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调压器在天然气行业中的应用
一、调压器应用范围
  在天然气开采、净化、输配等过程中,每一个环节都需要调压,不同的场合需要选用不同的调压器,目前所使用的调压器主要有以下几种。
(1) 高压调压器
高压调压器主要用于采气厂、净化厂和阀前压力为6. 4 MPa 以上的场合,这类调压器大多为国外产品。一个调压器通常为两级调压,以确保调压的准确性。
(2) 中压和高压调压器
阀前压力在2. 5~6. 4 MPa 的中压和高压调压器主要用于长输管道的各个分输场站。由于长输管道下游用户的用气压力差异较大,有的城市没有储气罐,仅靠上游用户进行用气量调峰,因此,阀后压力一般在0. 6~1. 6 MPa 之间。
(3) 中压和低压调压器
中压和低压调压器主要用于城市门站、锅炉、直燃机等方面,该调压器的阀前压力为0. 6~2. 5 MPa ,阀后压力为0. 2~0. 6 MPa 。
(4) 低压调压器
低压调压器多用于居民楼、家庭厨房等场所。阀前压力一般在0 . 6MPa 以下, 阀后压力一般在0. 003~0. 06 MPa 之间。
二、调压器的工作原理
  无论用于何种场合,阀前或阀后压差有多大,一级调压还是两级调压,是直接作用式还是指挥器式,调压器的工作原理都是力平衡原理,即用调压弹簧设定出口压力,当进口压力与流量发生变化时,出口压力应稳定在设定值,阀后压力将随之变化,并通过内置信号管将这一压力传至调压器薄膜一侧。将这一压力与另一侧的弹簧设定压力进行比较,如果出口压力低,则弹簧膨胀使阀口增大(阀芯与阀座间距增大) ,通过调节阀的流量增加,出口压力回升至设定值;反之,调节动作逆向进行。整个压力在动态中达到平衡。
三、调压器的故障及原因分析
  1、 天然气中固体颗粒对阀体的冲击天然气经过净化后,气体中的粉尘、硫化物、水
分已经降到了国际标准允许范围内,但是这些有害物质还会存在,在一定条件下,硫化物将与管道发生反应,生成一些金属杂质,这些粉尘、杂质在高速通过调压设备时会对阀芯、阀座产生冲击,导致设备损坏。陕西省天然气有限责任公司延安分输站在冬季供气高峰时,阀前工作压力、阀后设定压力以及通过设备的流量都处在设备要求的范围之内,而阀芯、阀座却出现了损坏现象。分析发现,其主要原因是受气体中固体颗粒的影响而造成的。
2、 出口压力设置不合理当出口压力设置过低时,气体在阀芯与阀座闭合处的压差就会增大,如果这种高压差状态长期存在,气体中粉尘和颗粒的冲击就会加速阀芯、阀座的损坏。当出口压力设定过高时,阀后的气量过大,会产生憋压。这一压力通过信号管反馈到薄膜,引发弹簧动作,导致新平衡压力低于设定力,于是弹簧又开始反方向动作,压力调节变成了一个力平衡过程。在平衡过程中,阀芯来回动作,增加了阀芯的动作次数,即人为地增加了气体在阀芯和阀座处的压差,导致该处损坏。这种现象在间断供气时特别明显,在用气量高峰时,经常被忽视。在这种状态下,阀后压力相对稳定,但会产生气流声,压力设定过高,有类似湍流的现象发生。
3、 流量选择不合适
目前许多用户选择调压器时,总是以当前流量为基准,然后再考虑一定的富裕量。这种选择并不
合理,表面上看调压器工作正常,实际上调压器并没有处于最佳的工作状态。在实际工作中,调压系统一般为多级调压,流量曲线会发生畸变,调压器产生的压差占整个调压系统的总压差比例越小,畸变越严重。当发生畸变时,在相对开度一定的情况下,相对流量大于不发生畸变时的理想相对流量,同时调压器总的流通能力相对降低,这种状态容易造成阀芯和阀座损坏。
四、预防措施及建议
  对已建成的管道,可以采取以下措施防止调压器损坏。
(1) 针对天然气中灰尘和杂质对阀体的冲击,对易发生磨损的阀芯、阀座进行特殊处理,将原来的材质由不锈钢改为钴铬合金,以增加材质的硬度和韧性〔1〕,同时增加分离器的排污次数和在调压器前安装过滤器,防止灰尘和杂质冲击阀体。
(2) 对流量特性不合适的调压阀,通过增大调压阀的尺寸来增加流通能力,减轻用气量大时气体对设备的损害。对于流量变化特别大的系统,在调压阀前增设流量调节阀,防止过高流量的气体通过调压器。对于调节阀,大流量和高压差对其影响不大,也能起到很好的效果。对新建管道和场站,调压器一定要安装过滤器,以消除天然气中灰尘和杂质的影响。选择调压器时,应根据用户的工艺流量范围、前后压差,确定调压器流量范围。调压器的最大流量应当是调压器计算流量的1. 15~1. 2 倍〔2〕,而调压器计算流量应当为工艺管网计算流量的1. 2 倍,以此确定调节器流通能力Cv 值。按照求出的调压器流通能力值,验证调压器的开度。一般最大开度在90 %左右,最小开度不小于10 %。按照求出的调压器流通能力值,确定调压器的公称直径和阀芯直径。

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