减压阀(调节阀)在兰成渝管道中的应用

   0 引言
        兰成渝输油管道是一条长距离多种油品顺序输送管道。该管道起点为兰州北滩油库，途经黄土高原、秦岭山区、四川盆地，地形错综复杂，管道最高点海拔2455米，最低点为海拔200米，落差为2255米，动压和静压都很大，为保证管道水利工况稳定，在陇西站、成县站和广元站设置了减压阀，来控制减压阀上游压力，保证高点不为负压，停运时下游管道不超压。兰州首站和重庆末站为了调节进出站的压力，分别在进出站安装了减压阀（电液联动调节阀）。为了保护分输支线的压力不超高，在各分输站分输支线的入口控制阀门之后，也设置了减压阀（电液联动分输调节阀）。在管道运行时，通过减压阀控制减压阀背压，使减压站上游高点压力大于油品的饱和蒸汽压，保证管道达到满管流时，减少混油量和防止发生油品汽化。降低减压站下游管线的动压，防止下游压力超高；减少管线壁厚，节省钢材用量。管线停输时，减压阀全关，截断上游静压，避免静压过大给下游管道造成破坏。
        1 减压阀结构与原理
        1.1 结构组成
        CCI控制阀门有五个主要组件：阀体、阀芯、阀盖组件、阀塞组件、执行器与控制组件。阀盖组件包括：阀座、阀盖、阀盖法兰、密封件及盘根。阀塞组件包括阀塞及阀杆。具体如图1所示。

        1.2 基本原理
        当液体压力下降至汽化压力（以下），便会产生气泡，液体进入阀门时的压力为P1，速度为V1，当液体流动到阀芯时，速度会加快至V2而压力会下降到P2，如果P2等于Pv（该液体的汽化压力）或者更低，液体就会沸腾，当液体通过阀门的喉部位置后，压力会回升并把动能转化为位能，阀后压力为P3，速度为V3，当压力超过该液体的汽化压力Pv时，刚形成的气泡就会破裂，形成气蚀现象，气泡破裂释放的能量会使周围的表面张力超过1400MPa，严重损坏阀门。（图2）

        兰成渝管道落差为两千多米，阀门两端最大差压近10MPa，由于介质速度和压差有密切的关系，流体速度在阀门内最小断面的下游最高，这种高流速现象会引起气蚀和磨损，很快会把阀门损坏，在损坏阀门前，还会出现噪音大、震动剧烈、压力控制困难的现象。
        CCI迷宫式减压阀的阀芯把流体分为很多平行的流道，每一流道有特定数量的的直角转弯（迷宫），每一个直角都减低流道介质的速度头，使阀芯的每一盘片每一通道的介质速度得以控制在预定范围之内，可以保持阀后压力在汽化压力以上，防止气蚀形成。（图3和图4）

        CCIDRAG减压阀迷宫盘片还可以提供不同的流量特性，特性曲线为线性，所有盘片使用相同的流道数量，每一个流道有相同的直角转弯及面积，这样，流量与阀门的的开度在同等压差时成正比例。但由于工况复杂，又要求阀门正常的调节范围在10%-85%之间，所以为了保证调节特性的稳定，阀门的特性曲线采用了修正线性，即底部盘片有较少流道，而上部有较多的流道。（图5）

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        2 减压阀的维修与安装
        2.1 修理步骤
        具体的修理步骤如下：①解体阀门。②加深螺纹深度。③用砂布清除密封面的毛面及锈迹。④如果阀笼内径有擦伤，必须用自动磨切装置磨切。只有当突出的颗粒可以磨掉时才能磨切阀笼内径。⑤如果阀塞的加硬表面材料有凹痕、擦伤或老化，更换阀塞。⑥清洁所有修复的部件。⑦重新组装阀门。⑧重新组装的阀门不要求特殊测试。⑨为保证运行正常，阀门应开关数次。
        2.2 安装要求
        安装前应认真核对阀门的安装位号及规格型号，以免错装。安装阀门时应注意指示标记及介质流向，确定安装方向。安装阀门时应在阀门关闭的状态下进行。安装时应对法兰的密封面及垫片进行外观检查，不得有影响密封性能的缺陷存在；与阀门连接的法兰应保持同轴，螺栓孔中心偏差不应超过孔径的5%，法兰垫片应放正，均匀上紧。在每次拆装阀体后要重新确认全开位（PH）全关位（PL），以保证阀门可开到位、关到位。
        3 减压阀的常用操作
        3.1 投运气动减压阀的操作步骤①检查气动减压阀的阀位正常，无异常声响、无渗漏；②检查该减压阀执行器的手/自动控制开关的手柄处于远控位置；气缸旁通阀全关；各排气孔的排气声音及频率正常；③确认该减压阀前后的电动球阀在远控全关状态；④全开减压阀前面的电动球阀；⑤全开减压阀后面的电动球阀；⑥将减压阀远控平稳打开一定开度；⑦检查该减压阀无异常声响、无渗漏，工作平稳正常；⑧检查相关气源管线及连接点无漏气现象，各调压阀处的压力表读数正常。
        3.2 停运气动减压阀的操作步骤①检查气动减压阀的阀位正常，无异常声响、无渗漏；②检查该减压阀执行器的手/自动控制开关的手柄处于远控位置；气缸旁通阀全关；各排气孔的排气声音及频率正常；③平稳全关减压阀；④全关减压阀前面的电动球阀；⑤减压阀后面的电动球阀远控全关；⑥减压阀无异常声响、无渗漏；相关气源管线及连接点无漏气现象，各调压阀处的压力表读数正检查常。
        4 常见故障分析及改进措施
        对减压阀的维护管理过程中，常出现以下问题，具体的改进措施如表1所示。

        5 结束语
        为了解决油品输送中落差大这一工艺难题，兰成渝管道设置了减压站和减压阀，通过减压阀来进行节流降压和调节流量，通过8年多的运行，根据实际情况，我们对阀芯进行了改造，增大了流道，减少了堵塞和维修清理的次数；根据减压阀特性，合理安排2套减压阀运行，已达到最佳的运行效果。
        参考文献：
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        [2]谌重.减压阀设置时应注意的一些问题[J].河南科技，2010，（8）.
        [3]金海霞.关于液化石油气瓶组供气站减压输气装置问题探讨[J].内蒙古石油化工，2007，（12）.