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流量調節閥在天然氣差壓式計量支路中的應用
發布時間:2021-12-13 08:33:44

  流量調節閥作為控制流體的執行組件,是一種可調試的機械節流裝置.又稱調節機構。調節閥的流量特性,是在調節閥兩端壓差保持恒定的條件下,介質流經調節閥的相對流量與它的開度之間的關系。調節閥的流量特性有線性特性、等百分比特性及拋物線特性三種。從調節性能上講,以等百分比特性為最優,其調節穩定,調節性能好。而拋物線特性又比線性特性的調節性能好,可根據使用場合的要求不同,挑選其中任何一種流量特性。然而在實際使用中,當調節閥選得過大或生產處于非滿負荷狀態時,調節閥工作在小開度,無法達到真正的特性控制,從而導致整個PID流量控制無法實現精確調節的目的。
  筆者通過對某天然氣長輸管道輸配站流量調節閥的改造,說明如何通過“按照孔板配置參數,配裝可變通徑調節閥"的形式,起到控制流量,實現流量調節,防止計量超限、減少輸損的目的。
一、天然氣長輸管道輸配站存在的問題
  天然氣長輸管道輸配站中計量系統多采用差壓式流量計,流量調節閥作為輸配場站差壓式計量支路上的重要供氣設備,在供氣過程中起著流量控制.優化工藝、保護設備的作用,特別是在下游用戶用氣高峰時,通過對流量調節閥開度控制達到消峰填谷,確保計量系統運行在合理量程范圍內的作用非常明顯。
  然而在實際運行管理過程中,由于下游用戶實際用氣量在長輸管道建設初期低于設計單位設計時的估算量,或因下游用戶用氣不規律,存在較大冬、夏季峰谷差及日峰谷差等原因,造成流量調節閥使用過程中僅能實現開度控制,不能實現流量給定調節,PID流量調節無法實現,給生產過程造成一定困難。
二、原因分析
  由于天然氣公司在場站支路設計過程中,是依據當時的估算流量,并未考慮由于氣候原因影響,下游用戶存在冬、夏季峰谷差系數在3倍以上的情況,從而造成場站計量支路安裝的流量調節閥閥芯選得過大,流通面積遠遠超過計量支路上最大孔板開孔孔徑流通面積,由此在實際供過程中調節閥僅能滿足高峰用氣時的流量調節,且在冬季高峰用氣時閥門開度仍無法實現0~100%比例控制。當生產處于非滿負荷狀態時,計量支路上的孔板開口孔徑較小,則流量調節閥工作在小開度范圍內,無法實現流量開度控制,計量支路實際流量調節僅靠孔板開口孔徑控制,流量調節閥未真正發揮作用,易使流量超低限或超高限,造成計量損失。
  筆者通過分析下游用氣規律及流量調節系統發現,要使流量調節閥真正起到作用,實現流量給定調節,只有通過“按照孔板配置參數,配裝可變通徑調節閥"的形式,配備可更換閥芯的流量調節閥,在下游用氣量變化而更換孔板時,同時更換與之匹配的流量調節閥閥芯,才能確保流量調節閥閥芯流通面積始終小于孔板孔徑流通面積,從而達到流量百分比控制。
三、改造應用
  通過上述分析,選擇--典型無法進行流量調節的天然氣分輸站進行支路改造,本著控制改造成本,充分利用現有場站工藝設備的原則,改造時利用原流量調節閥配套安裝的電動執行機構,重新設置其靈敏度,配備可更換閥芯的流量調節閥,加工制作與調節閥匹配的連接桿。具體改造情況如下:
  該分輸站冬季高峰供氣過程中,原計量支路DN100管道,孔板孔徑為60.583mm,流量調節閥閥芯為100mm,開度僅能在0~70%范圍內調節,流量調節閥開度在70%~100%之間調節時,計量支路流量已不隨開度變化。改造過程中,將流量調節閥更換為可更換閥芯流通面積的套簡導向型單座調節閥,并根據該分輸站DN100管道支路在全年用氣過程中孔板孔徑范圍在(30~70)mm之間變化的規律,配備3塊通徑分別為75mm.50mm.25mm的閥芯,以備在孔板孔徑更換時相應更換閥芯。因改造時正處于用氣高峰,現場孔板孔徑為60.583mm,因此配置通徑尺寸為50mm的閥芯,并設定不同閥門開度對其流量進行調節,試點數據圖如圖1所示。
 
  由圖1可看出,當流量調節閥開度在0~100%范圍內等百分比調節時,計量支路流量同時等百分比變化,有效地起到控制流量、防止流量計量超限消峰填谷的作用。
四、小結
  該天然氣分輸站流量調節閥支路的成功改造,充分說明下游用戶在用量無法滿足持續穩定流量、存在峰谷差較大的現實工況條件下,對于天然氣長輸管道輸配站差壓式計量系統,只有配備可更換閥芯的流量調節閥,在用氣過程中根據在裝孔板孔徑配備相應閥芯,才能真正使其發揮流量控制作用,實現PID流量調節功能。

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