调节阀门是输油管线安全性运作四级维护中的第一级工作压力维护,一般安裝于各石油管道站的转站髙压端,主要运用于操纵总流量,调整出入站工作压力,以避免管道憋压,确保全程安全性稳定运作。
2008年4月份,甬沪宁管道上某正中间站的116#调节阀门前后左右压力差较大做到1.5MPa,总流量降低,从各种现象可以判断该调节阀门已被比较严重阻塞。文中就对于这一具体问题进行研究探讨,得出解决方法并提意见。
1 调节阀门的构造及原理
甬沪宁管道上某正中间站采用的控制阀为M okveld Valve公司生产制造的RZD-RECX 20" Class 600 型自力式调节阀(DN500,PN10MPa),其构造如下图1。
1.阀外体 2.阀内体 3.液压缸 4.阀座 5.活塞杆 6.笼套 7.软密封圈 8.支撑点套
1.1 油路板
阀体包含阀外体和阀内体,是一详细的铸造体,阀里外体中间有一径向对称性流道,见图1箭头符号所显示处。这类轴流式风机设计方案,使液体非常容易根据,并在闸阀内部结构轴向分布均匀,避免了优先选择流和没必要的流入更改,进而最大限度地降低了流场和噪声。
1.2 液压缸和阀座
液压缸与阀座组成一个90!的角式传动机构(见图1),活塞杆依靠此传动机构在滑轨内缘闸阀的轴线健身运动,液压缸与阀座上的45!的蜗杆互相藕合,阀座左右传动系统,推动液压缸及活塞杆在全行程安排上前后左右挪动。活塞杆在笼套中的部位,及其笼套上孔的不一样样式和尺寸确定了是多少液体可以根据调节阀门。
1.3 笼套
笼套是调节阀的核心部件(构造见图2),四周有孔径为12mm的孔眼,按等百分数分布均匀,六列入一组,每一组14 12 6 4 10 8=54个孔,有20组,共1080个孔。石油从孔内排出集中化在闸阀的轴向,根据互相冲击性在闸阀中心线上相抵。因为液体自身促使液体动能在笼套内部结构消退,不触碰油路板和气动阀门的其它构件。因而,可以说调节阀门调整工作压力是根据笼套开展的。
1.4 原理
RZD-RECX型调节阀门是轴流式风机活塞杆型自力式调节阀,气动执行器推动阀座左右挪动,阀座又依靠它与液压缸上的45!的蜗杆传动系统液压缸,进而使活塞杆在笼套内前后左右挪动。活塞杆在笼套内被导向,根据释放出来笼套上等百分数遍布的节流装置孔的数目来调整过电流总面积,进而具有调整总流量的功效。当执行器推动阀座往上时,活塞杆向后挪动,放大闸阀;当执行器推动阀座往下时,活塞杆往前挪动,调小闸阀。除此之外,该种类调节阀门的主密封性包含一个方形的软密封圈(见图1),这类独特构造使密封环在液体的压力下被卡紧,进而做到密封性的实际效果。
RZD-RECX型调节阀门选用了带气动式阀门定位器的活塞杆执行器,气动阀门设备给执行器给予了一定的压力的空气压缩,电/气转化器把从主控室来的4~20mA的直流电键入数据信号经气动式无线放大器变大变换为0.04~0.95MPa的气动式导出数据信号送至执行器,传送数据信号为电子信号,当场实际操作为气动式数据信号。执行器接纳到操纵数据信号后再将其转化为对应的平行线偏移导出,根据摆杆推动阀座左右挪动,进而使闸阀开启度在全行程安排上转变。
2 特性剖析及主要参数较为
调节阀门阻塞会增多多余的能耗,导致财产损失,下边就根据研究其总流量特点和运作工作状况,并根据主要参数较为来表明其危害。
2.1 总流量特点
调节阀门的总流量特点就是指在调节阀门前后左右压力差稳定的前提下,物质穿过闸阀的相对性商品流通工作能力与闸阀的相对性开启度相互关系。在其中,相对性商品流通工作能力是闸阀某一开度时商品流通工作能力与全开时商品流通工作能力之比,用q=Q/Qmax表明;相对性开启度是闸阀某一开度与开全度之比,用l=L/Lmax表明。
依据前边详细介绍,调节阀门是利用变化节流阀总面积来操纵总流量的,而RZD-RECX型调节阀门笼套四周的节流装置孔是按等百分数分布均匀的,因而其具备等比例总流量特点,如下图3所显示。
假定:调节阀门阻塞前总流量为Q1,相对性商品流通工作能力q1,则q1=Q1/Qmax;调节阀门阻塞后总流量为Q2,相对性商品流通工作能力q2,则q2=Q2/Qmax;由于Q2<Q1,因此在相对性开启度同样的情形下,商品流通工作能力q2<q1。
从而表明,调节阀门阻塞会使商品流通工作能力减少。
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2.2 工作状况剖析
2.2.1 调节阀门pQ工作状况曲线图
调节阀门前、后的伯努利表达式为:
式中
Z1、Z2――阀前、阀后标高(Z1=Z2),m;
p1、p2――阀前、阀后工作压力,Pa;
g――成品油的中重度,N/m3;
υ1、υ2――阀前、阀后均值液体速率,m/s;
hf――液体通过调节阀门时的部分摩阻损失,m。
在总流量一定的情形下,因为调节阀门前、后管经相距不大,依据持续方程式,则υ1»υ2,故(1)可简化为
式中
Δ=p——调节阀门前、后压力差,Pa。
部分摩阻损失hf可以用下式测算,即
式中
ξ——部分阻力系数,为一参量;
υ——液体速率,m/s。
又依据持续方程式Q=Aυ,可获得
式中
A——液体所流过管路的横截面积,m2;
Q——流过调节阀门的石油总流量,m3/s。
由式(2)和式(4)可以得到
因为调节阀门前、后管经相距不大,即其前、后管线的横截面积A1»A2,将式(5)中总流量Q前的指数统一用ck表示,则式(5)可简化为
式中
ck——与节流阀总面积相关的指数。
由式(6)得知,Δp与Q呈双曲线关联,因此得到调节阀门Δp-Q曲线图,如下图4所显示。
2.2.2 调节阀门阻塞前后左右工作状况剖析
假定:调节阀门阻塞前总流量为Q1,前后左右压力差为Δp1,则Δp1=ck1Q1;调节阀门阻塞后总流量为Q2,前后左右压力差为Δp2,则Δp2=ck2Q22;因为阻塞前后左右的节流阀总面积不一样,且ck2>ck1,故可得到调节阀门阻塞前后左右Δp-Q曲线图(见图5、图6)。
由图5、6可以看得出:在总流量一定(Q1=Q2=Q0)时,前后左右压力差Δp2>Δp1;在前后左右压力差一定(Δp1=Δp2=Δp0)时,总流量Q2<Q1。
从而表明,调节阀门阻塞会使其前后左右压力差扩大,总流量降低。
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2.3 主要参数较为
以某正中间站116#调节阀门阻塞前1个月与堵塞后第4个月的2组运作主要参数为根据,对其前后左右压力差与数据流量的变动开展较为。将表1中数据绘成曲线图,如下图7所显示。
根据相对比较可以看得出:通常情况下调节阀门前后左右压力差在0.04~0.12MPa中间,阻塞后会导致其前后左右压力差大幅度提升,总流量降低。116#调节阀门具体∃压力差与数据流量的变动曲线图%与概念剖析相一致。对于这一状况,该站开启旁通阀114#可调式型防爆型电动闸阀(DN600,PN10MPa),并开、关116#调节阀门(DN500,PN10MPa),不断主题活动后查看发觉:压力差稍有降低,总流量也有一定的回暖。可是运作一段时间后,前后左右压力差又大幅提升,直到做到1.5MPa,最终经解散解决,才恢复过来运作。
3 缘故、方法和提议
3.1 根本原因
2008年4月份,甬沪宁管道上某正中间站的116#调节阀门被比较严重阻塞,前后左右压力差做到1.5MPa,归根结底:一是因为该站2007年10月份刚建成投产,全部体系处在新投用环节,在作业的历程中有很多焊疤、锈迹、碎石子等残余在管线内,在投用前期这种残渣会在笼套的商品流通孔处导致阻塞;二是因为该站的进入地铁站过滤装置是护栏式的,栅栏间隔有30~40mm宽,而调节阀门笼套上的直径仅有12mm,过滤装置没能合理地将石油中的残渣进行过滤掉,再加之长期不开展清管工作,进而致使了调节阀门阻塞。
3.2 解决方案
依据该站解决这一问题的社会经验,之后倘若再发生相近状况,可按下述方式 解决。最先,可快速不断开、关进气阀或调节阀门,让脏污从进气阀或调节阀门处被油排冲跑,倘若不好,再考虑到解散解决。因为解散解决是闸阀的线下检修,仅有在危害闸阀正常的运转时才为此,应特别注意观查运转状况,如发觉调节阀门前后左右压力差再次提升,总流量再次降低,则表明调节阀门阻塞比较严重,节流阀损害过大,已严重影响其调整特性,危害到生产安全,这时再开展解散解决。调节阀门解散检修可按下列过程开展:
(1) 将调节阀门前后左右法兰盘拆装,把闸阀从管路上取下(假如闸阀与管路是平面图法兰连接,只需将法兰盘立即拆装再将闸阀吊出就可以;如果是凸型法兰连接,则须要用爬管机割管后将其吊离管道),会发觉阀内有很多碎石子、焊疤等脏东西。
(2) 依靠滚珠丝杠、撬棒等专用工具将支撑点套和笼套取下,会发觉笼套的商品流通孔被阻塞,逐孔开展清除。
(3) 清理支撑点套、笼套、油路板内部结构,随后按拆解时的相对次序逐一回装。留意:回装笼套前后左右,要各自擦抹密封性润滑油脂和螺旋式润滑油脂。
(4) 用起重机将清除后的调节阀门吊返回管道中并组装法兰盘。假如以前为割管检修,则需打黄油墙开展动火电焊焊接工作。
(5) 修复气动执行器上的供风线、阀门定位器上的操纵电源线,并且用远程控制数据信号实际操作调节阀门,看气动式数据信号、电子信号及执行器是不是恢复过来。
(6) 做常见故障数据信号、掉风保位实验,看调节阀门的负载电流量维护、反正负极维护、掉气保护等各种各样维护数据信号是不是恢复过来。
(7) 以上实验没问题后可再次投入使用调节阀门,并搞好检修纪录。
3.3 提议
3.3.1 组装工程施工
因为作业流程中残余在管线内的很多焊疤、锈迹、碎石子等是导致调节阀门阻塞的直接原因,因此调节阀门的组装、工程施工及建成投产前的管路扫线工艺流程十分重要,应留意以下几个方面:
(1) 调节阀门组装以前,应仔细地查验闸阀并消除在贮存期内所积累的污渍,在组装历程中也应保持干净、干躁。
(2) 调节阀门在与焊接管道时要非常当心,务必严苛防止焊疤溅出入阀身体内。
(3) 建成投产前开展管路扫线时,调节阀门应拆下来(堵漏两边法兰盘,维持阀内清理、干躁),用对应的接管段相接,务必扫线达标后才可以组装调节阀门。
3.3.2 运作维护保养
在确保组装施工质量的条件下,为防止因别的原因导致调节阀门阻塞,应完善日常运转维护保养规章制度,明确提出以下提议:
(1) 制订科学合理的清管周期时间。调节阀门属于站内机器设备,按时开展清管工作,可避免油排将外管路内的很多残渣带到站内管道网。
(2) 在调节阀门前组装适合的过滤装置。在综合考虑液体根据量的条件下,过滤装置过滤网的直径或护栏间隔应略低于调节阀门笼套直径,使石油里的脏物不会阻塞到调节阀门处。
(3) 停泵后倒通全越站步骤,尽可能不动工作压力越站步骤。由于工作压力越站步骤通过调节阀门,倒全越站步骤可降低油排通过调节阀门的频次,进而减少了调节阀门被油排中残渣阻塞的几率。
(4) 按时主题活动调节阀门,让油排将残渣冲跑。那样可避免脏物长期性不断沉积在笼套节流阀孔处,加剧阻塞水平。
(5) 加强日常查验维护保养。调节阀门选用气动式推动方法,因而要对气动阀门设备维护保养和保养,保证气动阀门正常的。此外,在巡检全过程中需要留意调节阀门的运作状况,查验当场阀位标示开启度和控制器导出值是不是符合。严格遵守实际操作、运作、维护保养技术规范,保证调节阀门及各构件完好无损。
4 结语
调节阀门阻塞会使商品流通工作能力减少,调整特性降低,恶变到一定水平,还有可能致使其丧失缓冲作用,那样不但危害生产安全,并且还可能会产生重要的财产损失。实践经验证明,在2100m3/h的数据流量下,阻塞前压力差为0.1MPa上下,阻塞后压力差在0.49MPa以上,若维持压力差一定(均为0.1MPa),则调节阀门阻塞会导致每钟头少输434m3石油,即369t原油。按1m3石油4000元来测算,则每钟头财产损失为173.6x104元,全年度财产损失可达(173.6x10)x24x360»150x108元。不难看出,处理调节阀门阻塞问题对节能减排和生产安全都有着至关重要的实际意义。
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