè)計(jì)一般為直線對(duì)稱和無(wú)障礙的直通流線型道，這樣有利于介質(zhì)在閥體內(nèi)均勻的分布，從而減少局部高速流體對(duì)閥體的沖擊，減少噪音的出現(xiàn)，提高閥門工作的穩(wěn)定性。閥體主要是對(duì)閥芯和套筒相對(duì)流通面積進(jìn)行改變，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)流量和壓力的有效調(diào)節(jié)。輸氣站調(diào)壓系統(tǒng)中的調(diào)壓閥主要包括監(jiān)控閥、工作調(diào)壓閥和安全切斷閥等，對(duì)于調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)壓閥的控制方式來說，一般情況下是根據(jù)調(diào)壓閥的類型來決定的，對(duì)于工作調(diào)壓閥來說，在監(jiān)控閥和安全切斷閥處于正常工作的情況下，工作調(diào)節(jié)閥才能對(duì)下游壓力或者用戶的最大流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以說工作調(diào)壓閥時(shí)調(diào)壓系統(tǒng)中較為重要的調(diào)壓閥之一，通常安全切斷閥、監(jiān)控閥和工作調(diào)壓閥的設(shè)定壓力點(diǎn)呈現(xiàn)出逐漸降低的情現(xiàn)象，在下游壓力逐漸升高至監(jiān)控閥設(shè)定壓力值的情況下，監(jiān)控閥的閥芯會(huì)逐漸減小直至關(guān)閉，工作調(diào)壓閥的進(jìn)口壓力也會(huì)不斷減小，在這樣的情況下，工作調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)難度將進(jìn)一步上升，影響調(diào)壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度[1]。

2 天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)壓閥所出現(xiàn)的主要問題

目前調(diào)壓閥在實(shí)際工作的過程中，主要出現(xiàn)了以下幾種問題：首先是噪音較大，在輸氣管道壓力保持在正常正常情況的時(shí)候，調(diào)壓閥處于正常動(dòng)作，在輸氣管道壓力不斷升高的情況下，局部介質(zhì)的高速流通，會(huì)對(duì)閥體內(nèi)部造成較大的沖擊，從而引起調(diào)壓閥出現(xiàn)震蕩或者運(yùn)行不穩(wěn)定等情況，這些情況都會(huì)造成調(diào)壓閥噪音過大。在另外一個(gè)方面，調(diào)壓閥的整體調(diào)節(jié)精度較差，輸氣系統(tǒng)主要是依靠調(diào)壓閥對(duì)下游管道的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，在這樣的過程中，如果下游壓力出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，將會(huì)對(duì)整個(gè)調(diào)壓系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，從而一起調(diào)壓閥調(diào)節(jié)精度差或者調(diào)節(jié)不精確，影響調(diào)壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，部分自力式調(diào)壓閥在實(shí)際工作的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)泄露超標(biāo)的現(xiàn)象，不但造成了能源的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)整個(gè)輸氣系統(tǒng)的使用性能造成了較大的影響[2]。

3 天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中調(diào)壓閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)合調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際工作中所出現(xiàn)的主要問題，在對(duì)其進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，可以從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和流場(chǎng)優(yōu)化等方面，來對(duì)調(diào)壓閥進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面：

(1)首先是對(duì)流量套筒進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了降低調(diào)壓閥在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)噪聲過大的情況，保證閥體工作的穩(wěn)定性，可以將調(diào)壓閥的閥腔設(shè)計(jì)為軸向?qū)ΨQ流道，這樣的設(shè)計(jì)方式能夠避免間接流和流向的不必要改變，在一定程度上增加了單位直徑的流通能力，在流通能力得到提高之后，噪音將會(huì)大幅度的降低。在另外一個(gè)方面，針對(duì)閥體內(nèi)介質(zhì)流速過大而造成的噪音過大，可以對(duì)閥體內(nèi)的高壓區(qū)和高速區(qū)進(jìn)行分析確定，在此基礎(chǔ)上對(duì)流量窗口進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，結(jié)合閥體內(nèi)介質(zhì)的實(shí)際情況和窗口設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，可以將流量窗口設(shè)計(jì)為錯(cuò)位式內(nèi)隔斷雙層套筒，并且根據(jù)實(shí)際情況對(duì)流量孔直徑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以此來減少調(diào)壓閥工作使用過程中所出現(xiàn)的噪音。

(2)對(duì)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)調(diào)壓閥使用過程中的泄露超標(biāo)現(xiàn)象，需要結(jié)合調(diào)壓系統(tǒng)的實(shí)際使用需求和調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在滿足調(diào)壓需求的基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)壓閥的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來提升調(diào)壓閥的密封性能，提高調(diào)壓閥的泄露等級(jí)。傳統(tǒng)調(diào)壓閥的密封結(jié)構(gòu)為一道硬密封，結(jié)合泄露標(biāo)準(zhǔn)，可以將其改變?yōu)橛裁芊馀c軟密封相互結(jié)合的雙重密封結(jié)構(gòu)，其中的軟密封結(jié)構(gòu)為引壓自密封結(jié)構(gòu)，在這樣的情況下，閥體內(nèi)的高壓氣體在通過的時(shí)候，能夠提供楔形軟密封閥座的密封力，提高閥體的整體密封性，在硬密封的幫助下，能夠在極大程度上提高調(diào)壓閥的密封性能，減少介質(zhì)的流失和泄露[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)輸氣站調(diào)壓系統(tǒng)的實(shí)際需求，對(duì)調(diào)壓閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制方式進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合調(diào)壓閥使用中所出現(xiàn)問題的分析結(jié)果，來對(duì)調(diào)壓閥進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，經(jīng)過改進(jìn)之后的調(diào)壓閥在實(shí)際性能測(cè)試的過程中，其噪聲大的問題得到了明顯的改善，在現(xiàn)場(chǎng)天然氣壓力逐漸升高的情況下，調(diào)壓閥閥門的震蕩情況得到了良好的解決，其整體調(diào)節(jié)精度也得到了明顯的提升，在對(duì)調(diào)壓閥的內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，調(diào)壓閥的泄露等級(jí)得到了明顯的提高，傳統(tǒng)調(diào)壓閥工作中所出現(xiàn)的運(yùn)行問題得到了良好的解決，與此同時(shí)，調(diào)壓系統(tǒng)的整體性能也得到了一定程度的提升，這樣的調(diào)壓閥優(yōu)化設(shè)計(jì)措施在一定程度上推動(dòng)了天然氣的推廣和使用。

[1]李虎生,常占東,蘇海霞.天然氣調(diào)壓系統(tǒng)中工作調(diào)壓閥的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程,2017,36(2):171-172.

[2]王軍奇.調(diào)壓閥在天然氣處理系統(tǒng)改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫,2014(3):80-80.

[3]王鋒.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自適應(yīng)控制在天然氣調(diào)壓中的應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2013(3):87-87.