高壓先導(dǎo)式減壓閥應(yīng)用在天然氣行業(yè)

本論文是在課題組與上海申弘閥門有限公司與中石化合作的支持下完成的。天然氣減壓閥是保障天然氣輸配、門站系統(tǒng)正常工作的重要自力式控制類閥門。其主要功能是調(diào)節(jié)輸配管網(wǎng)壓力，保證負(fù)載設(shè)備正常運(yùn)行。研究減壓閥的性能涉及到流體力學(xué)、工程熱力學(xué)和自動(dòng)控制等學(xué)科中的一系列基礎(chǔ)理論問題。要改進(jìn)減壓閥的性能，就必須研究不同元件參數(shù)組合下減壓閥所表現(xiàn)出來的動(dòng)態(tài)特性，不同的流道結(jié)構(gòu)對于減壓閥流場特性的影響，以及減壓閥出口壓力波動(dòng)及噪聲問題。本論文進(jìn)行了以下一系列的研究，為改進(jìn)天然氣先導(dǎo)式減壓閥的性能提供了可靠的理論依據(jù)。 運(yùn)用Matlab軟件Simulink工具箱，根據(jù)天然氣先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作原理建立機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程，氣體狀態(tài)和流動(dòng)方程以及各腔壓力控制方程，繪制系統(tǒng)方框圖。重點(diǎn)采用子系統(tǒng)和S函數(shù)模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)模型仿真，得到系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，計(jì)算出天然氣先導(dǎo)式減壓閥在動(dòng)態(tài)流量變化過程中各個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)量，分別繪制不同進(jìn)口壓力、彈簧剛度以及泄流孔直徑下天然氣高壓先導(dǎo)式減壓閥的動(dòng)態(tài)特性響應(yīng)曲線。運(yùn)用Matlab軟件Gatool工具箱對天然氣高壓先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)優(yōu)化。

    天然氣無色、無味、無毒且無腐蝕性，主要成分以甲烷為主。天然氣一般可分為四種：1、從氣井采出來的氣田氣或稱氣；2、伴隨石油一起開采出來的石油氣，也稱石油伴生氣；3、含石油輕質(zhì)餾分的凝析氣田氣；4、從井下煤層抽出的煤礦礦井氣。液化天然氣當(dāng)天然氣在大氣壓下，冷卻至約—162攝氏度時(shí)，天然氣氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，稱液化天然氣。液化天然氣無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。壓縮天然氣壓縮天然氣是天然氣加壓并以氣態(tài)儲(chǔ)存在容器中。它與管道天然氣的成分相同。可作為車輛燃料利用。天然氣的用途：主要可用于發(fā)電，以天然氣燃料的燃?xì)廨啓C(jī)電廠的廢物排放量大大低于燃煤與燃油電廠，而且發(fā)電效率高，建設(shè)成本低，建設(shè)速度快；另外，燃?xì)廨啓C(jī)啟停速度快，調(diào)峰能力強(qiáng)，耗水量少，占地省。天然氣也可用作化工原料。以天然氣為原料的化工生產(chǎn)裝置投資省、能耗低、占地少、人員少、環(huán)保性好、運(yùn)營成本低。天然氣廣泛用于民用及商業(yè)燃?xì)庠罹摺崴鳌⒉膳爸评洌部捎糜谠旒垺⒁苯稹⒉墒⑻沾伞⒉ＡУ刃袠I(yè)，還可用于廢料焚燒及干燥脫水處理。天然氣汽車的廢氣排放量大大低于汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車，不積碳，不磨損，運(yùn)營費(fèi)用低，是一種環(huán)保型汽車。天然氣應(yīng)用天然氣作為"低消耗、高收益、低污染、 益"的"無煙工業(yè)"和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟(jì)及可持續(xù)發(fā)展,具有重大戰(zhàn)略。博燃網(wǎng)為您整理了天然氣常見的幾種用途。 運(yùn)用Solidworks軟件對天然氣先導(dǎo)式減壓閥內(nèi)部流道進(jìn)行三維建模及網(wǎng)格劃分。采用天然氣理想氣體可壓縮流體模型，設(shè)置壓力進(jìn)口和壓力出口邊界條件，應(yīng)用改進(jìn)的RNG k-Epsilon模型求解得到天然氣先導(dǎo)式減壓閥內(nèi)壓力及速度分布云圖，以及壓差、流量等相關(guān)參數(shù)。分析了減壓閥在不同工況條件下的流場特性。對不同閥瓣形狀下減壓閥的流場特性進(jìn)行分析，改進(jìn)了閥瓣形狀，提高了減壓閥性能。 在流場分析的基礎(chǔ)上，利用標(biāo)準(zhǔn)IEC60534-8-3-2009《工業(yè)過程控制閥.第8-3部分:噪聲的考慮.控制閥的氣動(dòng)噪聲預(yù)測法》對高馬赫數(shù)天然氣高壓先導(dǎo)式減壓閥所產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行了理論預(yù)估和分析計(jì)算。對于超過標(biāo)準(zhǔn)要求的噪聲范圍提出了改進(jìn)要求，為今后的研究工作提供了方向。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,比例減壓閥)、上海申弘閥門有限公司是集閥門的研發(fā)生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)于一體的流體控制企業(yè)，其產(chǎn)品和服務(wù)在化工、石化、石油、液化氣、造紙、采礦、電力、食品、制藥、冶金、輕工、樓宇、市政工程、污水處理、環(huán)保、給排水等領(lǐng)域市場處于地位。公司憑著“生命在于運(yùn)動(dòng)、企業(yè)在與創(chuàng)新”的發(fā)展宗旨，緊跟市場需求，提升產(chǎn)品質(zhì)量，竭誠為新老用戶提供具的產(chǎn)品及服務(wù)，確保用戶滿意。