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一、前言

天然气长输管道场站调压计量系统主要用于计量、设定、调节下游用户用气流量及供气压力，以保证平稳供气。根据用户用气情况，一般设计有 2~3 条计量支线（2 条主要支线一备一用），通过切换支线来满足不同的流量需求。这种调压计量区的典型设计虽然可以保证连续平稳用气，但下游用户得不到持续稳定的供气流量，存在较大峰谷差的工况，而且这种设计难以及时有效地调控气量发展的全过程，对于气量调配、计量漏失、峰谷差等日益突出的生产问题缺乏有力的调控手段。

二、流量调节阀的技术改造

1、存在的问题

靖西输气管道在分输站调压计量区加装流量调节阀，通过更换孔板来控制流量。流量调节阀为固定模式，其调节开度的设计范围以当时流量的极值进行估算。但是当下游用户冬、夏季用气峰谷差系数差别很大时，流量调节阀不能真正发挥作用。

图 1 为 2007 年临撞分输站冬、夏季日小时波动曲线，用户用气最大流量值在冬季，约 7800m³/h，夏季的用气最大流量值仅为 2600m³/h，冬、夏季用气峰谷差在 3 倍以上。

图 1 临潼区冬夏季日小时流量波动曲线

在冬季，原计量二支线 DN100 管道孔板孔径为 60.583mm，流量调节阀阀芯为 100mm，计量支线的流量仅能在 0~70% 开度的调控范围内发生相应变化，当开度超过 70% 时，流量不再发生变化；在夏季，由于用户用气量较少，计量支线的流量仅能在 0~50% 开度的调控范围内发生相应变化，当开度超过 50% 时，流量不再发生变化。当流量调节阀冬季的开度调节范围为 50%~70%、夏季的开度调节范围为 40%~50% 时，流量会突然增大，容易引起计量超限。

2、原因分析

出现以上现象的原因是，场站计量支线流量调节阀的阀芯过大，流通面积远远超过计量支线上最大孔板开孔孔径的流通面积。在实际供气过程中，调节阀仅能满足高峰用气时的流量调节，且在高峰用气时阀门开度无法实现在 0~100% 范围内的调控；当生产处于非满负荷状态时，计量支路上孔板开口孔径较小，流量调节阀工作在小开度范围内，无法实现流量开度控制，计量支线实际流量调节仅能靠孔板开口孔径控制。流量调节阀不能真正发挥作用，会使流量超限，产生计量损失。

3、改造方案

配备可更换阀芯的流量调节阀，在随下游用气量变化更换孔板的同时，更换与之匹配的流量调节阀阀芯，确保阀芯的流通面积小于孔板孔径流通面积，实现对流量的百分比控制。

在设计改造方案时，从控制改造成本，充分利用现有场站工艺设备的角度出发，利用天然气场站原 Rotork 电动执行机构，重新设置其灵敏度，配备可更换阀芯的流量调节阀，并且加工制作与调节阀匹配的连接杆。

4、应用效果

2007 年临撞站在冬季高峰供气过程中，将原计量二支线流量调节阀更换为套筒导向型单座调节阀，并根据二支线全年供气过程中孔板孔径在 30~70mm 之间的变化规律，配备了三块通径分别为 100、50 和 25mm 的阀芯，以备在孔板孔径更换时相应地更换阀芯。

因改造时管道正处于高峰用气工况，现场孔板孔径为 60.583mm，因此配置通径尺寸为 50mm 的阀芯，并设定不同阀门开度对其流量进行调节（试点数据见图 2，图中曲线上的数字为阀门实际开度），发现当流量调节阀开度在 0~100% 范围内进行等百分比调节时，计量支线流量会同时呈现相应的等百分比变化，有效地起到了控制流量、防止流量计量超限及消峰填谷的作用。

图 2 阀门开度及流量对比

三、流量调节阀技术改造的意义

1、控制流量

由于改造后流量调节阀的开度和流量呈等百分比变化，因此无论远控、站控和现场控制，均能有效控制流量，操作方便、快捷、安全。

2、减少计量漏失

靖西线各分输站主要采用标准孔板计量装置进行贸易结算，流量调节阀开度和流量呈非线性关系，易引起流量超量程，导致计量漏失。改造后可根据工况调整流量调节阀开度，准确调节流量，避免流量超量程。

3、抑制喘流

在小流量段调节时，如果流量调节阀开度过大，易发生调节瞬时滞后或瞬时过量的问题而导致喘流。流量调节阀开度范围扩大，可以有效抑制瞬时过量，实现对喘流的抑制。

4、保障平稳供气

根据经验，当供气次数大于 6 次/h，日均供气量大于流量计最小计量能力时，可考虑改间断供气为连续供气方式。用流量调节阀精确限流，拉长供气时间，可使间断供气平稳过渡至连续供气。

5、缓解日峰谷差对主管道的影响

受用气结构影响，不同的下游公司用气规律、日用气峰谷差异很大。采用流量调节阀可遏制高峰，削峰填谷，使有储气能力的用户自行消化日峰谷差，缓解甚至消除其对主管道的影响，减小长输管道气量调整的工作量和难度，为气量的统一调配赢得更大的操作空间。

6、缓解输气能力不足带来的压力

随着下游用气量的增加，季节性峰谷差所带来的问题日益严重．设计工艺已远不能满足实际生产的需要，合理调整各支线调压阀压力及流量调节阀开度，可以确保安全、平稳渡过冬季的高峰期。

以 2002 年西安市用气为例。末站设计供气能力为 2.8×10⁸m³/a（约为 77×10⁴m³/d）。西安市夏季的实际需求量为 30×10⁴~40×10⁴m³/d，冬季的实际需求量约为 210×10⁴m³/d，季节性峰谷差约为 5 倍，冬季口需求量约为设计供气能力的 3 倍。为满足冬季高峰用气，现场采用扩大单支路计量能力、合理调节各支线调压阀压力及流量调节阀开度的方案，使两支线或三支线可以同时供气。

四、结束语

在分输站调压计量支线中采取增设流量调节阀进行流量控制方式，虽然可以有效地满足气量调配、保护相关工艺设备、抑制喘流等工艺要求，并能缓解峰谷差对分输站的压力，但在下游用户用量无法满足持续稳定流量、存在峰谷差较大的现实工况条件下，流量调节阀未必真正发挥作用。

配备可更换阀芯的流量调竹阀，在用气过程中根据需要在装孔板孔径配备相应阀芯，可以使流量调节阀真正发挥流量控制作用。临撞站流量调节阀的技术改造，为现场整合工艺设施，实现复杂供气需求提供了一种方法，在流量控制、气量调配等方面取得了良好的应用经验，值得推广。