控制阀在苛刻工况下的应用.pdf

仪器仪 表与应用 石 油 化 工 自 动 化，2 0 0 9 ，2 7 0 AU ToM ATI ON I N PETRO CHEM I CAL I NDUS TRY 控制阀在苛刻工况下 的应用 康 茜 萨姆森控制设备 中国 有限公司 ， 北京 1 0 0 1 7 6 摘 要 气蚀、 闪蒸 现象会对生产装置上的阀门造成严重 的损坏 ， 进 而导致整个装 置的停 车 ， 在苛刻工况下 选择 调节阀时 ， 气蚀、 闪蒸和噪声对它的影 响是 首先要考虑的问题。先要选择 最适合实 际工况的 阀门， 另外要 对阀门及 内件 材质做恰 当的处 理 ， 以抵抗气蚀 、 闪蒸对阀门的损坏 。根据控制阀参数 和一些炼油厂 的实例来探讨造成气 蚀和闪蒸的原理 ， 并给 出解决这些问 题的方法 。另外介绍了一种新型 的节流元件 ， 它能有效地 消除气蚀产生的噪音 。 关 键 词 控 制阀； 苛刻工况 ； 气蚀 ； 闪蒸 ； 噪声 中 图 分 类 号 T P 2 1 4 文 献标 志码 B 文章 编 号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 0 9 0 2 0 0 7 0 0 3 1 引 言 液体 介 质 在 一 定 的 条 件 下 会 发 生 闪 蒸 和 气 蚀 ， 使 得控 制 阀 噪 音 增 大 、 阀 门 和 管 道 的部 件 被 侵蚀 损 坏 ， 或 者会 引起 阀 门 和管 道 的低 频 及 机 械 振 动 。在这 种 情 况 下 ， 如 果 不 重 视 某 些 细 节 可 能 会对工厂的运 行造成 不 良影 响并 使业 主蒙 受经 济损 失 。 该 文 根 据控 制 阀参 数 和 一些 炼 油厂 的实 例来 探讨气 蚀 的原理 及 解 决 方 法 。另外 介 绍 一 种 新 的 节 流元件 ， 它能有 效地 消除 气蚀产 生 的噪音 。 2控 制 阀的运行 和气 蚀 、 闪蒸产 生的条 件 当阀 门出 口的压 力 P 随 着 流量 q v的增 加 而 升高时， 阀门的入 口压力 P 降低 ， 饱 和蒸汽压 P v 值 的大小 取决 于过程 介质 的温度 ， 气蚀 和 闪蒸 是 由 于 阀门缩 流处介 质气化 而 引起 。 根据 差压 比公式 x 一P 一p ／ p ～p X X 。 时 X 为 阀 门 开始 气蚀 特 性 压 力 比 ， 气 蚀产 生 ， 当 P 户 时 ，在 阀 门 内 刚 刚形 成 的 汽 泡 发生爆 裂 。如果 P 户 、 ， ， 则发生 闪蒸 ， 阀门 出 口为 汽 、 液 两相 并存 。 根据 流量 q v与 X 值之 问 的关 系 流量 q 增 加 时 ， X 值 降 低 。 阀 门 内液 体 状 态 分 为 以 下 三 个 区域 X r 时 ， 一般来说 ， 阀 门出 口的流速应低 于 5 m／ s 并且选 用低振 动 阀芯 ， 依据下 列原则 来 选 定 阀门和 内体 材质 a P 一P 2 K i P v 没有 气蚀损 坏 ， 阀 内件不 需要特殊 处理 。 b P l P z≥ K P P v 且P 一 P K 时 ， 阀芯或 阀座 需 司钛 莱 加硬 或 选 用其 他 硬 质 合 金钢 。 应 用实 例 在 某 炼 油 厂 ， 1台 旋 转 阀 在 P 一 1 ． 5 MP a 且 X 在 0 ． 5 ～ 0 ． 9之 间 时产 生较 大 的 噪 音并 且对 阀门造 成 侵 蚀 损 坏 。经 过一 年 半 的 运 行 后 ， 气 蚀造 成 了阀体 的彻 底 损坏 ， 当 时在 没 有 其 他 解决 方案 的情况 下 ， 不得 已只能 用 1台完全 相 同的 阀 门替 换这 台被 损坏 的 阀门 ， 同时用 1台特 定 的仪 器定期 检 测 阀 门 的厚 度 来 监 测 阀 门 的损 坏 情 况 。 又经过 了一 年半 的 运 行 ， 阀 门再 次 损 坏 ， 该 旋 转 阀 被 具有抗 气 蚀新 型 阀内件 的单座 阀替换 ， 从 而彻 底 解决 了气蚀 造成 阀 门损 坏 的问题 。 6抗 闪蒸 方法 在 调节 阀里 闪蒸是 不能 预防 的 除非 系统 条件 改 变 ， 所能 做到 的 就是 避 免 或 减少 闪 蒸 对 阀 门造 成 的损 坏 。 对 于 闪蒸 和两 项流 ， 所选 阀 门的 口径 应该 足够 大 ， 以降低 阀门 出 口的 流 速 ， 这样 可 以减 小 闪 蒸 对 阀门 的损 害 ， 经验 表 明 ， 阀门 出 口的最 高 流 速 不应 超 过 6 0 m／ s 。根 据 阀 门 运 行 的 条 件 ， 选 择 适 当加 硬 的 阀内件材 质 以抵抗 流体 的冲 刷 。对 于 腐蚀 性 介 质 ， 适 当 的阀 门材 质 的选 择 也 起 着 重要 的作 用 。 另外 ， 阀座 口径 最 好 缩 减一 档 ， 使得 流 体 在 阀 腔下 游部 分有 足够 的空 间 。 同时需 要 注 意 选择 适 当 的 阀门型式 和 正确 的安装 位置 。 应 用 实 例 在 同 一 炼 油 厂 里 ， 管 道 直 径 是 DN2 0 0的两个 弯 头 之 间装 了 l台 DN1 0 0的 阀 门 如图 2 a 所示 ， 这 台 阀 门在 实 际使 用 中被 严 重 冲 蚀 损坏 ， 根据其 实 际 操 作 条件 显 示 ， 阀 门发 生 闪蒸 并 且 出 口处 气 化 率 为 1 3 ， 而 阀 门 出 口流 速 则 高 达 2 5 0 m／ s ， 因此 闪蒸 所 引起 的 冲蚀 和 磨损 不 可 避 免 ， 阀门被严 重损 坏 。另一 个造成 阀门损坏 的不 利 因素是 阀 门安 装位 置欠 佳 ， 上 、 下 游直 管段太 短 。 00 D Ⅳ2O O DN1 00 一 DJv2 0 0 a O O D．v2 0 0 DN2 00 b 图 2 阀 门安 装 位置 根据现场的实 际工况 ， 重新 选用 了 1台 D N2 O O ／ K 1 0 0低振动V p o r t 阀芯的单座阀， 并且把它安 装 在长直 管段 处 如 图 2 b 所 示 ， 阀 门运 行 良好 ， 彻 底解决 了闪蒸损 坏 的问题 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 过程控制实施技术 石 油 化 工 自 动 化 ，2 0 0 9 ，2 7 3 AU TOM ATI ON I N P ETRO- CHEM I CAL I NDUS TRY 关于刮板流量计在塔河油 田 稠油计量 中的应用 战 征 ， 王 晓宁 ， 刘 勇 ， 陈社 红 中石化西北油 田分公司 塔河采油二厂 集输二大队 ， 新疆 塔河8 4 1 6 0 4 摘 要 从刮板流量计工作原理以及误差分析出发 ， 重点讨论 了压力损失、 漏流 、 压力和温度 、 振动 以及腐蚀 等因素对刮板 流量计准确度的影响 ， 并从实际使用的经验中总结 出减少和消除影响其计量准确度因素的有效解决方法 ， 有利于j E 确地了解刮 板流量计的原理、 误差特性以及影 响其计量的因素， 为刮板流量计 的选型 、 使用和 日常维护工作提出了很好的建议。 关键 词 刮板流量计 ； 准确度 ； 误差分析 ；IN素 中图分类 号 T H8 1 4 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 0 9 0 2 0 0 7 3 0 3 1 引 言 刮板流量计 在塔 河油 田使用 以来 ， 发挥 了其 精 度高 、 重复性好 、 范 围度 大 ， 适 用于 高黏 度流 体 的优 势 ， 在塔河油 田计量准确度方面取得 了 良好 的效 果 。 2刮板流 量计原 理以及误 差计算 2 ． 1 工作原理 刮板流量计是一种容积式流量计量仪表 ， 由转 子 、 刮 板 、 内壳体 和上盖 板 、 下盖 板组成 计量腔 。 当 被测流 体进 入 流 量 计 后 ， 推 动 刮 板 并 带 动 转 子 转 动 ， 在流量计 中心 有一 块 固定 不 动 的 凸轮 ， 当转 子 与刮板一起转 动时 ， 由于刮板 上面 的磙 子与 凸轮接 触 ， 所以刮板便产生伸缩的动作 ， 并与壳体和转子 、 上盖等 形成一 个容积 固定 的计 量腔体 ， 流体 不断 的 经过计 量腔体 被 送 到流 量计 出 口。可 见转 子旋 转 一 周就 产生 6次计量 腔 ， 所 以转子 的转 速 与被测 流 体量成 正 比 ， 且转子 的转速经 密封联 轴器及 传动 系 统传 给计数 器 ， 直 接 指 示 出 流经 流量 计 的 流体 总 量 。工作 原理如 图 1 所示 。 设 流量计转 子一周计 量体积 为 V ／ m。 ， 一定 时 间 内转 子 转 动 次数 为 N， 则 在 该 时 间 内流 过 的 流 体体积 为 板 子 子 图 1 刮板 流量计 工作原 理 VN vl 1 再设仪表的齿轮比为常数 a ， 计量值 由转子传 递 至变速 齿轮 ， 变 速齿 轮 比和仪表指针 转动刻 度值 所 确定 ， 若 仪表指 示值 为 J a N 2 由式 1 和 2 可 得在 一 定 时间 内通 过 仪表 的 流体体积 与仪 表指示值 的关 系 收 稿 日期 2 0 0 8 1 0 2 5 。 作者简介 战 征 ， 男， 1 9 9 9年毕业于西南 石油大学 设备 管理 专业 ， 现任 中石化西北油 田分公司塔河采油二厂集输二大队队长， 任工程师 。 7 结束 语 控制阀在苛刻工况下应用所引起 的气蚀、 闪 蒸 、 噪声等 问题 由来 已久 ， 但 是 通过 合 理 的 阀 门设 计可以防止气蚀的发生， 通过优化阀门结构和合理 地选用阀 门材质 可 以控 制 闪蒸所 带 来 的破 坏 。各 控 制阀厂家 不断寻找解 决办法 ， 目前一 系列可 靠耐 用的新型抗气蚀控制阀相继推出， 已经使得控制阀 在苛刻工况 条件下得 到了 良好 的应用 。 参 考 文献 1 KI E S BAUER J ． An I mp r o v e d P r edi c t i o n Me t h o d f o r Hy d r o d y n a mi c N o i s e i n C o n t r o l Va t v e s J ] ．V a l v e Wo r l d ，1 9 9 8 ， 3 3 3 4 9 2 I EC6 0 5 3 4 8 4 2 00 5 ． Pr e d i c t i o n o f No i s e Ge n e r a t e d b y Hy d r o d y n a mi c F l o w E s ] 3 I SA-RP7 5 ．2 3 1 9 9 5， Co n s i d e r a t i o n s f o r Ev a l u a t i n g Co n t r o l V a l v e C a v it a t i o n [ S ] 4 刘光德 ， 李宝华． 评 估控制 闽空化气蚀损 害的方法 [ J ] ． 石油化 工 自动化 ， 2 0 0 9 ， 4 5 1 5 5 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m