上海滬工閥門廠（集團(tuán)）有限公司
摘要：介紹了庫鄯輸油管道引進(jìn)的荷蘭莫克維迪公司生產(chǎn)的減壓閥的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及使用情況，該閥具有降壓和消聲效果好、流通量大、壓力平衡等優(yōu)點(diǎn)，將其運(yùn)用到原油輸送中，防止了大落差線路中低部位管道的超壓和翻越點(diǎn)產(chǎn)生“不滿流”現(xiàn)象，保證了輸油管道的平穩(wěn)運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：輸油管道；減壓閥；結(jié)構(gòu)；理論
庫鄯（庫爾勒至鄯善）輸油管道全長 475km，總投資 20 多億元，主要設(shè)備引自國外，全線采用 SCADA 系統(tǒng)，是具備 90 年代水平的管道。
大落差是庫鄯輸油管道的一大特點(diǎn)，沿線最高點(diǎn)海拔為 1560.2m，最低點(diǎn)為 -99.3m，高低點(diǎn)間設(shè)置一座減壓站，裝有兩只軸流式氣動(dòng)減壓閥，通過減壓閥節(jié)流，消耗了管道最高點(diǎn)至末站進(jìn)站間的多余位能，在保證翻越點(diǎn)正壓運(yùn)行不出現(xiàn)“不滿流”的情況下，防止了下游最低點(diǎn)的超壓，減少了下游輸油管道的壁厚，合理地降低了工程成本，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。庫鄯輸油管道引進(jìn)的荷蘭莫克維迪公司生產(chǎn)的減壓閥自投產(chǎn)以來，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。
一、結(jié)構(gòu)和原理
1、結(jié)構(gòu)
減壓站使用的軸流式氣動(dòng)減壓閥，壓力等級(jí) ANSI600，主要由閥外體、閥內(nèi)體、活塞、活塞桿、閥桿和籠筒組成。
2、工作原理
減壓閥閥體為一完整的鑄造體，活塞在帶孔眼的籠筒內(nèi)沿閥門的中心線軸向推移，有全沖程的導(dǎo)向裝置。流體流道軸向?qū)ΨQ，當(dāng)流體流經(jīng)籠筒上的小孔時(shí)，相當(dāng)一部分位能由于陡增的摩阻轉(zhuǎn)化為熱能，并由油流帶走，位能大大降低，于是前后產(chǎn)生壓差。當(dāng)活塞右移時(shí)，活塞將遮住籠筒的更多孔眼，流通面積將進(jìn)一步減小，前后壓差將增大。
減壓閥能承受較大的壓力并能產(chǎn)生較大的壓差，能承受大落差的壓力要求，又可防止低點(diǎn)超壓。
3、控制原理
減壓閥的運(yùn)行程序?yàn)橐粋�(gè)運(yùn)行（主閥 PV-1001），另一個(gè)熱備用（副閥 PV-1002），被控工藝參數(shù)是減壓閥上游壓力，該壓力由減壓閥根據(jù)減壓閥上游壓力設(shè)定值來控制。
根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量的首站外輸流量，由 SCADA 主機(jī)軟件計(jì)算出使最高點(diǎn)為最佳運(yùn)行值（0.1~0.2MPa）時(shí)減壓閥上游必須達(dá)到的壓力值，該計(jì)算值由主機(jī)實(shí)時(shí)傳給減壓站的 PLC，作為減壓站控制回路的設(shè)定值�？刂苹芈穼⑵渑c上游壓力實(shí)測(cè)值比較，根據(jù)其偏差確定模擬信號(hào)（4~20mA）輸出量，減壓閥自身配備的單回路控制器根據(jù)接收到的 4~20mA 信號(hào)的大小決定減壓閥的開度，調(diào)節(jié)上游壓力，直至與設(shè)定值一致為止。
如果主閥發(fā)生故障關(guān)閉，或因流通能力不夠，使上游壓力超過副閥的設(shè)定值（6.7MPa），那么副閥將自動(dòng)啟用，使上游壓力維持為 6.7MPa。
如果因故障使減壓閥上游壓力超過 7.0MPa，那么通過水擊泄放線泄壓。
4、控制回路
主閥與副閥的控制回路見圖 1。
圖 1 主閥 PV-1001 的控制回路（1-控制閥；2-液壓缸；3-活塞式氣動(dòng)執(zhí)行器；4-手動(dòng)泵；5-過濾調(diào)節(jié)器；6-I/P轉(zhuǎn)換器；7-閥位控制器；8-限位開關(guān)；9-電位計(jì)；10-連接箱；11-閥位變送器；12-氣動(dòng)控制箱）
控制回路的特點(diǎn)如下：
（1）I/P 轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入的 4~20mA 電流，控制輸出小氣壓的小氣流。
（2）通過閥位控制器實(shí)現(xiàn)小氣流帶動(dòng)大氣流的效果，類似晶體三極管放大原理。
（3）活塞式氣動(dòng)執(zhí)行器，由彈簧組與活塞組成，其中彈簧 12 根，6 根左旋，6 根右旋，活塞前后移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的扭力相互抵消，減少了活塞與定位滑道的摩擦力，活塞前行依靠彈簧彈力，后行依靠控制氣流。
（4）執(zhí)行器下部為液壓缸，其作用有兩點(diǎn)：一是起阻尼器的作用；二是如果失去氣源，還可通過手動(dòng)泵開關(guān)閥。
（5）液壓管路旁接直徑為 50mm 的帶鋼鎧的高壓橡膠氣囊，可有效地減少自動(dòng)行程，消除時(shí)間滯后現(xiàn)象。
二、減壓閥的優(yōu)點(diǎn)
1、降壓效果好
庫鄯輸油管道的減壓閥為三層籠筒，為多級(jí)導(dǎo)向迷宮式籠筒，每層籠筒止有 960 個(gè)孔，孔的直徑為 5mm，籠簡間距為 7mm，流體三次經(jīng)過收縮斷面，因而降壓效果明顯，此種類型的減壓閥減壓范圍可由 40MPa 降為 0.1MPa，庫鄯輸油管道由 7MPa 降壓為 1MPa 即滿足要求。
2、消聲效果好
當(dāng)減壓閥滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，噪音非常小，為 60~70dB。
3、流通量大
老管道節(jié)流時(shí)常采用孔板法蘭，需經(jīng)過 4D~6D（D 為管徑）的行程后，方由紊流恢復(fù)為層流。
庫鄯輸油管道所采用的減壓閥，當(dāng)流體經(jīng)過籠筒孔眼時(shí)，僅在籠筒處形成紊流（Re＞4000），經(jīng) 2D 行程后，恢復(fù)為層流（Re≤2100），故流通值大。
4、壓力平衡
減壓閥上游的原油經(jīng)過閥內(nèi)體與閥外體間的流道，通過籠筒孔眼進(jìn)入下游，活塞橫面上有孔，下游的原油由此進(jìn)入活塞和閥內(nèi)體，在所有活動(dòng)部件上承受大小相等、方向相反的作用力，原油沿籠筒孔眼進(jìn)入時(shí)所產(chǎn)生的壓力方向與活塞沿籠筒軸向移動(dòng)的方向垂直，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)活塞來回移動(dòng)以調(diào)節(jié)原油流通量時(shí)，不需克服軸向力，僅需克服密封機(jī)構(gòu)的彈性摩擦力。減壓閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)小巧，結(jié)構(gòu)緊湊。
5、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操作準(zhǔn)確
活塞是由成 90° 的角式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操作的，由于活塞桿與閥桿的齒間隙為 0.1mm，從而保證齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作無“滯后”現(xiàn)象。
6、氣源系統(tǒng)
氣源系統(tǒng)有兩個(gè)壓力為 1.0MPa、體積為 10m3 的儲(chǔ)氣鋼罐，并聯(lián)工作，可保證在停電情況下減壓閥繼續(xù)工作 20min。
三、注意事項(xiàng)
（1）氣源系統(tǒng)中有兩臺(tái)壓縮機(jī)、兩個(gè)空氣干燥器，由于壓縮機(jī)工作壓力為 1.0MPa，排風(fēng)量為 30m3/h，壓縮過程中氣體中的水分易凝結(jié)沉積，因此每天需定時(shí)放兩次水，以減少干燥器的負(fù)荷，若排水系統(tǒng)安裝電磁閥，則可實(shí)現(xiàn)遙控排水。
（2）由于籠筒上的孔眼為 5mm，為防止減壓閥被堵，閥前必須加裝過濾器，為保證流通量并考慮過濾網(wǎng)的強(qiáng)度，庫鄯輸油管道安裝的過濾器網(wǎng)眼對(duì)角線不大于 3mm（濾網(wǎng)鋼絲直徑為 1.2mm）。
投產(chǎn)初期，未裝過濾器，致使雜物在減壓閥內(nèi)阻塞，流通能力降低。加裝過濾器后，隨著油流對(duì)籠筒孔眼的沖刷，其流通能力逐漸恢復(fù)，見圖 2。
圖 2 主減壓閥的特性曲線（1-主減壓閥嚴(yán)重被堵時(shí)的特性曲線；2-加裝過濾器運(yùn)行一段時(shí)間后，主減壓閥流通能力恢復(fù)過程中的曲線；3-主減壓閥在正常情況下的特性曲線）
根據(jù)近期采集的數(shù)據(jù)看，庫鄯輸油管道采用的減壓閥已恢復(fù)正常，運(yùn)行良好。