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解决分离器液位调节阀的气蚀和蚀问题

解决分离器液位调节阀的气蚀和蚀问题

 在北海挪威区Statfjord平台,来自一些油井的原油、气和采出水(相对密度大约为1.03)混合物和砂粒进入到一个单级分离罐中,在这里组分依据各自的相对密度分层分离。每口油井的出砂量并不一定能带来操作问题,但许多油并的混合砂量足以给液位调节阀心带来严重的磨蚀问题。

   以前,使用两个并行的满载阀门(一个运行,一个备用)控制分离罐,在压力为65~3.5Bar(G),温度为75℃的情况下的流速达到1500m3/h。

   为了解决砂蚀和气蚀问题,这两个并行液位调节阀最近被更换下来。通过采用一种独特的速度控制设计,加上先进的材料技术,砂蚀和气蚀问题得到了抑制。

(注:图中所示为YT1000阀门定位器配角座阀)

    一、多级速度控制

   这种多级阀芯是通过一组弯曲路径盘来控制内部流体速度的。流体被迫经过一系列的压力降直角弯,与传统的设计相比,流速降低了75%。这种设计防止了气蚀的发生。

   当流体压力降到蒸汽压以下时,就会出现闪蒸和气泡。采用传统阀门时,流体进入分离器的压力为P1,速度为V1,当它经过阀心的压力降区后,速度上升到V2,静压降到P2,低于可以使流体发生汽化的蒸汽压。

   任何传统的阀门都会遇到这个问题,因为在阀的射流最小截面上无法控制速度。当流体从阀的喉部流出时,压力开始恢复,动能转变成势能。完全恢复后的下游压力和速度分别为P3和V3(见图1)。

    二、气蚀形成

   当恢复压力超过流体的蒸汽压PV时,刚形成的泡沫就会汽化,形成气蚀。在这种情况下释放的能量能够产生超过1400MPa的局部表面应力,这一应力可以很快使最硬的阀心表面破裂。

   现在在恶劣环境下使用的调节阀都有多级压力降设计,如北海挪威区Statfjord平台上使用的调节阀。这种速度控制阀芯设计可以防止射流的最小截面压力降至蒸汽压PV,避免了气蚀形成以及由此带来的阀心损坏。

    三、材料结构

   该分离器液位调节阀的阀心和阀座由硬质合金制成(见图2)。阀座圈上配有一个硬质合金制成的文丘里管,这样能够保证耐冲蚀性一直延伸到节流出口和下游的管子。

   在调节阀运行了六个月之后,将其拆卸下来检验。在重新组装阀之前,对阀件进行了测量并拍了照片。重新安装调节阀后,又使用了8个月。为了能够使阀的使用寿命达到

作者:赵铁锌 孙伯英

来源:互联网

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