長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析

1、之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析概述

　　水擊是長輸管道運(yùn)行中常有的一種現(xiàn)象。一面由于局部條件的改變使運(yùn)行工況發(fā)生變化,另一方面輸送油品的變化也會導(dǎo)致管道內(nèi)水力狀態(tài)發(fā)生變化。當(dāng)突然斷電導(dǎo)致停泵,或閥門的快速啟閉等,都會使管道輸送的穩(wěn)定狀態(tài)遭到破壞。在輸油過程中由于壓力的突變,產(chǎn)生的壓力波值超過了管道允許的彈性值及設(shè)備的承壓能力時,就會引起輸油管道和設(shè)備的損壞,嚴(yán)重時出現(xiàn)爆管事故。長輸管道泄壓閥專為流體集輸管線設(shè)計的一種安全泄壓裝置,用于防止管道系統(tǒng)由于瞬變流產(chǎn)生的管網(wǎng)異常壓力波動及水擊壓力對管道系統(tǒng)及設(shè)備的破壞,該閥可廣泛用于油、氣、化工產(chǎn)品、漿液、水等介質(zhì)集輸管道系統(tǒng),作為管線安全保護(hù)裝置。氮?dú)馑畵粜箟洪y從控制類型上劃分，有氣瓶控制式和電氣體系控制式兩種。介紹了氮?dú)馐剿畵粜箟洪y的工作原理。針對氮?dú)馐剿畵粜箟洪y在使用過程中存在的問題,研制了雙控自力式軸流泄壓閥,應(yīng)用效果良好。雙控自動式軸流泄壓閥不僅克服了氮?dú)馐剿畵粜箟洪y的諸多缺點(diǎn),而且安全系數(shù)成倍提高,為長輸管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了保障。
　　氣瓶控制式氮?dú)馑畵粜箟洪y屬于主動泄壓閥，其結(jié)構(gòu)型式如下圖所示，其驅(qū)動力為高壓氮?dú)鈿庠雌克峁┑膲毫Α２讳P鋼閥門并聯(lián)安裝在受珍愛管線上，不銹鋼閥門上游一側(cè)與受珍愛的管線相連通，下流一側(cè)與泄放管線相連。氣瓶控制式氮?dú)馑畵粜箟洪y重要由四部分組成，主閥、管線儀表及附件、溫差平抑瓶和氣源瓶。氣源瓶提供的高壓氮?dú)?，通過管線及控制儀表后進(jìn)入主閥內(nèi)腔，控制主閥開啟和關(guān)閉。溫差平抑瓶通過管線與主閥氣室腔雷同，一樣平常采用深埋或其他保溫措施，以降低溫度轉(zhuǎn)變對氣室腔內(nèi)壓力的影響。 氮?dú)馐剿畵粜箟洪y是專為流體集輸管線設(shè)計的一種安全泄壓裝置，用于快速跟蹤管路壓力的變化并動作, 保護(hù)輸油管線安全,防止管道系統(tǒng)由于瞬變流產(chǎn)生的管網(wǎng)異常壓力波動及水擊壓力對管道系統(tǒng)及設(shè)備的破壞。水擊泄壓閥的保護(hù)自成體系，為一自動閥門。氮?dú)馐剿畵粜箟洪y是專為流體集輸管線設(shè)計的一種安全泄壓裝置，用于快速跟蹤管路壓力的變化并動作, 保護(hù)輸油管線安全,防止管道系統(tǒng)由于瞬變流產(chǎn)生的管網(wǎng)異常壓力波動及水擊壓力對管道系統(tǒng)及設(shè)備的破壞。水擊泄壓閥的保護(hù)自成體系，為一自動閥門。
2、長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析泄壓閥結(jié)構(gòu)及工作原理
　　上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,泄壓閥(圖1)與受保護(hù)的管線并聯(lián)連接,其上游側(cè)與受保護(hù)的管線相通,下游側(cè)與水擊泄放管道相連。在投入使用前預(yù)先向閥門的柱塞腔內(nèi)充入確定壓力的氮?dú)?這樣當(dāng)管線正常輸送時,在內(nèi)腔設(shè)定壓力作用下柱塞緊密的與主閥座貼合,使泄壓閥處于正常關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)管線發(fā)生水擊,異常升壓,超過其柱塞內(nèi)腔所設(shè)定的安全控制壓力時,在壓差的作用下柱塞打開,通過柱塞外腔開始泄壓并報警。當(dāng)水擊壓力衰減到小于設(shè)定安全控制壓力時,柱塞與閥座緩慢平穩(wěn)貼合,恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài),停止泄放,管線恢復(fù)正常輸送。
產(chǎn)品廣泛用于原油、成品油、化工產(chǎn)品、水等介質(zhì)集輸管道系統(tǒng)，作為管線安全保護(hù)裝置；尤其適用于輸送黏稠和含泥沙的原油管網(wǎng)系統(tǒng)，并安裝于泵站入口或出口作為低壓保護(hù)閥或高壓保護(hù)閥，用于保護(hù)站場設(shè)備或出口管線。
長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析性能特點(diǎn)：
1. 自動泄壓：管線壓力大于設(shè)定壓力后，閥門自動快速泄放管道超壓壓力。
2. 自動關(guān)閉：管線壓力降到設(shè)定壓力某一值后，閥門自動平穩(wěn)復(fù)位，防止介質(zhì)浪費(fèi)。
3. 壓力信號自動判斷和報警功能：氮?dú)庠磯毫Φ椭敛蛔阋蕴峁┓€(wěn)定氮?dú)鈮毫r，或當(dāng)設(shè)定氮?dú)鈮毫Ω哂诨虻陀谙拗茐毫r，壓力傳感器將檢測的信號傳給站控系統(tǒng)顯示報警。
4. 溫度平抑功能：設(shè)置埋地氮?dú)夤蓿ＷC冬季或夏季氮?dú)鈮毫竞愣?，平抑因大氣溫度變化對氮?dú)庠O(shè)定壓力的影響 。

3、長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析水力瞬變分析
　　長輸管線泄壓閥一般安裝在下游泵站的入口處(圖2),用以保護(hù)上游泵站?？山⒁韵履Ｐ蛠矸治鼋K端閥門瞬時關(guān)閉產(chǎn)生水擊泄壓閥入口處的水力瞬變情況。以管道直徑D=100mm,管道長度L=12000m,上游泵站提供壓頭H0=250m,管道出口壓頭H3=30m,管道內(nèi)介質(zhì)流動處于紊流區(qū),m=0.125,f=81.35(s/m3 )1.875,水擊波速a=1000m/s的工況條件為例。在管線終端設(shè)置閥門在2s內(nèi)關(guān)閉造成水擊,泄壓閥設(shè)置于終端閥門上游附近。
　　首行終端閥門關(guān)閉水擊計算。畫x - t網(wǎng)格,將管道等分成十二段(N=12),每段長度為Δx=L/N=1000m,時步Δt=Δx/a=1s。終端閥門關(guān)閉產(chǎn)生水擊,水擊特征線方程的差分形式可寫為

　　水擊波傳播到泄壓閥,當(dāng)壓力高于其開啟壓力時,泄壓閥瞬時打開,泄放管路壓力。此時再進(jìn)行管路下游閥門瞬時開啟的水擊計算,水擊特征線方程同終端閥門關(guān)閉的水擊特征線方程。泄壓閥動作的邊界條件為將特征線方程編制程序(圖3、圖4) ,代入題設(shè)條件,運(yùn)行程序計算泄壓閥入口端水力瞬變(圖5)。

4、長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析瞬變工況測試
　　泄壓閥瞬變工況按圖6所示流程進(jìn)行測試。多級離心泵由變頻電機(jī)驅(qū)動, 揚(yáng)程335m, 流量155m3 /h,電磁流量計量程250m3 /h,精度110級,壓力變送器量程0～5.0MPa,精度等級0.5,輸出標(biāo)準(zhǔn)電流環(huán)信號進(jìn)入計算機(jī),壓力測試點(diǎn)采用環(huán)形取壓〔4〕〔5〕。電氣體系控制式結(jié)構(gòu)相比氣瓶控制式更為復(fù)雜，造價相對昂貴，必要外接電源，其結(jié)構(gòu)型式如下圖所示。電氣體系控制式氮?dú)馑畵粜箟洪y可實(shí)現(xiàn)主動切換氮?dú)馄浚瑴夭钪鲃有拚a(bǔ)償，超壓報警河南人事考試網(wǎng)，氣源低壓報警，一套控制體系可為多臺不銹鋼閥門供氣等功能，適用于管線主動化程度較高，人煙稀疏地區(qū)。水擊泄放閥具有許多突出的特性，這些特征使GA水擊泄放閥成為當(dāng)今世界上性能可靠、功能齊全和實(shí)惠的過壓保護(hù)裝置。
操作平穩(wěn)無震動---GA水擊泄放閥具有*的V形開口閥瓣和差動活塞設(shè)計，在任何工作壓力下都能給予可靠的關(guān)閉推動力，調(diào)節(jié)性能，運(yùn)行平穩(wěn)（不會產(chǎn)生（自身）關(guān)閥水錘）。
　　
　　氮?dú)馐剿畵粜箟洪y主閥是軸流式結(jié)構(gòu)。團(tuán)體分為三部分：主閥入口與上游管線相連、主閥內(nèi)腔氣室與氣室管路及控制儀表相連，主閥出口與泄放管路相連。
　　氮?dú)馑畵粜箟洪y在正常工作狀況下，如下圖所示：
　　
　　高壓氮?dú)庠赐ㄟ^氣室管路及控制儀表后對水擊閥內(nèi)腔氣室添補(bǔ)與設(shè)定壓力相稱的體系壓力，主閥閥瓣在體系壓力的作用下與密封元件接觸，從而保持關(guān)閉狀況。當(dāng)管道中產(chǎn)生水擊時，上游管線壓力超過不銹鋼閥門設(shè)定壓力，閥瓣被推動并向左移動，水擊閥內(nèi)腔體積變小，如下圖所示：
　　
　　但因?yàn)樗畵糸y內(nèi)腔體積的轉(zhuǎn)變相對于溫差平抑瓶的體積微乎其微，故水擊閥內(nèi)腔會始終保持體系壓力不變。此時主閥開啟，管線中部分介質(zhì)被敏捷泄放到泄壓罐中，從而消減水擊壓力峰，而起到珍愛管路與設(shè)備的作用。隨著水擊泄放閥的開啟，水擊波的能量得到釋放。當(dāng)管道壓力降至水擊泄壓閥設(shè)定值以下，在體系壓力作用下，主閥閥瓣重新與密封元件接觸北京做網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)不銹鋼閥門的關(guān)閉過程，恢復(fù)到正常工作狀況。

長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析1.多級離心泵　2、10.止回閥　3、7、9.流程閥　4.電動調(diào)節(jié)閥 5.電磁流量計　6.壓力變送器　8.被測泄壓閥　11.試驗(yàn)水池
 
長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析圖6　瞬變工況測試流程
　　設(shè)定泄壓閥的控制壓力。通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,使關(guān)閥壓力略高于泄壓閥在該控制壓力下的泄放壓力,以保證在快速關(guān)斷止回閥時能打開泄壓閥?？焖訇P(guān)斷止回閥模擬實(shí)際運(yùn)行中的水擊工況,同時啟動計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。觀察閥門是否及時泄放,計算機(jī)自動記錄閥前的壓力變化情況。為了測試不同壓力下泄壓閥水力變化情況, 在0.8 ～2.2MPa之間基本均勻測試8組數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)太多,關(guān)閥以前及關(guān)閥穩(wěn)定后的部分?jǐn)?shù)據(jù)不予分析,將測試結(jié)果選取四組擬合成曲線(圖7) 。
　　測試結(jié)果表明,在不同的控制壓力下,泄壓閥的大響應(yīng)時間不超過50個采樣間隔,即響應(yīng)時間不超過110s。止回閥快速關(guān)斷產(chǎn)生水擊增壓,當(dāng)水擊波向上游傳播到泄壓閥,水擊壓力高于泄壓閥開啟壓力時,泄壓閥響應(yīng)開啟,開始泄放,管道中的水擊增壓被減弱。泄壓閥開啟時產(chǎn)生的減壓波與止回閥關(guān)閉產(chǎn)生的增壓波相疊加,造成管道內(nèi)壓力的波動變化。當(dāng)壓力降至低于開啟壓力時泄壓閥關(guān)閉。由于泄壓閥的開啟壓力高于管道工作壓力,所以泄壓閥關(guān)閉后管道內(nèi)的壓力高于穩(wěn)定工作壓力。

1.控制壓力0.8MPa　2.控制壓力1.2MPa　3.控制壓力1.8MPa　4.控制壓力2.2MPa
圖7　試驗(yàn)測試泄壓閥入口端壓力變化曲線
　　通過對長輸管道泄壓閥進(jìn)行水力瞬變理論分析計算和試驗(yàn)測試,兩者結(jié)果吻合良好。表明泄壓閥能夠在水擊產(chǎn)生時迅速響應(yīng),且泄壓效果明顯,能夠有效保護(hù)管道及設(shè)備不受水擊的破壞。

5、長輸管道氮?dú)馑畵粜箟洪y工況分析結(jié)語
　　長輸管道泄壓閥作為專門保護(hù)流體集輸管線的安全泄壓裝置,對于防止管道系統(tǒng)受水擊壓力的破壞起著重要的作用。通過對長輸管道泄壓閥進(jìn)行水力分析和水力瞬變試驗(yàn),編程計算得出的理論結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)際測得的結(jié)果相符合,這為掌握泄壓閥對管道水力狀態(tài)的影響提供了理論和試驗(yàn)依據(jù),以使其在工程應(yīng)用中更好的發(fā)揮作用,保護(hù)管道及設(shè)備。與本產(chǎn)品相關(guān)論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)