炎唐阀门

场站流量调节阀的 技术改造实践

2015/1/20-场站流量调节阀的 技术改造实践

一、前言

天然气长输管道场 站调压计量系统主要用于计量、设定、调节下游用户用气流量及供气压力,以保证平稳供气。根据用户用气情况,一般设计有2~3条计量支线( 2条主要支线一备一 用),通过切换支线来满足不同的流量需求。这种调压计量区的典型设计虽然可以保证连续平稳用气,但下游用户得不到持续稳定的供气流量,存在较大峰谷差的工况,而且这种设计难以及时有效地调控气量发展的全过程,对于 气量调配、计量漏失、峰谷差等日益突出的生产问题缺乏有力的调控手段。

 

二、流量调节阀的 技术改造

 

1、存在的问题

靖西输气管道在分 输站调压计量区加装流量调节阀,通过更换孔板来控制流量。流量调节阀为固定模式,其调节开度的设计范围以当时流量的极值进行估算。但是当下游用户冬、夏季用气峰谷差系数差别很大时,流量调节阀不能真正发挥作用。

 

图1为2007年临撞分输站冬、 夏季日小时波动曲线,用户用气最大流量值在冬季,约7800m3/h,夏季的用气最大 流量值仅为2600m3/h,冬、夏季用气峰 谷差在3倍以上。

 

图1临潼区冬夏季日小 时流量波动曲线

 

在冬季,原计量二 支线DN100管道孔板孔径为 60.583mm,流量调节阀阀芯 为100mm,计量支线的流量 仅能在0~70%开度的调控范围内 发生相应变化,当开度超过70%时,流量不再发生变化;在夏季,由于用户用气量较少,计量支线的流量 仅能在0~50%开度的调控范围内 发生相应变化,当开度超过50%时,流量不再发生 变化。当流量调节阀冬季的开度调节范围为50%~70%、夏季的开度调节 范围为40%~50%时,流量会突然增 大,容易引起计量超限。

 

2、原因分析

出现以上现象的原 因是,场站计量支线流量调节阀的阀芯过大,流通面积远远超过计量支线上最大孔板开孔孔径的流通面积。在实际供气过程中,调节阀仅能满足高峰用气时的流量调节,且在高峰用气时阀门开度无法实现在0~100% 范围内的调控;当 生产处于非满负荷状态时,计量支路上孔板开口孔径较小,流量调节阀工作在小开度范围内,无法实现流量开度控制,计量支线实际流量调节仅能靠孔板开口孔径控制。流量调节阀不能真正发挥作用,会使流量超限,产生计量损 失。

 

3、改造方案

配备可更换阀芯的 流量调节阀,在随下游用气量变化更换孔板的同时,更换与之匹配的流量调节阀阀芯,确保阀芯的流通面积小于孔板孔径流通面积,实现对流量的百分比控制。

 

在设计改造方案时 ,从控制改造成本,充分利用现有场站工艺设备的角度出发,利用天然气场站原Rotork电动执行机构,重 新设置其灵敏度,配备可更换阀芯的流量调节阀,并且加工制作与调节阀匹配的连接杆。

 

4、应用效果

2007年临撞站在冬季高 峰供气过程中,将原计量二支线流量调节阀更换为套筒导向型单座调节阀,并根据二支线全年供气过程中孔板孔径在30~70mm之间的变化规律, 配备了三块通径分别为100、50和25mm的阀芯,以备在孔 板孔径更换时相应地更换阀芯。

 

因改造时管道正处 于高峰用气工况,现场孔板孔径为60.583mm,因此配置通径尺 寸为50mm 的阀芯,并设定不 同阀门开度对其流量进行调节(试点数据见图2,图中曲线上的数 字为阀门实际开度),发现当流量调节阀开度在0~100%范围内进行等百分 比调节时,计量支线流量会同时呈现相应的等百分比变化,有效地起到了控制流量、防止流量计量超限及消峰填谷的作用。

 

图2阀门开度及流量对 比

 

三、流量调节阀技 术改造的意义

 

1、控制流量

由于改造后流量调 节阀的开度和流量呈等百分比变化,因此无论远控、站控和现场控制,均能有效控制流量,操作方便、快捷、安全。

 

2、减少计量漏失

靖西线各分输站主 要采用标准孔板计量装置进行贸易结算,流量调节阀开度和流量呈非线性关系,易引起流量超量程,导致计量漏失。改造后可根据工况调整流量调节阀开度,准确调节流量,避免流量超量程。

 

3、抑制喘流

在小流量段调节时 ,如果流量调节阀开度过大,易发生调节瞬时滞后或瞬时过量的问题而导致喘流。流量调节阀开度范围扩大,可以有效抑制瞬时过量,实现对喘流的抑制。

 

4、保障平稳供气

根据经验,当供气 次数大于6次/h,日均供气量大于 流量计最小计量能力时,可考虑改间断供气为连续供气方式。用流量调节阀精确限流,拉长供气时间,可使间断供气平稳过渡至连续供气。

 

5、缓解日峰谷差对 主管道的影响

受用气结构影响, 不同的下游公司用气规律、日用气峰谷差异很大。采用流量调节阀可遏制高峰,削峰填谷,使有储气能力的用户自行消化日峰谷差,缓解甚至消除其对主管道的影响,减小长输管道气量调整的工作量和难度,为气量的统一调配赢 得更大的操作空间。

 

6、缓解输气能力不 足带来的压力

随着下游用气量的 增加,季节性峰谷差所带来的问题日益严重.设计工艺已远不能满足实际生产的需要,合理调整各支线调压阀压力及流量调节阀开度,可以确保安全、平稳渡过冬季的高峰期。

 

以2002年西安市用气为例 。末站设计供气能力为2.8×108m3/a(约为77×104m3/d)。西安市夏季的 实际需求量为30×104~40×104m3/d,冬季的实际需求 量约为210×104m3/d,季节性峰谷差约 为5倍,冬季口需求量 约为设计供气能力的3倍。为满足冬季高 峰用气,现场采用扩大单支路计量能力、合理调节各支线调压阀压力及流量调节阀开度的方案,使两支线或三支线可以同时供气。

 

四、结语

在分输站调压计量支线中采取增设流量调节阀进行流量控制方式,虽然可以有效地满足气量调配、保护相关工艺设备、抑制喘流 等工艺要求,并能缓解峰谷差对分输站的压力,但在下游用户用量无法满足持续稳定流量、存在峰谷差较大的现实工况 条件下,流量调节阀未必真正发挥作用。

 

配备可更换阀芯的 流量调竹阀,在用气过程中根据需要在装孔板孔径配备相应阀芯,可以使流量调节阀真正发挥流量控制作用。临撞站流量调节阀的技术改造,为现场整合工艺设施,实现复杂供气需求提供了一种方法,在流量控制、气量调配等方 面取得了良好的应用经验,值得推广。
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