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减压阀在管道中的调节原理

库鄯输油管道使用了两个减压阀,并联安装在觉罗塔格减压站,其中主阀pv1001起主要调节作用,副阀pv1002起备用调节作用,库鄯输油管道一期工程水力坡降线示意图如图4所示。

图4 库鄯输油管道一期工程水力坡降线示意图
图4 库鄯输油管道一期工程水力坡降线示意图

从图4中可以看出减压阀的主要作用是。
(1)在减压站通过减压阀节流降压,消耗掉管道最高点至末站进站间的多余位能(p2-p3)。
(2)通过减压阀控制减压站上游管道的压力,保证高点正压运行,并避免高点至减压站管道内出现不满流现象。
(3)全线停运时,通过减压阀的严密关断,防止减压站上游出现不利于再启动的空管现象。
图4中高点与减压站处由伯努利方程得到简化后的稳定流的能量方程〔2〕:

减压阀在管道中的调节原理图1

即 p2=p1+γ(z1-z2)-γ.hf
由列宾宗公式得:

减压阀在管道中的调节原理图1

式中 z1——高点高程,m;
    z2——减压站高程,m;
    p1——高点压力,pa;
    p2——减压站进站压力,pa;
    q——管道内原油流量,m3/s;
    d——管道内径,m;
    l——高点至减压站间的管道长度,m;
    γ——油品相对密度,kg/m3;
    ν——油品运动粘度,m2/s;
    β——流态系数,取0.024 6 s2/m。
其中z1、z2、d、l、β、γ、ν为已知,为了保证高点正压运行,取p1为0.2 mpa(设计参考值),由式(1)中可以得出:减压站的进站压力p2随q变化而变化,q取首站出站流量。在实际运行中psp(减压站进站压力设定值)由scada系统根据实时测定的q进行计算得出,并从主机系统实时传给减压站的站控plc,由plc内的pid(比例积分微分)调节程序对减压站的上游压力p2进行控制。
   当p2<psp时,pv1001关小,直至偏差e=p2-psp=0为止;
   当p2>psp时, pv1001开大, 直至偏差e=0为止;
   当p2=psp时,pv1001保持当前开度。
副阀pv1002是备用调节阀,其压力设定值为固定值,即不随管道流量变化而变化。当主阀pv1001故障关闭或流通能力不够时,副阀将自动参与调节,两阀的压力流量曲线如图5所示。

图5 压力流量曲线图
图5 压力流量曲线图

由图5可看出,主阀pv1001控制上游压力随流量增大而减小,而副阀pv1002控制上游压力为一定值,但两阀出口压力(随流量的变化)相同。

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