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高壓差迷宮式蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的研究

來源:上?;莞唛y門制造有限公司   2012年03月13日 09:18  
高壓差迷宮式蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的研究

稠油熱采注蒸汽工藝對調(diào)節(jié)閥的基本要求是應(yīng)能在小流量時具有較大的降壓功能,而在大流量時能獲得小的壓降?,F(xiàn)有蒸汽流量調(diào)節(jié)閥均難以在全行程范圍內(nèi)有效地調(diào)節(jié)蒸汽流量,且存在振動和沖蝕等問題。在分析國內(nèi)外高壓差流量調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)、工作原理及存在問 題的基礎(chǔ)上,研制成新型高壓差迷宮式蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度百分率從0%到100%(行程不斷變化)時,流量百分率從0%上升到100%;反之,則下降,整個行程近100mm可方便調(diào)節(jié),且實現(xiàn)了高壓差下的低流速。在閥門進(jìn)口p進(jìn)=9.4MPa,出口p出=3.2MPa時,實測閥門噪聲70dB(普 通調(diào)節(jié)閥噪聲達(dá)到84dB以上),從根本上減輕了沖蝕和噪聲。 1、稠油熱采注汽對流量調(diào)節(jié)閥的基本要求
稠油熱力開采進(jìn)入蒸汽驅(qū)開采以后,形成比較固定的注汽管網(wǎng)、蒸汽分配和計量的典型流程。稠油開發(fā)注蒸汽流程中至關(guān)重要的三個問題是蒸汽的分配、計量和調(diào) 控。合理的蒸汽調(diào)控能實現(xiàn)科學(xué)注汽,提高熱采的油汽比和原油的采收率,從而獲得滿意的經(jīng)濟(jì)效益。稠油熱采有單井吞吐和汽驅(qū)兩個階段。在整個區(qū)塊的熱采全過 程中,除初期只有單井吞吐外,一般是單井吞吐和汽驅(qū)同時進(jìn)行。因此配汽站要同時給吞吐井和汽驅(qū)井配注。在新疆克拉瑪依油田的熱采現(xiàn)場,吞吐井壓力高 (5~10MPa), 注汽流量大(6~10t/h),而汽驅(qū)井注汽壓力低(2~5MPa),注汽流量?。?.5~5t/h)。這就是說,分配器到各注汽井之間的壓差大小不一, 相差3MPa或更多,必須在分配器和注汽井之間增加*動阻力環(huán)節(jié)來吸收剩余的壓力。顯然,這里使用的流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)能在小流量時具有較大的降壓功能,而在 大流量時具有小的壓降。這就是稠油熱采注汽工藝流程對調(diào)節(jié)閥的特殊要求。
2、現(xiàn)有蒸汽流量調(diào)節(jié)閥和高壓差流量調(diào)節(jié)閥存在的問題
目前熱采工藝流程中,為了降壓,所使用的調(diào)節(jié)閥以極小開度工作,閥內(nèi)蒸汽流速很高,可調(diào)性差,很難達(dá)到預(yù)定流量值。加之一個分配器對應(yīng)多口注汽井,調(diào)節(jié)其 中一口井的流量會影響其它井的流量,這又增加了流量調(diào)節(jié)的難度。勝利油田與西安高壓閥門廠合作開發(fā)的JT65y250V型高壓蒸汽調(diào)節(jié)截止閥的阻力件為活 塞過孔式調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。根據(jù)熱采現(xiàn)場運(yùn)行測試數(shù)據(jù)繪制的流量百分率與開度百分率的關(guān)系曲線如圖1。從曲線看出,開度從0%~10%時,流量百分?jǐn)?shù)超過60%, 調(diào)節(jié)靈敏度太大,閥門手輪一動,要么蒸汽流量過大,要么過小。而在10%開度以上時調(diào)節(jié)靈敏度又太低,在40%~100%開度范圍內(nèi)則無調(diào)節(jié)功能。因此難 以在全行程范圍內(nèi)有效地調(diào)節(jié)蒸汽流量。同時閥門開度較小時,閥內(nèi)的流體達(dá)到臨界流速,隨之引起振動和沖蝕等嚴(yán)重問題。


圖1 JT65y250V型高壓蒸汽調(diào)節(jié)截止閥流量百分率與開度百分率的關(guān)系曲線
 

西安交通大學(xué)的科研人員設(shè)計了GYY高壓差調(diào)節(jié)閥(圖2),實現(xiàn)了高壓降,并使流量調(diào)節(jié)特性有所改善,但臨界流速過高使得沖蝕、振動、噪聲等問題更嚴(yán)重, 不得不采用高強(qiáng)度、耐磨損材料。這樣,不僅提高了閥門成本,而且流量隨行程的變化率仍很大,調(diào)節(jié)特性并未得到明顯改善。此外,臨界流一般要求入口壓力與背 壓之比大于2,這就限制了其應(yīng)用范圍。例如一些熱采注汽井需要壓力8~12MPa或更高,而鍋爐的出口zui大壓力為18MPa,不可能形成臨界流。在現(xiàn)場應(yīng) 用中,這種調(diào)節(jié)閥還不能有效地實現(xiàn)高溫高壓下大范圍內(nèi)的流量調(diào)節(jié)和壓降調(diào)節(jié),其流量調(diào)節(jié)主要取決于zui后一級的通道面積。這種調(diào)節(jié)方法與普通閥門沒有根本的 區(qū)別,仍很難通過調(diào)節(jié)閥門開度來保證預(yù)計流量?,F(xiàn)有高壓差流量調(diào)節(jié)閥的一個共同特點是高壓差必然導(dǎo)致高流速,而高流速又帶來振動、沖蝕、噪聲等嚴(yán)重問題。 如何解決這些問題是擺在科技人員面前的一項重要研究課題。

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