流量調(diào)節(jié)閥作為控制流體的執(zhí)行組件,是一種可調(diào)試的機(jī)械節(jié)流裝置.又稱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)閥的流量特性,是在調(diào)節(jié)閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與它的開(kāi)度之間的關(guān)系。調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)性能上講,以等百分比特性優(yōu),其調(diào)節(jié)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)性能好。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好,可根據(jù)使用場(chǎng)合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。然而在實(shí)際使用中,當(dāng)調(diào)節(jié)閥選得過(guò)大或生產(chǎn)處于非滿負(fù)荷狀態(tài)時(shí),調(diào)節(jié)閥工作在小開(kāi)度,無(wú)法達(dá)到真正的特性控制,從而導(dǎo)致整個(gè)PID流量控制無(wú)法實(shí)現(xiàn)正確調(diào)節(jié)的目的。
通過(guò)對(duì)某天然氣長(zhǎng)輸管道輸配站流量調(diào)節(jié)閥的改造,說(shuō)明如何通過(guò)“按照孔板配置參數(shù)，配裝可變通徑調(diào)節(jié)閥"的形式,起到控制流量,實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié),防止計(jì)量超限、減少輸損的目的。
一、天然氣長(zhǎng)輸管道輸配站存在的問(wèn)題
天然氣長(zhǎng)輸管道輸配站中計(jì)量系統(tǒng)多采用差壓式流量計(jì)，流量調(diào)節(jié)閥作為輸配場(chǎng)站差壓式計(jì)量支路上的重要供氣設(shè)備,在供氣過(guò)程中起著流量控制.優(yōu)化工藝、保護(hù)設(shè)備的作用，特別是在下游用戶用氣高峰時(shí),通過(guò)對(duì)流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度控制達(dá)到消峰填谷，確保計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行在合理量程范圍內(nèi)的作用非常明顯。
然而在實(shí)際運(yùn)行管理過(guò)程中，由于下游用戶實(shí)際用氣量在長(zhǎng)輸管道建設(shè)初期低于設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)時(shí)的估算量,或因下游用戶用氣不規(guī)律，存在較大冬、夏季峰谷差及日峰谷差等原因,造成流量調(diào)節(jié)閥使用過(guò)程中僅能實(shí)現(xiàn)開(kāi)度控制，不能實(shí)現(xiàn)流量給定調(diào)節(jié),PID流量調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn),給生產(chǎn)過(guò)程造成一定困難。
二、原因分析
由于天然氣公司在場(chǎng)站支路設(shè)計(jì)過(guò)程中，是依據(jù)當(dāng)時(shí)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(shù)在3倍以上的情況,從而造成場(chǎng)站計(jì)量支路安裝的流量調(diào)節(jié)閥閥芯選得過(guò)大,流通面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)計(jì)量支路上最大孔板開(kāi)孔孔徑流通面積,由此在實(shí)際供過(guò)程中調(diào)節(jié)閥僅能滿足高峰用氣時(shí)的流量調(diào)節(jié)，且在冬季高峰用氣時(shí)閥門開(kāi)度仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)0~100%比例控制。當(dāng)生產(chǎn)處于非滿負(fù)荷狀態(tài)時(shí),計(jì)量支路上的孔板開(kāi)口孔徑較小，則流量調(diào)節(jié)閥工作在小開(kāi)度范圍內(nèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)流量開(kāi)度控制,計(jì)量支路實(shí)際流量調(diào)節(jié)僅靠孔板開(kāi)口孔徑控制，流量調(diào)節(jié)閥未真正發(fā)揮作用,易使流量超低限或超高限,造成計(jì)量損失。
通過(guò)分析下游用氣規(guī)律及流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),要使流量調(diào)節(jié)閥真正起到作用，實(shí)現(xiàn)流量給定調(diào)節(jié),只有通過(guò)“按照孔板配置參數(shù),配裝可變通徑調(diào)節(jié)閥"的形式，配備可更換閥芯的流量調(diào)節(jié)閥，在下游用氣量變化而更換孔板時(shí)，同時(shí)更換與之匹配的流量調(diào)節(jié)閥閥芯，才能確保流量調(diào)節(jié)閥閥芯流通面積始終小于孔板孔徑流通面積,從而達(dá)到流量百分比控制。
三、改造應(yīng)用
通過(guò)上述分析，選擇--典型無(wú)法進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的天然氣分輸站進(jìn)行支路改造，本著控制改造成本,充分利用現(xiàn)有場(chǎng)站工藝設(shè)備的原則,改造時(shí)利用原流量調(diào)節(jié)閥配套安裝的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),重新設(shè)置其靈敏度,配備可更換閥芯的流量調(diào)節(jié)閥,加工制作與調(diào)節(jié)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(guò)程中,原計(jì)量支路DN100管道，孔板孔徑為60.583mm,流量調(diào)節(jié)閥閥芯為100mm,開(kāi)度僅能在0~70%范圍內(nèi)調(diào)節(jié),流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度在70%~100%之間調(diào)節(jié)時(shí)，計(jì)量支路流量已不隨開(kāi)度變化。改造過(guò)程中,將流量調(diào)節(jié)閥更換為可更換閥芯流通面積的套簡(jiǎn)導(dǎo)向型單座調(diào)節(jié)閥,并根據(jù)該分輸站DN100管道支路在全年用氣過(guò)程中孔板孔徑范圍在(30~70)mm之間變化的規(guī)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(shí)相應(yīng)更換閥芯。因改造時(shí)正處于用氣高峰,現(xiàn)場(chǎng)孔板孔徑為60.583mm,因此配置通徑尺寸為50mm的閥芯,并設(shè)定不同閥門開(kāi)度對(duì)其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，試點(diǎn)數(shù)據(jù)圖如圖1所示。
由圖1可看出，當(dāng)流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度在0~100%范圍內(nèi)等百分比調(diào)節(jié)時(shí)，計(jì)量支路流量同時(shí)等百分比變化,有效地起到控制流量、防止流量計(jì)量超限消峰填谷的作用。
四、小結(jié)
該天然氣分輸站流量調(diào)節(jié)閥支路的成功改造,充分說(shuō)明下游用戶在用量無(wú)法滿足持續(xù)穩(wěn)定流量、存在峰谷差較大的現(xiàn)實(shí)工況條件下，對(duì)于天然氣長(zhǎng)輸管道輸配站差壓式計(jì)量系統(tǒng)，只有配備可更換閥芯的流量調(diào)節(jié)閥，在用氣過(guò)程中根據(jù)在裝孔板孔徑配備相應(yīng)閥芯,才能真正使其發(fā)揮流量控制作用,實(shí)現(xiàn)PID流量調(diào)節(jié)功能。
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