天然气气液分离器液位调节阀失效原因及解决方案

天然气气液分离器液位调节阀失效原因及解决方案

王毅

长庆油田分公司第一采气厂陕西延安716000

摘要：在天然气采集装置中，液位调节阀有着重要的作用。结合对应的研究分析，在很多场合使用中，天然气气液分离调节阀容易失效。这是因为地质环境的差异，导致了天然气气组分内不含有大大量的气田水分以及其它颗粒杂质，部分含油膏硫化物或者是酸性介质，最终让阀门发生腐蚀。此外，由于部分天然气的气压较高，这也会导致天然气其液分离器的前后降压变化大，最终形成严重的气蚀或者JT效应。并且因为介质水反应下，产生了特殊的冰晶体，最终发生了特殊的冰晶效应。本次研究针对天然气气液分离器也位调节阀失效原因以及运行环境进行分析。

关键词：天然气气液分离；液位调节阀；失效原因

1分离器液位调节阀的作用和运用价值

调节阀又名控制阀，在天然气分离器液位控制过程中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变参数的最终控制元件。目前通常使用的为电动调节阀，由电动执行机构及阀体组成。调节阀的控制回路包括三个主要部分，第一部分是液位计，它能够测量分离器液位参数并将输出送到调节仪表——调节器，它确定并测量液位给定值与工艺参数的实际值之间的偏差，一个接一个地把校正信号送出给最终控制元件——调节阀。阀门改变了流体的流量，使分离器液位达到了期望值。分离器液位调节阀的正常使用可以使分离器液位长时间处于工艺参数要求范围内，一定程度的降低电动排污阀的动作频率，有利于设备的长久，稳定使用。

2对于影响天然气气液分离器调节阀运行影响因素分析

造成天然气气液分离器液位调节阀失效的原因较多，在高压的环境下，若没有处理得当，就会让阀门在短时间内存在很多问题，而天然气气液流速也是影响其调节阀门质量的重要原因。本次研究针对天然气气液分离器调节阀失效原因进行对应分析，阐述其影响因素以及运行环境。

2.1JT效应

在天然气气液分离器调节阀运行过程中，若入口的压力变化较大，经过阀芯的流速和压强变化迅速，就很有可能让整个介质发生膨胀。随着时间的变化，流速和压强达到了界定值，就会产生特殊的JT效应，随着温度的变化，天然气中存在的气体热量被带走，形成了小水珠，和周围的环境中物质在高压环境下产生反应，最终形成了特殊的“水合物冰晶”。在特殊的环境下变化，最终会迅速损坏阀体，使其失效。

2.2闪蒸效应

闪蒸效应和气蚀效应较为常见。结合伯努利原理，当整个流体经过阀门后，流速会增加也会改变压力。整个压力发生变化，形成了特殊的压力差，最终产生了新的收缩断面。在整个液体加速通过收缩断面的时候，压力会不断下降，让流体中产生较多的气泡，经过收缩断面处理后，整个断面的流面积发生变化，液体流速下降。当内部压强回升的同时，也会产生大量的饱和蒸汽压，造成气泡爆炸现象。按照对应的爆炸分析，结合液体到气体以及液体变化过程中，阀芯和阀座之间会形成喷砂效应，若后期反应严重，也就会让整个阀门失效。

按照常见的天然气气液分离器运行，当仪器表面受到了强烈的冲击后，局部温度也会不断升高，最终会让整个流体以及材之间形成特殊的化学反应，加速酸性物质对阀门的侵蚀。在几个小时内，阀门就会收到严重的破坏。

此外，若天然气下游的压力和流速的饱和蒸气压之间形成了纽带，也就会发生闪蒸效应，这种反应的气体体积远远大于液体体积，最后会让整个仪器中的物质和气体发生反应，改变阀门的调节质量，在部分时间内发生反应。形成特殊的阀门损坏现象。

3对于改善天然气阀门损坏的措施建议

通过仔细分析调节阀的技术参数对比分析，对于天然气阀门的使用进行以下分析，首先介质为天然气，含硫量很高，因此材质必须是耐腐蚀，抗硫化氢，备选材质有：抗硫型碳钢、CF8不锈钢和CFRM不锈钢。由于该天然气组分中还含有少量的C02气体和水蒸气，综合考虑以上条件，确定选用CF8M材料，由于压力是C1.900级，因此最终选用316（锻钢）阀体，这样就从根本上消除了阀体因铸造可能产生的缩孔或裂纹等不安全因素。从气蚀形成的机理考虑，仅靠提高材料的抗气蚀性能是无法将气蚀问题从根本上解决的。因为发生气蚀时气泡破裂的压力最高能达到100000/英寸2（6897har）以上，且能量非常大，所以无论材质多么坚固，都能把所金属材料或多或少的局部撕裂，因此只有从结构上设法解决气蚀方案。形成气蚀的关键在于持续压差与节流装置的共存，为此对于控制阀的设计必须解决一个问题就是持续的压差现象，在阀门启闭过程中的气蚀问题也顺理成章得到了解决。由于地质结构或天然气来源不同，调节阀在某些调节工况下，会产生JT效应，而造成的介质的温度波动很大。因此采用穷尽的法则，即要达到在极端温度下控制阀仍能够正常运行，所以选用低温延伸型阀盖，这样能够避免因结冰而导致阀门填料卡涩或致使定位器冻结的可能。

参考文献：

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