直流式背壓閥在液化石油氣計量系統(tǒng)中的應(yīng)用
發(fā)布時間:
2023-12-14 16:56
直流式背壓閥在液化石油氣計量系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要:采用質(zhì)量流量計進行貿(mào)易交接計量,必須保證流量計前壓力大于規(guī)定的最小壓力,以避免產(chǎn)生氣流兩相流。介紹了液化石油氣(LPG)的最小測量壓力的計算方法、流量計量的壓力控制系統(tǒng),并對適用于計量系統(tǒng)的自力式背壓閥的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用進行了闡述。該閥符合中國有關(guān)計量標準的規(guī)定,滿足了計量精度的要求,具有推廣應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞:貿(mào)易交接計量 質(zhì)量流量計 背壓控制 直流式背壓閥
液化石油氣(LPG)及穩(wěn)定輕烴類的貿(mào)易交接計量分為2種計量方式:基于液位的靜態(tài)計量方法;采用流量計進行動態(tài)貿(mào)易交接計量方法。由于質(zhì)量流量計的技術(shù)成熟、可靠、準確度較靜態(tài)計量更高,可達0.2級,因而在LPG的動態(tài)交接計量系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合LPG的特性,按SY/T6042-1994《液化石油氣、穩(wěn)定輕烴動態(tài)計量計算方法》的規(guī)定,介紹了LPGr最小測量壓力的計算方法,被測流體的壓力控制方案及選擇背壓閥的原理及國產(chǎn)化情況。
1 LPG的特性和最小測量壓力計算
1.1 LPG的特性
LPG的重要特性之一是壓力不大于該溫度下液體的飽和蒸氣壓時就會產(chǎn)生閃蒸,從而產(chǎn)生氣穴和氣蝕現(xiàn)象,形成汽液兩相流。在該情況下,將使質(zhì)量流量計計量液體的精度嚴重下降,并造成質(zhì)量流量計的傳感器管內(nèi)壁金屬表面因疲勞而損壞,降低使用壽命。據(jù)有關(guān)資料介紹,液體中含氣體積分數(shù)為5%時,流量計誤差大于10%,若含氣量繼續(xù)增大,質(zhì)量流量計將停止工作,甚至損壞。
1.2 最小測量壓力的計算
根據(jù)LPG、穩(wěn)定輕烴的特性,為了確保交接計量系統(tǒng)流量計的精度要求,避免氣流兩相流的產(chǎn)生,按文獻1的規(guī)定,被測流體的壓力應(yīng)始終大于規(guī)定的最小測量壓力Pm,以保證管路系統(tǒng)中任何一點壓力不低于管內(nèi)流體介質(zhì)的飽和蒸汽壓Pe,不會產(chǎn)生閃蒸,從而保證質(zhì)量流量計的測量準確度。
Pm與Pe、被測流體通過流量計所測流量最大值時的壓降P1的關(guān)系應(yīng)滿足下式:
Pm=1.25Pe+2P1
例如某石化用戶的LPG的Pe一般在541~729KPa;使用CMF400質(zhì)量流量計進行計量時,在最大流量為180t/h的條件下P1為35KPa。按照式(1)計算,Pm為750~980 KPa。在實際應(yīng)用中,一般Pm取值在800~8505KPa。
2 被測流體壓力控制
為了確保質(zhì)量流量計動態(tài)計量LPG的準確度,單靠質(zhì)量流量計是無法保證的,必須對被測流體進行壓力控制,保證測量壓力不小于Pm,防止產(chǎn)生氣液兩相流。常用的控制有2種方法。
2.1 采用單回路壓力控制系統(tǒng)
在質(zhì)量流量計后設(shè)置單回路壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng),如圖1所示。當(dāng)系統(tǒng)壓力高于Pm 時,壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)將質(zhì)量流量計前的壓力調(diào)節(jié)至Pm ,確保流量計的測量準確度,為進一步提高計量的準確度可以流量測量系統(tǒng)中增加溫度、壓力校正。當(dāng)系統(tǒng)壓力低于Pm 時,調(diào)節(jié)閥關(guān)閉,質(zhì)量流量計停止工作,從而避免計量誤差。該壓力控制系統(tǒng)的最終執(zhí)行元件,可選用氣動調(diào)節(jié)閥或電動調(diào)節(jié)閥。目前,工程上采用的調(diào)節(jié)閥的閥體為T型閥體,閥體流道為直通流道。
2.2 采用閥前穩(wěn)壓指揮器型自力式背壓閥
為了節(jié)省投資和施工建設(shè)費用,可以采用閥前穩(wěn)壓指揮器型自力式背壓閥來控制系統(tǒng)壓力,如圖2所示。通常將自力式背壓閥設(shè)置在質(zhì)量流量計的下游側(cè),用來控制計量系統(tǒng)的壓力不低于Pm 。因為帶指揮器的自力式背壓閥集檢測、控制、執(zhí)行功能于一體,不需要外加的氣源/電源及電纜/氣動管線,因而節(jié)約了投資及施工費用。該類自力式背壓閥有直通自力式壓力調(diào)節(jié)閥和直流式壓力調(diào)節(jié)閥兩大類。
3 自力式背壓閥的選擇
自力式背壓閥的閥體通常分為直流式45°閥體和直通式閥體。在該壓力控制系統(tǒng)中,選擇直流式45°平衡活塞主閥和靈敏度/速度調(diào)節(jié)附件組成。該閥的主閥閥體為Y型閥體,結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 直流式背壓閥結(jié)構(gòu)示意
由圖3可看出,閥瓣啟閉軸線與閥體流道出口軸線成45°角,閥體流道為直流流道。流體流經(jīng)閥體后流動方向變化小,其流出系數(shù)Cv比直通式閥體或T型體自力式閥的小,流通能力大。幾種控制閥的Cv值比較,見表1所列。該閥主要用于LPG、丙烯、丙烷等介質(zhì)的流量計計量系統(tǒng)的背壓控制;也可用于石油、石化、航空行業(yè)的成品油長輸管道的水擊泄壓控制。
表1 3種控制閥Cv比較
公稱通徑 |
自力式背壓閥 |
套筒式氣動調(diào)節(jié)閥 |
|
直流式45°閥體 直通閥體 |
|||
DN50 |
86 |
32 |
60 |
DN80 |
186 |
80 |
140 |
DN100 |
309 |
125 |
220 |
DN150 |
688 |
280 |
420 |
DN200 |
1295 |
420 |
820 |
DN250 |
2040 |
500 |
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