現(xiàn)場(chǎng)儀表

自力式調(diào)節(jié)閥及其油田應(yīng)用分析(上)

ainet.cn   2008年08月11日
油田的特點(diǎn)是野外作業(yè),原油從油井里被抽出來后,要進(jìn)行集中和處理,這些處理原油的站點(diǎn)分布地域廣,一般都在邊遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村、荒野,但油氣水產(chǎn)量波動(dòng)較大,人工調(diào)節(jié)難以保證,需要進(jìn)行自動(dòng)控制。一些邊遠(yuǎn)站點(diǎn),因規(guī)模小、設(shè)備分散,要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn),動(dòng)力源配置困難,又有防爆要求等,導(dǎo)致工程造價(jià)高,對(duì)維護(hù)操作人員要求高,運(yùn)行成本高。同時(shí),供貨、施工周期長(zhǎng),有時(shí)難以滿足油田產(chǎn)能建設(shè)需要。這就需要一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的控制設(shè)備,而自力式調(diào)節(jié)閥正好能夠滿足這一需求。

1 自力式調(diào)節(jié)閥特點(diǎn)

自力式調(diào)節(jié)閥是一種無須外加驅(qū)動(dòng)能源,依靠被測(cè)介質(zhì)自身的能量,按設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制裝置。

它集檢測(cè)、控制、執(zhí)行諸多功能于一身,自成一個(gè)獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng)。具有以下特點(diǎn):無需外加驅(qū)動(dòng)能源,節(jié)能,運(yùn)行費(fèi)用低,適用于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)工作量小,可以實(shí)現(xiàn)無人值守;集變送器、控制器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能于一體,價(jià)格低廉,節(jié)約工程投資。以油田常用的三相分離器為例,使用自力式調(diào)節(jié)閥工程投資僅為使用電動(dòng)單元組合儀表的三分之一。

2 自力式調(diào)節(jié)閥種類

自力式調(diào)節(jié)閥種類很多,按被控參數(shù)可分為自力式壓力(差壓)調(diào)節(jié)閥、自力式液位調(diào)節(jié)閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥、自力式流量調(diào)節(jié)閥等。

3 自力式調(diào)節(jié)閥原理

3.1 自力式壓力調(diào)節(jié)閥原理

如圖1所示,自力式閥前壓力調(diào)節(jié)閥,其閥芯初始位置在關(guān)閉狀態(tài)。閥前壓力P1經(jīng)閥芯、閥座節(jié)流后,變?yōu)殚y后壓力P2,同時(shí)P1經(jīng)過取壓管輸入至上膜室內(nèi)作用在膜片上,產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置,從而控制閥前壓力。

當(dāng)P1增加時(shí),P1作用于膜片上的力也隨之增加。此時(shí)膜片上的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯向離開閥座的方向移動(dòng),這時(shí)閥芯與閥座之間的流通面積變大,流阻變小,P1向閥后泄壓,直到膜片上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止,從而使P1降為設(shè)定值。同理,P1降低時(shí),動(dòng)作方向與上述相反,這就是閥前壓力調(diào)節(jié)的工作原理。

閥后壓力調(diào)節(jié)與閥前的相同,但閥芯反裝。

可通過調(diào)節(jié)彈簧反作用力的大小來改變壓力設(shè)定值。流量特性一般為快開。

3.2 自力式液位調(diào)節(jié)閥原理

自力式液位調(diào)節(jié)閥又稱浮子液面調(diào)節(jié)器,其工作原理如圖2所示,浮球通過連桿機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)閥的閥桿相連接。通過浮球和連桿機(jī)構(gòu)的作用,調(diào)整閥門的開度來使液位保持在適當(dāng)?shù)母叨壬?。?dāng)出液量減少,容器內(nèi)液位升高時(shí),說明進(jìn)液量大于出液量,浮球隨之升高,并通過連桿機(jī)構(gòu)立即將閥門關(guān)?。环粗?,當(dāng)液位降低時(shí)浮球通過連桿機(jī)構(gòu)將閥門開大,直到進(jìn)出液量相等,液位穩(wěn)定為止。這就是進(jìn)口控制的工作原理。

出口控制與進(jìn)口控制原理相同,但閥芯反裝。

這里,浮球是系統(tǒng)的檢測(cè)元件,而連桿機(jī)構(gòu)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器,閥就是最終執(zhí)行元件,組成一個(gè)完整的液位自控系統(tǒng)。閥的流量特性有直線和等百分比可選。閥體有直通式和角式兩種。

3.3 自力式溫度調(diào)節(jié)閥、自力式流量調(diào)節(jié)閥

其工作原理與自力式壓力調(diào)節(jié)閥大同小異,在此不再贅述。

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