调压橇的基本功能和配置,核心设备有哪些
调压橇的主要功能是实现在入口压力不断变化和下游流量不断变化下,经调压橇后获得一个稳定的出站压力。调压橇一般由进出口阀门、进站过滤器、安全切断阀、监控调压器、工作调压器(或工作调节阀)等组成。其中核心设备是安全切断阀、监控调压器和工作调压器。这些核心设备的选择和配置方案,很大程度上决定着调压橇的品质和可靠性。
因为之所以叫调压橇,其核心任务就是调压,或者说是减压,所以基本调备里,最核心的也就是调压器了(在国内也有通常叫做调压阀)。
前面讲过了,调压是基本功能,但也涉及到过滤,加热,加臭,控制等,国内很多调压站出问题,或调压阀出问题,超过90%是管道杂质引起的,也就是过滤没做好的问题。
安全切断阀的选择
安全性是调压橇设计的重中之重,在调压橇的核心设备中,最重要的可谓是安全切断阀又叫做紧急安全切断阀,它安装在调压器上游,位于调压橇的入口位置,是紧急情况下,在安全阀放散、监控调压器动作等一系列安全措施动作后,下游气体仍然持续超压时,通过快速关断来切断上游来气的安全设备。是保护整站安全,避免因调压器失效造成下游超压甚至炸的最后一道安全屏障。因此要求它必须是反应灵敏,切断迅速,可靠性高,抗外界干扰能力强。
目前市场上充斥着各种切断阀,有自力式的、气动的、电动的等。目前市场上的现实情况是,如果设计文件没有明确提出要求,大多数厂家在选用安全切断阀时会主要考虑成本,而不是安全可靠性。例如,在压力高达20mpa的cng减压橇市场,因进口高压自力式安全切断阀价格较高,国内又没有成熟的高压自力式安全切断阀产品,因而厂家大多选用的是价格低廉的国产气动安全切断阀。
在我走访过的cng减压站中,看到国产气动安全切断阀经常会有漏气,提供动力气源的氮气瓶很少有定期检测,和定期查验剩余压力,有的运行站上甚至连气动气源氮气瓶都没有配备,气动安全切断阀就成了摆设,一旦调压器出现故障,其危险程度可想而知。
减压级的选择
通常分输站的调压橇都是使用一级减压,但当压降比较大时,比如自用气橇,一般从8-9mpa减到0.2-0.4mpa,则需要多级减压。自用气橇的两级减压也是我多年呼吁的配置优化方案,目前中石油已经率先开始改变以往一级减压的作法。过去一直使用的自用气橇一级减压已经证明会有很多问题:容易冰堵、易喘振、噪音大等,造成自用气橇从交货试运起就一直难以稳定工作。部分业主因为技术知识的欠缺,认为一级减压能减下来的,就不想花钱做二级,其实是这大错特错的。
进出口压力差较大时采用单级减压的主要弊病是,由于压降太大,阀口开度很小,小流量时尤其严重,造成阀口流通面积过小,有时甚至小至1%,大压降又导致了温降过大,如果调压前加热不足,比如换热器结垢,则在温降大开度小的条件下,阀口很容易发生冰堵。而冰堵发生后,因流道被堵塞,下游压力迅速下降,调节阀会自动打开,高速气体流过又将冰堵吹掉,使得流通面积陡升,下游又会超压,调节阀又迅速关闭……如此反复,就形成了喘振。同时,因为阀口开度过小,当流道内有颗粒杂质时,又很容易造成阀口损伤从而使调压器失效,造成超压切断。
解决办法就是使用两级减压,例如在自用气橇中,可以先将进站压力从8-9mpa降到4-6mpa,具体降到多少,需通过计算得出一个优中间压力,计算方法另文论述,或可参阅相关资料。然后二级减压将出站压力降到0.2-0.4mpa。这样既可以使压降任务均匀地分配到两级减压上,又可以减轻每一级加热器的负荷,更重要的是在小流量的情况下仍可获得很好的阀门开度,避免了喘振和高噪音。
减压级的选择没有强制性规定,但通常压降超过5-6mpa应通过计算大压差小流量条件下的阀门开度考虑增加减压级,这样做会使调压器工作在合适的开度范围内,能够让调压器在优特性曲线区间内工作,从而获得整个调压橇的优工作品质。
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