输气站场相关调节阀及调压阀常见故障分析

任艳辉 蒙颖( 中国石油西南油气田公司川东北气矿, 四川 达州 635000)

摘要：为解决输气站场相关调节阀和调压阀在使用过程中出现的问题，以西南油气田分公司某输气作业区为例，对两种阀门的结构原理及其在使用过程中存在的问题进行分析，并提出了针对性的解决办法。

关键词：调节阀，调压阀，故障，输气站

调压系统在天然气输送系统中具有重要作用，既可保证系统下游安全，又可实现供气的连续性、可靠性。调压系统可以将压力稳定在特定范围，还可满足下游供气量需求。调压器是调压系统的一个重要部件，其可实现局部的阻力改变。具体而言指的是将节流面积改变，使流速、流体相关功能变化，实现压力损失的不同，进而降压。此后通过调节、控制系统，实现阀后压力保持相对恒定。为明确输气站场不同阀门的使用情况，以某输气站为例，从阀门结构、原理着手，分析了当前存在的问题及其原因，为今后阀门的选择提供依据。

1 常见调压阀及其原理

1.1 电动调节阀

电动调节阀组成部分包括 ：电动执行器、执行器与阀门间连接件、阀门部件。阀芯为阀门部件的核心，其原理为将阀杆和电动执行器相连，控制系统控制电动执行器的传输信号而实现。当前阀位和执行器的阀门定位器比较可知，若在死区外，通过执行命令实现节流口开度改变，最终调节介质流量。电动驱动装置和其他相比，具有广泛动力源、操作方便和迅速等优点。电动调节阀的执行过程包括 ：当管道流体参数( 如流量、压 力) 出 现 变 化，这 些 参 数 经 过PID 计 算，将 模 拟 电 流信号(4-20m A) 传递给RTU 上位机，然后在通过偏差信号(4-20m A) 传给电动执行器，压力和流量开度的控制可以通过调节阀阀杆内信号实现上下移动。

1.2 自力式调压阀

自力式调压阀(FL 系列) 可分两部分。第一部分为调压器，主要由阀芯、固定阀座、皮膜( 和弹簧连接) 等组成，在平衡状态下，下游压力P2( 通过导压管进入到低压阀腔) 与皮膜连接的弹簧压力P同负载压力PV( 上游压力P1通过指挥器的调节后进入到高压阀腔) 相平衡 ；第二部分为控制指挥器，在使用自力式调压阀时要对调压器进行出口压力设定，就是通过调整螺丝G，使指挥器弹簧MS 的压缩程度发生改变，从而设定出口压力。其控制过程可概况为当外界给出一个干扰信号( 用气量和进口压力的改变)，则被调参数( 出口压力) 发生变化，传给测量元件，测量元件发出一个信号和给定值进行比较，得到偏差信号，并被送给传动装置，传动装置根据偏差信号发出位移信号送至调节机构，使阀门动作起来，调节对象输出一个调节作用信号克服干扰作用的影响。

2 某输气作业区使用问题分析

某输气站在建站时，在对川中的供气管路上使用的DN80电动调节阀是由FISHER 调节阀和BIFFI 调节型电动执行器组合而成。在实际使用中，当采用自动调节功能时，执行器反复动作发生震荡，系统无法正常工作。主要有以下原因 ：

(1) 根据FISHER 调节阀的最佳流量控制曲线，阀的开度应在40％至90％范围内调节，如果总让调节阀在小开度范围内工作，气蚀、冲蚀会损坏阀芯，缩短调节阀寿命。此外，小开度使流速加快，噪音增大。

(2) 由于民用气存在波峰和波谷，而工况要求在满足流量的同时压力恒定最重要，由于南充站调节阀选型过大造成系统不能正常工作，而恒定压力恰恰是自力式调压阀的优势。

(3) 单就功能而言，电动调节阀主要用于长输管道的介质压力及大流量调节，自力式调压阀用于相对流量较小的介质压力调定。同时，在该输气区还使用了三台DN150 的塔塔里尼自力式调压阀调压，使用过程中由于P2+P＞PV时，阀芯将移向固定阀座的位置，开度减小，流量减小。分析原因如下 ：

①当管径一定时，压差影响流速的大小，而流速的大小关系到流量的大小，对于气体来讲，压力的提高使得同样的管道在流过同样标方气体的时候，真正的流速下降了，因此对于气体来讲，流量和压力是有关系的。当输气线压力愈接近设计压力，用自力式调压阀调节流量将愈困难，这恰恰是电动调节阀的优势。

②如果要用自力式调压阀保证流量的满足必须减小压差，势必再增加一至二级调压，这就使投资成本增加，场地施工难度增大。而调节阀可以任意设定其开度满足流量需求。

3 建议

分析该输气站常电动调节阀和自力式调压阀的使用情况，认为电动调节阀具有明显优势，电动调节阀替换自力式调压阀是较好的措施。其原因与电动调节阀开度具有较好的调节性有关。实际生产过程中，若压差和流量均较大，则电动调节阀最适宜 ；恒定压力的情况最好选用自力式调压阀 ；工况最大流量的确定关系到调节阀的选型，调节阀Cv 值一般取值为1.1-1.15 倍工况最大流量，考虑到降噪因数，选用迷宫笼式调节阀是很好的选择