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    自力式壓力調節閥工作原理及其在石油工程中的應用
    來源:哲成閥門 作者:www.thevoomblooms.com 發布時間:2016-9-14 閱讀:
      自力式壓力調節閥工作原理及其在石油工程中的應用

    率冉冉 董永武 范路芳
    1.艾法能源工程股份有限公司 天津 300457
    2.天津頂正印刷包材有限公司 天津 300457

      摘要:本文講述了自力式壓力調節閥工作原理,介紹了它的類別,分析了自力式壓力調節閥在石油工程當中的應用。
      關鍵詞:自力式壓力調節閥 壓力 流量

    1 自力式壓力調節閥的組成

      自力式壓力調節閥是自成一體的壓力控制器閥門。一般來講,介質壓力隨著介質流量的變化而變化。當介質流量發生變化時,為保證壓力恒定,則需要自力式調壓閥來控制。
      自力式壓力調節閥由三大組成元素構成,分別為:
      1)限流元素閥門等;
      2)測量元素  壓力表,閥膜,活塞等;
      3)荷載元素  彈簧,重物,人力等。

    2 自力式調節閥的工作原理

      自力式調節閥的作用就是在流量發生變化的時候保持壓力的恒定。
      如圖1,當調節螺栓,使彈簧下壓指定位移時,系統保持平衡狀態的壓力即為壓力設定點。已知K=彈簧系數=每壓縮彈簧1英寸所要給彈簧施加的力=100 Lb/In;C區域的截面積為Area=10 in2。
      當入口壓力為恒定時:即入口壓力=100 psig。
      彈簧向下壓1”時:彈簧力=(100Lb/In)*(X)=100Lb。
      所以=100 Lb,(為介質壓力)
      所以出口壓力=100Lb/10in2=10psig。
      即壓力設定點為=10psig。
    卸壓閥
    圖1 自力式壓力調節閥的結構

      剛開始時閥塞打開,介質從A腔體經過閥塞流入B腔,當B腔體流滿時,剛開始時閥塞打開,介質從A區域經閥塞流入B區域,隨著B區域壓力增加,介質經小孔流入C區域,C區域介質壓力慢慢增大,當壓力足夠大時,閥膜帶動閥桿向上運動,閥塞也隨之向上運動,使閥門趨于關閉狀態,介質流量減少,從而保持介質壓力在一定范圍內。

       實驗得知,當=8 psig,此時的流量變為300 scfh;當=9 psig,此時的流量變為200 scfh。當10 psig時,流量=100psig,即彈簧力與B區域壓力相等時,彈簧不再運動,系統達到平衡狀態,Q(流量)將維持在50 scfh,從而使保持在設定壓力范圍。

       以此做實驗,可得出當P1恒定在100 psig時,且設定壓力為10psig時,P2與Q的關系曲線圖,如圖2所示。
    圖2 壓力與流量關系曲線圖

      由圖2可知,隨著介質的流動,慢慢增大,又反過來影響閥門的開度,從而控制流量的大小,使壓力維持在一定范圍內。
      由圖2可得出以下參數:
      a)關段壓力達到零流量時的最大壓力即為關斷壓力。圖中調壓閥的關斷壓力為11 psig。
      b)極限流量 一個給定大小閥芯的最大流量,取決于入口壓力和閥芯大小。圖中調壓閥的極限流量為500 scfh。

    3 自力式壓力調節閥的分類

      按工作方式分類,調壓閥可以分為直接作用式調壓閥、指揮器作用式調壓閥。

    a)直接作用式調壓閥

       直接作用式調壓閥就是通過介質本身直接控制閥門,達到調壓的作用。
       直接作用式調壓閥有閥后取壓形式與閥前取壓形式。
       閥后取壓,保持閥后的壓力在設定范圍內,達到閥后減壓的功效。
       閥前取壓,保持閥前的壓力在設定范圍內,達到閥前泄壓的功效。
     
    b、指揮器作用式調壓閥

      指揮器作用式調壓閥是通過兩個閥門之間的相互控制,來達到自動調壓的作用。閥1開啟,介質流入,隨著壓力增大,反過來影響閥1和閥2的開度,使閥1和閥2開度減小,從而介質降低介質流量,達到調壓的作用。

    4 自力式壓力調節閥在石油工程中的應用
      在某海域平臺,斜板除油器橇塊中,就用到了自力式調壓閥。
      利用兩個調壓閥來控制罐體壓力,入口的減壓閥PCV-3012A(閥后取壓)使罐體的入口壓力保持在設定壓力范圍,出口的泄壓閥PCV-3012B(閥前取壓)使罐體壓力不超過設定值,減壓閥與泄壓閥的配合使用,使罐體壓力保持在一定壓力范圍。將罐體保持在一定壓力范圍,能使罐體流體順利排出,也保證罐體慢慢進液,維持在穩定狀態。
      自力式壓力調節閥無須外加驅動能源,結構簡單、工程造價低、使用維護方便,在石油行業中得到廣泛應用。
    圖3 自力式調節閥在石油工程中的應用


     
    本文Tag:自力式壓力調節閥、調壓閥、壓差控制閥、卸壓閥、減壓閥
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