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新型高壓差迷宮式蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的研究
閱讀：735 發(fā)布時間：2012-7-7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。現(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(shí)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(shí)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(jì)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(jì)量和調(diào)控。合理的蒸汽調(diào)控能實(shí)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），注汽流量小（1.5～5t/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。
西安交通大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)了GYY高壓差調(diào)節(jié)閥（圖2），實(shí)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(shí)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(jì)流量。現(xiàn)有高壓差流量調(diào)節(jié)閥的一個共同特點(diǎn)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(xiàng)重要研究課題。