自力式调压阀常见故障分析

2021-01-14

探索科学(学术版) 2020年6期

西南油气田公司输气管理处重庆 401120

一、自力式调压阀的作用

调压,是将上游管线的输气压力降至下游管线压力并保持在规定的不随上游压力及流量变化的范围内。调压阀是专指用于流体介质输送管道上的装置。它具有阀门的特点,可以控制流体的通断和节流；也具有自动控制元件的特点。它自身构成一个闭环控制系统,取自流体本身的压力差作为操作能源或通过辅助驱动装置及配套系统进行控制。调压阀的基本功能是：在将系统压力维持于某个可接受范围内的同时,还必须满足下游的流量要求。当流速较低时,调压阀阀瓣靠近阀座,缩小通道以限制流量。当需求流量增加时,阀瓣远离阀座,增加其打开程度,增大流量。在理想情况下,调压阀应能够在输送所需流量的同时,提供恒定的下游压力。

二、自力式调压阀工作原理

自力式调压阀虽然种类繁多,但究其工作原理,所有自力式调压阀阀后调节的工作原理大致相同(如图1所示)：阀前压力P1经过阀芯、阀座节流后变为阀后压力P2,P2经过管线(取压管)输入上膜室内作用在顶盘上,产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡,决定了阀芯、阀座的相对位置,控制阀后压力。当P2增加时,P2作用在顶盘上的作用力也随之增加,此时,顶盘上的作用力大于弹簧的反作用力,使阀芯关向阀座的位置。这时,阀芯与阀座之间的流通面积减小,流动阻力变大,P2降低,直到顶盘上的作用力与弹簧反作用力平衡为止,从而使P2降为设定值。同理,当P2降低时,P2作用在顶盘上的作用力也随之降低,此时,顶盘上的作用力小于弹簧的反作用力,使阀芯离开阀座的位置,这时,阀芯与阀座之间的流通面积增加,流动阻力变小,P2增大,直到顶盘上的作用力与弹簧反作用力平衡为止,从而使P2升为设定值。

图1-1 调压阀调压原理图

三、自力式调压阀分类

自力式调压阀驱动主阀皮膜移动的力来自于调压阀内部,通常是依靠弹簧的弹力和管道内部压力联合作用,对皮膜的移动进行调节,从而实现调压的功能。自力式调压阀可细分为直接作用式调压阀和间接作用式调压阀。直接作用式调压阀是根据皮膜感应到出口压力发生改变,来控制开度的大小,从而实现调压的目的；而间接作用式调压阀在结构上增加了指挥器构件,当出口压力变化时,通过指挥器动作,调控阀门移动的大小,实现压力调节。指挥器主要起到将出口压力的较小变化量转化为更大的变化量的作用,使其能够快速做出反映,从而增强它的灵敏性以及精确性。另外,按照气体在阀筒内流动方式的不同,则可划分成轴流式及曲流式调压阀,根据指挥器对阀筒控制方式的差异,又划分成负载型及卸载型调压阀。

四、常见故障及处理措施

自力式调压阀因主要用于低压系统和用户调压系统,工作时动作较频繁,因此故障率较高。综合来看,主要是以下几个方面的故障：

1.调压阀无法开启；主要表现在调压阀在启用时无动作,无开度显示。解决办法：首先应检查上游阀是否开启,上游来气管路是否畅通,能否有持续的压力供应；检查指挥导压管是否畅通,滤芯是否积存污过多,导压管是否存在堵塞现象；排除以上两种情况后,要考虑解体调压阀和指挥器,对内部橡胶件进行检查,是否存在裂纹和老化现象,最后将所有橡胶件进行整体更换来排除故障。

2.调压阀在使用过程中,出口压力不断下降；主要表现在调压阀出口压力由稳定直线变成下降曲线,且不论如何压紧指挥器调节螺钉,出口压力依然不稳定。解决办法：检查流程是否正确,上游压力是否足够,排除因上游来气不足造成压力下降的现象；检查实际供气流量大小,是否因为实际流量超过了调压阀设计流量,导致流通量不足,满足不了下游用气,导致下游管网压力下降；检查指挥器,是否因为过滤器进口处污物过多,导致堵塞,而使指挥器不能感受到真实的压力值,未能指挥调压阀动作等情况。

3.调压阀在使用过程中,出口压力不断上升；主要表现在调压阀正在使用时,或者用户减量、或者停止用气时,调节阀出口压力不断上升,旋松指挥器调节螺钉,卸掉指挥器载荷,依然控制不住压力上升的情况。解决办法：这种情况可能为主阀弹簧失效或卡死,造成主阀无法动作关闭；阀口密封垫损坏无法密封造成的,也可能是气质较脏,长期冲刷造成阀座损坏,无法达成密封造成的。应先切换到备用支路,确保用户正常生产后,对故障调压阀进行解体检查,确认故障真实原因后进行相应处置。

4.调压阀在使用过程中震颤现象；主要表现在调压阀在使用过程中频繁动作,造成调压阀的抖动。解决办法：检查调压阀的实际流量是否偏小,检查导压管的连接位置是否正确,以及指挥器的弹簧是否过软等,确认故障原因进行对应处置。