天然气调压系统中调压阀的优化设计分析

潘达矿(广东大鹏液化天然气有限公司，广东深圳518067)

天然气调压系统中调压阀的优化设计分析

潘达矿(广东大鹏液化天然气有限公司，广东深圳518067)

本文首先对天然气调压系统中调节阀的实际工作需求进行分析，在此基础上介绍了工作调节阀的主要结构特点和控制方式，结合目前天然气调压系统中调压阀所存在的主要问题，对天然气调压系统中调压阀的优化设计进行分析。

天然气调压系统;调压阀;优化设计

调压阀在天然气调压系统中的主要作用是对管道压力和流量进行调节，在天然气输气站输气系统不断升级的情况下，对调压阀的工作需求也在不断提高，需要保证调压阀在实际工作的过程中，其整体噪音、开度和密封性达到更高的需求，这就需要对调压阀工作中所出现的实际问题进行分析，并且在此基础上对调压阀的优化设计方案进行探索。

1 调压阀的结构特点和控制方式

调压阀主要包括阀体组件和执行机构组件，一般情况下，为了保证阀体内的介质能够顺利的通过，调压阀的内腔设计一般为直线对称和无障碍的直通流线型道，这样有利于介质在阀体内均匀的分布，从而减少局部高速流体对阀体的冲击，减少噪音的出现，提高阀门工作的稳定性。阀体主要是对阀芯和套筒相对流通面积进行改变，以此来实现对介质流量和压力的有效调节。输气站调压系统中的调压阀主要包括监控阀、工作调压阀和安全切断阀等，对于调压系统中调压阀的控制方式来说，一般情况下是根据调压阀的类型来决定的，对于工作调压阀来说，在监控阀和安全切断阀处于正常工作的情况下，工作调节阀才能对下游压力或者用户的最大流量进行调节，所以说工作调压阀时调压系统中较为重要的调压阀之一，通常安全切断阀、监控阀和工作调压阀的设定压力点呈现出逐渐降低的情现象，在下游压力逐渐升高至监控阀设定压力值的情况下，监控阀的阀芯会逐渐减小直至关闭，工作调压阀的进口压力也会不断减小，在这样的情况下，工作调压阀的调节难度将进一步上升，影响调压系统的调节精度[1]。

2 天然气调压系统中调压阀所出现的主要问题

目前调压阀在实际工作的过程中，主要出现了以下几种问题：首先是噪音较大，在输气管道压力保持在正常正常情况的时候，调压阀处于正常动作，在输气管道压力不断升高的情况下，局部介质的高速流通，会对阀体内部造成较大的冲击，从而引起调压阀出现震荡或者运行不稳定等情况，这些情况都会造成调压阀噪音过大。在另外一个方面，调压阀的整体调节精度较差，输气系统主要是依靠调压阀对下游管道的压力进行调节，在这样的过程中，如果下游压力出现不稳定的情况，将会对整个调压系统产生较大的影响，从而一起调压阀调节精度差或者调节不精确，影响调压系统的稳定性。最后，部分自力式调压阀在实际工作的过程中，经常会出现泄露超标的现象，不但造成了能源的浪费，同时对整个输气系统的使用性能造成了较大的影响[2]。

3 天然气调压系统中调压阀的优化设计

结合调压阀的结构特点和实际工作中所出现的主要问题，在对其进行分析的基础上，可以从结构设计和流场优化等方面，来对调压阀进行优化设计，主要体现在这样几个方面：

(1)首先是对流量套筒进行优化设计。为了降低调压阀在实际运行中出现噪声过大的情况，保证阀体工作的稳定性，可以将调压阀的阀腔设计为轴向对称流道，这样的设计方式能够避免间接流和流向的不必要改变，在一定程度上增加了单位直径的流通能力，在流通能力得到提高之后，噪音将会大幅度的降低。在另外一个方面，针对阀体内介质流速过大而造成的噪音过大，可以对阀体内的高压区和高速区进行分析确定，在此基础上对流量窗口进行优化改进，结合阀体内介质的实际情况和窗口设计的基本知识，可以将流量窗口设计为错位式内隔断双层套筒，并且根据实际情况对流量孔直径进行合理设计，以此来减少调压阀工作使用过程中所出现的噪音。

(2)对密封结构进行优化设计。针对调压阀使用过程中的泄露超标现象，需要结合调压系统的实际使用需求和调压阀的结构特点，在满足调压需求的基础上，对调压阀的密封结构进行优化设计，以此来提升调压阀的密封性能，提高调压阀的泄露等级。传统调压阀的密封结构为一道硬密封，结合泄露标准，可以将其改变为硬密封与软密封相互结合的双重密封结构，其中的软密封结构为引压自密封结构，在这样的情况下，阀体内的高压气体在通过的时候，能够提供楔形软密封阀座的密封力，提高阀体的整体密封性，在硬密封的帮助下，能够在极大程度上提高调压阀的密封性能，减少介质的流失和泄露[3]。

4 结语

根据输气站调压系统的实际需求，对调压阀的内部结构和控制方式进行分析的基础上，结合调压阀使用中所出现问题的分析结果，来对调压阀进行设计优化，经过改进之后的调压阀在实际性能测试的过程中，其噪声大的问题得到了明显的改善，在现场天然气压力逐渐升高的情况下，调压阀阀门的震荡情况得到了良好的解决，其整体调节精度也得到了明显的提升，在对调压阀的内部密封结构进行优化设计之后，调压阀的泄露等级得到了明显的提高，传统调压阀工作中所出现的运行问题得到了良好的解决，与此同时，调压系统的整体性能也得到了一定程度的提升，这样的调压阀优化设计措施在一定程度上推动了天然气的推广和使用。

[1]李虎生,常占东,苏海霞.天然气调压系统中工作调压阀的改进设计[J].价值工程,2017,36(2):171-172.

[2]王军奇.调压阀在天然气处理系统改造中的应用[J].中国科技纵横,2014(3):80-80.

[3]王锋.电动调节阀自适应控制在天然气调压中的应用[J].中国化工贸易,2013(3):87-87.