自力式壓力調節閥的選擇及在海洋石油平臺上的應用 | ||||||||||||||||||||||||||||
來(lái)源:哲成閥門(mén) 作者:www.57k7.com 發(fā)布時(shí)間:2016-9-21 閱讀:次 | ||||||||||||||||||||||||||||
自力式壓力調節閥的選擇及在海洋石油平臺上的應用 [摘 要] 介紹了自力式調節閥的工作原理及流量系數的計算方法,闡述了自力式調節閥的選型及注意事項,給出了自力式調節閥在海洋石油平臺上的具體應用實(shí)例。 [關(guān)鍵詞] 自力式調節閥;海洋平臺;選型;流量系數;應用 自力式調節閥是一種無(wú)需外來(lái)能源,依靠被調介質(zhì)自身壓力、溫度或流量的變化,按預先設定值進(jìn)行自動(dòng)調節的控制裝置,是一種節能型儀表。該閥集測量、執行和控制等功能于一身,自成一個(gè)獨立的儀表控制系統,具有結構簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜和動(dòng)作可靠等特點(diǎn),適用于調節精度要求不高或儀表氣源供給困難的場(chǎng)合,廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等工業(yè)部門(mén)的自控系統。 自力式調節閥按用途分為壓力、差壓、液位、溫度和流量調節閥。其中以自力式壓力調節閥應用最為廣泛。本文就自力式壓力調節閥在海洋石油平臺上的選擇及注意事項等進(jìn)行闡述。 1 自力式壓力調節閥的分類(lèi)、原理及流量系數計算 1.1 自力式壓力調節閥的分類(lèi) 根據作用形式的不同,自力式調節閥分為直接作用式和指揮器作用式兩種。直接作用式調節閥適用于穩壓精度10%~20%的系統中。直接作用式調節閥最大的優(yōu)點(diǎn)是結構及操作簡(jiǎn)單,但由于彈簧負載系統在調節閥運行中引起壓降,導致出口壓力的非線(xiàn)性,因此,在壓降較小而要獲得大流量時(shí),必須使用另一種形式的調節閥—指揮器作用式的自力式調節閥。指揮器作用式調節閥適用于出口壓力變化范圍小于設定壓力10%的系統。氮封裝置就是其典型應用之一。 自力式調節閥根據被調壓力取壓點(diǎn)的不同,又分為閥前壓力調節型(簡(jiǎn)稱(chēng)“背壓閥”)和閥后壓力調節型(簡(jiǎn)稱(chēng)“減壓閥”)兩種。背壓閥在初始狀態(tài)其閥芯為關(guān)閉位置,當閥前壓力逐漸升高,閥門(mén)逐漸打開(kāi),直至閥前壓力穩定在設定值;減壓閥在初始狀態(tài)其閥芯為開(kāi)啟位置,當閥后壓力逐漸升高,閥門(mén)逐漸關(guān)閉,直至閥后壓力穩定在設定值。 1.2 自力式壓力調節閥原理 自力式閥前壓力調節閥,其閥芯初始位置在關(guān)閉狀態(tài),如圖1所示。閥前壓力p1經(jīng)閥芯、閥座節流后,變?yōu)殚y后壓力p2,同時(shí)p1 經(jīng)過(guò)取壓管輸入至上膜室內作用在膜片上,產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對位置,從而控制閥前壓力。 當p1增加時(shí), p1作用于膜片上的力也隨之增加。此時(shí)膜片上的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯向離開(kāi)閥座的方向移動(dòng),這時(shí)閥芯與閥座之間的流通面積變大,流阻變小,p1向閥后泄壓,直到膜片上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止,從而使p1降為設定值。同理,p1降低時(shí),動(dòng)作方向與上述相反,這就是閥前壓力調節的工作原理。
圖1 閥前壓力調節閥原理圖 閥后壓力調節閥與閥前壓力調節閥的原理相同,但閥芯反裝?赏ㄟ^(guò)調節彈簧反作用力的大小來(lái)改變壓力設定值。流量特性一般為快開(kāi)。 1.3 流量系數的計算 流量系數KV(又稱(chēng)流通能力),是調節閥的重要參數之一。它反映流體通過(guò)調節閥的能力。根據實(shí)際計算出的流量系數KV值的大小,選擇適合的額定流量系數KVS,就可以確定調節閥的公稱(chēng)通徑。調節閥的額定流量系數KVS是指:在規定條件下,即閥的兩端壓差為100 kPa,流體密度為1g/cm3時(shí),額定行程時(shí)流經(jīng)調節閥的流量,是以立方米每小時(shí)或噸每小時(shí)計的流量數。如果選擇的額定流量系數過(guò)大,就會(huì )使調節閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度的工況下,既影響控制質(zhì)量,又會(huì )引起振蕩和噪音,縮短閥的使用壽命。相反,如果選擇的額定流量系數過(guò)小,則會(huì )使調節閥的開(kāi)度過(guò)大,閥門(mén)處于超負荷運行狀態(tài),不能滿(mǎn)足流量要求,容易出現故障。 為了合理選擇調節閥的尺寸,必須正確計算調節閥的流量系數KV值,F以液體為例,簡(jiǎn)要地給出KV值的計算方法。 1.3.1 非阻塞流
式中:FL -壓力恢復系數;FF-液體臨界壓力比系數;pV -閥入口溫度下,介質(zhì)的飽和蒸汽壓(絕對壓力),kPa;pC -熱力學(xué)臨界壓力(絕對壓力),kPa;qV -液體流量,m3/h;ρ-液體密度,g/cm3;p1 -閥前壓力(絕對壓力),kPa;p2-閥后壓力(絕對壓力),kPa。
由式(5)可以看出,在阻塞流情況下,KV值的計算公式與非阻塞流工況不同,壓差一項用FL2 (p1 - FF pV )代替實(shí)際壓差p1-p2 ,比用實(shí)際壓差計算出的KV值要大,即由于阻塞流的作用,閥的流通能力不能充分發(fā)揮出來(lái),必須按更大的KV值來(lái)選擇閥的口徑才能滿(mǎn)足流體流通的要求。
圖2 自力式調節閥在公用氣系統中的應用
圖3 自力式調節閥在消防泵出口的應用 3.3 自力式調節閥在氮封系統中的應用 使用氮封裝置的目的主要是用于維護儲罐頂部氮氣壓力的恒定,以保護罐內物料不被氧化及儲罐安全。此應用對自力式調節閥的調節精度要求相對較高,一般需要配置帶有指揮器作用式的自力式調節閥。自力式調節閥在海洋石油平臺中的應用還有很多,在此不一一贅述。 4 結束語(yǔ) 自力式調節閥無(wú)須外加驅動(dòng)能源、結構簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低、使用維護方便,在石油行業(yè)中 得到了廣泛應用,尤其是在動(dòng)力源配置困難的簡(jiǎn)易井口平臺。對于那些對調節精度要求不高的場(chǎng)合,綜合考慮工程造價(jià)、操作維修及運行成本等因素,自力式調節閥實(shí)為一種良好的控制設備。 |
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本文Tag:自力式調節閥,減壓閥,卸壓閥,壓差控制閥 | ||||||||||||||||||||||||||||
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