自力式压力调节阀的选择及在海洋石油平台上的应用 | ||||||||||||||||||||||||||||
来源:哲成阀门 作者:www.zczkvalve.com 发布时间:2016-9-21 阅读:次 | ||||||||||||||||||||||||||||
自力式压力调节阀的选择及在海洋石油平台上的应用 [摘 要] 介绍了自力式调节阀的工作原理及流量系数的计算方法,阐述了自力式调节阀的选型及注意事项,给出了自力式调节阀在海洋石油平台上的具体应用实例。 [关键词] 自力式调节阀;海洋平台;选型;流量系数;应用 自力式调节阀是一种无需外来能源,依靠被调介质自身压力、温度或流量的变化,按预先设定值进行自动调节的控制装置,是一种节能型仪表。该阀集测量、执行和控制等功能于一身,自成一个独立的仪表控制系统,具有结构简单、价格便宜和动作可靠等特点,适用于调节精度要求不高或仪表气源供给困难的场合,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等工业部门的自控系统。 自力式调节阀按用途分为压力、差压、液位、温度和流量调节阀。其中以自力式压力调节阀应用最为广泛。本文就自力式压力调节阀在海洋石油平台上的选择及注意事项等进行阐述。 1 自力式压力调节阀的分类、原理及流量系数计算 1.1 自力式压力调节阀的分类 根据作用形式的不同,自力式调节阀分为直接作用式和指挥器作用式两种。直接作用式调节阀适用于稳压精度10%~20%的系统中。直接作用式调节阀最大的优点是结构及操作简单,但由于弹簧负载系统在调节阀运行中引起压降,导致出口压力的非线性,因此,在压降较小而要获得大流量时,必须使用另一种形式的调节阀—指挥器作用式的自力式调节阀。指挥器作用式调节阀适用于出口压力变化范围小于设定压力10%的系统。氮封装置就是其典型应用之一。 自力式调节阀根据被调压力取压点的不同,又分为阀前压力调节型(简称“背压阀”)和阀后压力调节型(简称“减压阀”)两种。背压阀在初始状态其阀芯为关闭位置,当阀前压力逐渐升高,阀门逐渐打开,直至阀前压力稳定在设定值;减压阀在初始状态其阀芯为开启位置,当阀后压力逐渐升高,阀门逐渐关闭,直至阀后压力稳定在设定值。 1.2 自力式压力调节阀原理 自力式阀前压力调节阀,其阀芯初始位置在关闭状态,如图1所示。阀前压力p1经阀芯、阀座节流后,变为阀后压力p2,同时p1 经过取压管输入至上膜室内作用在膜片上,产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡,决定了阀芯、阀座的相对位置,从而控制阀前压力。 当p1增加时, p1作用于膜片上的力也随之增加。此时膜片上的作用力大于弹簧的反作用力,使阀芯向离开阀座的方向移动,这时阀芯与阀座之间的流通面积变大,流阻变小,p1向阀后泄压,直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止,从而使p1降为设定值。同理,p1降低时,动作方向与上述相反,这就是阀前压力调节的工作原理。 图1 阀前压力调节阀原理图 阀后压力调节阀与阀前压力调节阀的原理相同,但阀芯反装。可通过调节弹簧反作用力的大小来改变压力设定值。流量特性一般为快开。 1.3 流量系数的计算 流量系数KV(又称流通能力),是调节阀的重要参数之一。它反映流体通过调节阀的能力。根据实际计算出的流量系数KV值的大小,选择适合的额定流量系数KVS,就可以确定调节阀的公称通径。调节阀的额定流量系数KVS是指:在规定条件下,即阀的两端压差为100 kPa,流体密度为1g/cm3时,额定行程时流经调节阀的流量,是以立方米每小时或吨每小时计的流量数。如果选择的额定流量系数过大,就会使调节阀经常工作在小开度的工况下,既影响控制质量,又会引起振荡和噪音,缩短阀的使用寿命。相反,如果选择的额定流量系数过小,则会使调节阀的开度过大,阀门处于超负荷运行状态,不能满足流量要求,容易出现故障。 为了合理选择调节阀的尺寸,必须正确计算调节阀的流量系数KV值。现以液体为例,简要地给出KV值的计算方法。 1.3.1 非阻塞流
式中:FL -压力恢复系数;FF-液体临界压力比系数;pV -阀入口温度下,介质的饱和蒸汽压(绝对压力),kPa;pC -热力学临界压力(绝对压力),kPa;qV -液体流量,m3/h;ρ-液体密度,g/cm3;p1 -阀前压力(绝对压力),kPa;p2-阀后压力(绝对压力),kPa。
由式(5)可以看出,在阻塞流情况下,KV值的计算公式与非阻塞流工况不同,压差一项用FL2 (p1 - FF pV )代替实际压差p1-p2 ,比用实际压差计算出的KV值要大,即由于阻塞流的作用,阀的流通能力不能充分发挥出来,必须按更大的KV值来选择阀的口径才能满足流体流通的要求。 图2 自力式调节阀在公用气系统中的应用 图3 自力式调节阀在消防泵出口的应用 3.3 自力式调节阀在氮封系统中的应用 使用氮封装置的目的主要是用于维护储罐顶部氮气压力的恒定,以保护罐内物料不被氧化及储罐安全。此应用对自力式调节阀的调节精度要求相对较高,一般需要配置带有指挥器作用式的自力式调节阀。自力式调节阀在海洋石油平台中的应用还有很多,在此不一一赘述。 4 结束语 自力式调节阀无须外加驱动能源、结构简单、工程造价低、使用维护方便,在石油行业中 得到了广泛应用,尤其是在动力源配置困难的简易井口平台。对于那些对调节精度要求不高的场合,综合考虑工程造价、操作维修及运行成本等因素,自力式调节阀实为一种良好的控制设备。 |
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本文Tag:自力式调节阀,减压阀,卸压阀,压差控制阀 | ||||||||||||||||||||||||||||
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