專利名稱：一種含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種含過壓保護(hù)的壓縮天然氣先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器的加熱系統(tǒng)。涉及管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷提升，國內(nèi)各行業(yè)對(duì)天然氣的需求也在與日俱增。利用高壓天然氣管道輸送天然氣，是陸地上大量輸送天然氣的唯一方式，對(duì)于天然氣的長距離輸送，一般都是采用高壓管道，壓力最高達(dá)8-10MPa。天然氣用戶主要可以分為工業(yè)用戶和家庭用戶，這些用戶通常都在城市，為了城市安全和用戶使用的便利，天然氣經(jīng)由高壓長輸管道輸送后，需要經(jīng)過降壓處理后才能夠向下游城市用戶輸送。在天然氣輸送過程中，沿長輸高壓管道會(huì)毗鄰各個(gè)城市建設(shè)天然氣分輸站場，天然氣分輸站場的任務(wù)就是根據(jù)下游用戶的需 求，把天然氣的壓力降低至l_2MPa，甚至更低的安全壓力范圍內(nèi)，然后分輸給下游用戶。因此，天然氣分輸站場是天然氣源地與終端用戶間必不可少的連接環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)的天然氣分輸站場均采用橇式調(diào)壓器對(duì)高壓氣體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，調(diào)壓橇主要有三部分構(gòu)成緊急切斷閥、電動(dòng)調(diào)壓閥和監(jiān)控閥。緊急切斷閥主要起保障輸氣站場安全的作用，在有意外發(fā)生時(shí)緊急切斷氣源，防止起火起爆等災(zāi)害發(fā)生；調(diào)壓閥以先導(dǎo)式調(diào)壓閥為主，其作用是將來自高壓氣體管道的高壓天然氣的壓力降低至下游用戶要求的安全壓力范圍；監(jiān)控閥是用來監(jiān)控經(jīng)調(diào)壓閥降壓后的氣體壓力，通常會(huì)根據(jù)下游用戶的生產(chǎn)需求設(shè)定一個(gè)監(jiān)控值，當(dāng)經(jīng)降壓后的氣體壓力低于該值時(shí)，監(jiān)控閥不發(fā)生作用，當(dāng)下游氣體壓力超過了設(shè)定值，則監(jiān)控閥將自動(dòng)關(guān)閉，以保障下游氣體管道的安全。橇式調(diào)壓結(jié)構(gòu)的三級(jí)閥門控制在實(shí)現(xiàn)氣體壓力調(diào)節(jié)的同時(shí)，還能有效保障下游用戶的安全，但是高壓氣體經(jīng)由電動(dòng)調(diào)壓閥后，其壓力迅速降低，將發(fā)生“焦耳-湯姆遜”效應(yīng)(也稱為“節(jié)流效應(yīng)”)，即隨著壓力的陡降，氣體溫度將急劇降低。在輸氣站場實(shí)際運(yùn)行中，氣體經(jīng)調(diào)壓橇降壓前后，溫差能夠達(dá)到10°C以上。由于天然氣主要由短鏈烴組成，少量水分的存在使得天然氣在低于0°c時(shí)形成冰水混合物，引起先導(dǎo)式調(diào)壓閥及下游氣體輸送管線的“冰堵”?！氨隆辈粌H會(huì)影響輸氣站場的正常生產(chǎn)運(yùn)行，而且還是輸氣站場和下游氣體輸送管線的重大安全隱患。為了消除“冰堵”，目前所采用的方法主要是物理加熱，如在調(diào)壓橇設(shè)備上安裝電伴熱帶、采用熱水套管對(duì)下游管線加熱等。但是，這些物理加熱方法并不能從根本上消除“冰堵”隱患，還會(huì)消耗大量的能源。因此，有必要開發(fā)一種專門應(yīng)用于天然氣分輸站場調(diào)壓設(shè)備，且具有安全、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)的加熱系統(tǒng)，徹底消除調(diào)壓過程中產(chǎn)生的“冰堵”現(xiàn)象。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種無運(yùn)動(dòng)部件、免維護(hù)、具有較高的可靠性、不需要電源、具有良好安全性能的含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥的加熱系統(tǒng)。本實(shí)用新型基于渦流管能量分離技術(shù)，使少量的高壓氣體流經(jīng)渦流先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?VTGH)，利用渦流管對(duì)高壓氣體降壓，同時(shí)將壓差能轉(zhuǎn)換為熱能，并利用此熱能加熱先導(dǎo)燃?xì)?，從而消除先?dǎo)式調(diào)壓閥的指揮器減壓“冰堵”問題。同時(shí)，針對(duì)某些間斷運(yùn)行的天然氣分輸站場中，對(duì)高壓天然氣的調(diào)壓不是連續(xù)的，而是間斷的，為了防止在間斷運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致下游輸出氣體壓力上升，本加熱系統(tǒng)加裝了過壓保護(hù)裝置，進(jìn)一步提高了該加熱系統(tǒng)的安全性能。本實(shí)用新型中涉及的高壓長輸天然氣分輸站場橇式調(diào)壓裝置如圖I所示，在高壓長輸天然氣分輸站場進(jìn)氣處依次安裝緊急切斷閥3、先導(dǎo)式監(jiān)控閥I、先導(dǎo)式調(diào)壓閥2，先導(dǎo)式監(jiān)控閥I、先導(dǎo)式調(diào)壓閥2個(gè)有先導(dǎo)閥指揮器14、先導(dǎo)閥指揮器115。其中I為先導(dǎo)式監(jiān)控閥，2為先導(dǎo)式調(diào)壓閥，3為緊急切斷閥，4、5為先導(dǎo)閥指揮器。圖I中Pl和P2分別為高壓天然氣分輸站場的進(jìn)氣壓力和出站壓力，Pl的大小取決于上游管道的輸送壓力，P2是根據(jù)下游用戶需求而設(shè)定的。Pl和P2都不是固定值，通常會(huì)在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間波動(dòng)。橇式調(diào)壓裝置工作原理如下先導(dǎo)式監(jiān)控閥I、先導(dǎo)式調(diào)壓閥2、緊急切斷閥3、先導(dǎo)閥指揮器14、先導(dǎo)閥指揮器II5、渦流回路6、出口球閥7、先導(dǎo)氣入口球閥8、先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?、監(jiān)控閥指揮器加熱回路10、調(diào)壓閥指揮器加熱回路11、高壓氣體入口 12、渦流室13、高壓氣體形成的渦流14、渦流管15、沿渦流管管壁的渦流氣體16、熱端氣體出口 17、渦流管的調(diào)節(jié)閥18、冷反向氣流19、冷端氣體出口 20首先，根據(jù)下游用戶需求，在先導(dǎo)式監(jiān)控閥I上設(shè)定P2的上限值，在橇式調(diào)壓裝置中，正常情況下，工作閥向下游管路供氣，由于其設(shè)定值較高，因此先導(dǎo)式監(jiān)控閥I 一直處于完全開啟狀態(tài)。一旦先導(dǎo)式調(diào)壓閥2發(fā)生故障或因其它原因，P2升高，待升高至先導(dǎo)式監(jiān)控閥I的壓力設(shè)定值時(shí)，先導(dǎo)式監(jiān)控閥I接替先導(dǎo)式調(diào)壓閥2進(jìn)行調(diào)壓，此時(shí)的P2在短時(shí)間內(nèi)稍高于客戶給定的壓力。先導(dǎo)式調(diào)壓閥2又稱為工作閥，是橇式調(diào)壓裝置中對(duì)Pl降壓的裝置，根據(jù)Pl與P2的大小，先導(dǎo)式調(diào)壓閥2自動(dòng)調(diào)節(jié)其開度，以實(shí)現(xiàn)安全調(diào)壓。緊急切斷閥3又叫做安全切斷閥，是燃?xì)夤艿拦こ讨衅毡椴捎玫陌踩涮籽b置，主要作用是通過設(shè)置ZCR燃?xì)饩o急切斷閥，可在中央控制室內(nèi)集中控制，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)或其它緊急情況時(shí)，遠(yuǎn)程遙控緊急關(guān)閉事故現(xiàn)場的管線供氣。通常緊急切斷閥3是常開型脈沖觸發(fā)式型電磁閥，具有事故自鎖及手動(dòng)復(fù)位功能。一般情況下，在連續(xù)運(yùn)行的調(diào)壓站中，VTGH加熱系統(tǒng)不需要安裝過壓保護(hù)回路，因?yàn)樵谙葘?dǎo)閥打開的情況下，對(duì)于下游有任何微小的壓力波動(dòng)，先導(dǎo)閥會(huì)自動(dòng)調(diào)整開度來控制下游壓力，使下游主干道的壓力趨于平穩(wěn)狀態(tài)。但在間斷運(yùn)行的調(diào)壓站中，就有可能需要加裝壓力保護(hù)回路，因?yàn)榘惭bVTGH以后，其渦流回路的存在就相當(dāng)于調(diào)壓撬上加了一個(gè)直接跨越兩級(jí)調(diào)壓閥的旁路，在這種情況下，如果操作人員在間斷運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)誤操作，僅僅關(guān)斷下游截?cái)嚅y而沒有關(guān)斷上游的截?cái)嚅y，而且也沒有關(guān)斷VTGH渦流出口球閥，那么上游的壓力將通過渦流回路直接傳輸?shù)较掠?，容易?dǎo)致下游主干道壓力上升，因此有必要安裝過壓保護(hù)裝置。含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥的加熱系統(tǒng)如圖2所示。它是將本來應(yīng)經(jīng)由先導(dǎo)式調(diào)壓閥2的高壓天然氣引入到先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中，氣體在先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中降壓的同時(shí)將Pl與P3間的壓差能轉(zhuǎn)化為熱能、冷能，也就是將本來在先導(dǎo)式調(diào)壓閥2中轉(zhuǎn)化的能量進(jìn)行分流、轉(zhuǎn)化、分離，在這個(gè)轉(zhuǎn)化與分離能量過程中，冷能與管道本身的冷量相比，只是很小的一部分，可以直接泄放到下游管道，而熱的能量在先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中累積。先導(dǎo)氣經(jīng)先導(dǎo)氣入口球閥8進(jìn)入先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中，與先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中的熱氣發(fā)生熱交換，使先導(dǎo)氣體溫度升高，形成加熱回路，經(jīng)由先導(dǎo)式監(jiān)控閥指揮器加熱回路10和先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器加熱回路11分別對(duì)先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115加熱，達(dá)到消除先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115因“節(jié)流效應(yīng)”而產(chǎn)生的“冰堵”現(xiàn)象。本實(shí)用新型所用的裝置如圖2所示，是在高壓長輸天然氣輸氣管路進(jìn)氣口與出氣口之間依次串接緊急切斷閥3、先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2 ;在緊急切斷閥3和先導(dǎo)式監(jiān)控閥I之間有一管路經(jīng)先導(dǎo)氣入口球閥8分兩路接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?，過壓保護(hù)裝置6直接接到雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中；先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2依次相連接出氣口，同時(shí)先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2的指揮器14和指揮器115各自連接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?的加熱回路10和加熱回路11 ;先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2的指揮器14和指揮器115相連接后接出氣口 ；雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?經(jīng)VTGH出口球閥7接出氣口。 為了防止下游壓力過高，在渦流回路設(shè)置了過壓保護(hù)裝置6，當(dāng)下游壓力超過設(shè)定壓力上限時(shí)，自動(dòng)切斷上游氣體，保障設(shè)備及站場生產(chǎn)安全。過壓保護(hù)裝置6接在緊急切斷閥3后與雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中，其指揮器接高壓長輸天然氣分輸站場出口。其中雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?如圖3所示，它是本實(shí)用新型中針對(duì)橇式調(diào)壓裝置中先導(dǎo)式調(diào)壓閥“冰堵”問題改進(jìn)的渦流管，即渦流先導(dǎo)然氣加熱器(VTGH);與傳統(tǒng)的渦流管一樣，按加熱通道的數(shù)量VTGH可分為單通道渦流先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?VTGH-SP)和雙通道渦流先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?VTGH-DP);本發(fā)明中使用雙通道渦流先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?VTGH-DP)的構(gòu)成是一端有高壓氣體入口 12的渦流室13，其一側(cè)有冷端氣體出口 20，相對(duì)另一側(cè)有渦流管15與渦流室13相通，渦流管15的另一端安裝有渦流管的調(diào)節(jié)閥18，此端的上部有熱端氣體出Π 17。VTGH-DP的工作原理如下壓縮天然氣經(jīng)高壓氣體入口 12Pinlrt進(jìn)入渦流室13，形成高速旋轉(zhuǎn)的渦流后進(jìn)入渦流管15中。由于力學(xué)效應(yīng)，高壓氣體形成的渦流14沿渦流管15管壁的流道高速旋轉(zhuǎn)向渦流管的調(diào)節(jié)閥18方向，由于受到渦流管15管壁摩擦力的作用，高壓氣體形成的渦流14速度驟減，壓力降低，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱能，形成沿渦流管管壁的渦流氣體16。高壓氣體形成的渦流14到達(dá)渦流管的調(diào)節(jié)閥18后，一部分氣體從Prat熱端氣體出口 17排出，另一部分被渦流管的調(diào)節(jié)閥18頂回，沿渦流管15中心向反方向噴出，形成冷反向氣流19。在冷反向氣流19向反方向噴出的過程中，不斷和靠近渦流管15管壁的沿渦流管管壁渦流氣體16發(fā)生熱交換，使得沿渦流管管壁渦流氣體16的溫度越來越低，而冷反向氣流19的溫度則不斷升高，直到達(dá)到熱平衡。本實(shí)用新型中的先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱技術(shù)不需要使用任何外部能源，先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中發(fā)生的壓差能向熱能的轉(zhuǎn)換過程都是在先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?內(nèi)部進(jìn)行的物理過程，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、也不需要移動(dòng)任何零部件，不需改動(dòng)橇式調(diào)壓裝置。不需消耗任何能源，通過高壓氣體的能量轉(zhuǎn)換解決了低溫條件下先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器因“節(jié)流效應(yīng)”而產(chǎn)生的“冰堵”問題，消除了天然氣分輸站場的安全隱患。同時(shí)，過壓保護(hù)裝置6的設(shè)置能有效防止在間斷輸送時(shí)，下游氣體壓力過高，從而避免產(chǎn)生新的安全隱患。先導(dǎo)氣加熱先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115后，直接由弓丨壓管泄放到下游管道，由于整個(gè)系統(tǒng)和先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中的能量轉(zhuǎn)換能量守恒，泄放到下游管道中的冷端氣流不會(huì)影響下游主干線的天然氣溫度。在加熱過程中，先導(dǎo)式調(diào)壓閥2上、下游的壓力Pl與P2之間的壓力差發(fā)生改變時(shí)，先導(dǎo)閥指揮器14內(nèi)的節(jié)流效應(yīng)將會(huì)改變，與此相對(duì)應(yīng)，先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中的熱效應(yīng)也因Pl與P2之間的壓力差變化而發(fā)生改變，這就意味著先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?的加熱情況會(huì)自適應(yīng)跟蹤先導(dǎo)式監(jiān)控閥I的節(jié)流效應(yīng)的狀況，即先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?的加熱狀態(tài)是動(dòng)態(tài)的，其變化規(guī)律由先導(dǎo)式監(jiān)控閥I前后的壓力差而定。對(duì)于第二級(jí)調(diào)壓閥(P2與P3之間)，原理也是一樣的。需要指出的是，雖然持續(xù)不斷的渦流熱量在渦流設(shè)備的外壁累積，使渦流設(shè)備的外壁溫度不斷升高，但這種溫升是有限度的，不會(huì)無限升高，根據(jù)調(diào)節(jié)渦流管的分離比將其熱平衡溫度控制在安全防爆極限溫度(EXP IV所要求的130°C以上)。因?yàn)椋葘?dǎo)燃?xì)饧訜崞?的熱效應(yīng)是一種動(dòng)態(tài)效應(yīng)(熱量的產(chǎn)生與交換是同步的動(dòng)態(tài)過程)，先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?管壁溫度升高的同時(shí)，先導(dǎo)氣與熱流氣體間強(qiáng)烈而高效的熱交換將同時(shí)進(jìn)行，加上渦流管分離比的物理控制，使得先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中熱量累積而達(dá)到的溫度無法超越安全防爆極限溫度，保障了橇式調(diào)壓裝置的設(shè)備安全及站場生產(chǎn)的 安全。本實(shí)用新型的含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器加熱系統(tǒng)，具有節(jié)能、環(huán)保、無移動(dòng)部件、免維護(hù)等主要功能，以渦流管為基礎(chǔ)改進(jìn)的VTGH-DP實(shí)現(xiàn)將壓差能轉(zhuǎn)換為熱能的功能，精密的連接線圖實(shí)現(xiàn)將VTGH-DP轉(zhuǎn)化而來的熱能與先導(dǎo)氣實(shí)現(xiàn)熱交換，并進(jìn)而加熱先導(dǎo)閥指揮器I 4和先導(dǎo)閥指揮器115，并采用過壓保護(hù)裝置6確保了在下游壓力超高時(shí)能夠自動(dòng)切斷阻止高壓氣體進(jìn)入站場，從而在有效消除“冰堵”現(xiàn)象的同時(shí)，還為高壓天然氣分輸站場的設(shè)備安全和生產(chǎn)安全提供了更安全的保障。所以，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是I)解決了高壓天然氣分輸站場在低溫氣候條件下因節(jié)流效應(yīng)引起的先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器“冰堵”問題，消除了調(diào)壓設(shè)備及站場正常生產(chǎn)運(yùn)行的安全隱患；2)基于成熟的渦流管技術(shù)原理，利用VTGH-DP實(shí)現(xiàn)對(duì)先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱，加熱效果好，且成本較低；3)該系統(tǒng)加載了過壓保護(hù)裝置，保障了設(shè)備和生產(chǎn)安全；4)具有無運(yùn)動(dòng)部件、免維護(hù)、節(jié)能、環(huán)保、可靠性高且適用性好等特點(diǎn)，能夠有效加熱先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器，消除“冰堵”現(xiàn)象，為站場設(shè)備及正常生產(chǎn)運(yùn)營提供安全保障。本實(shí)用新型可應(yīng)用于國內(nèi)所有高壓長輸天然氣管道分輸站場先導(dǎo)式調(diào)壓閥中。天然氣已經(jīng)成為我國最重要的能源之一，高壓長輸天然氣管道里程正迅速增長，因此該裝置具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)我國高壓天然氣分輸站場設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展也將具有促進(jìn)作用。

圖I橇式調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱系統(tǒng)原理圖圖3渦流先導(dǎo)然氣加熱器工作原理示意圖[0032]其中I-先導(dǎo)式監(jiān)控閥2-先導(dǎo)式調(diào)壓閥3-緊急切斷閥4-先導(dǎo)閥指揮器I5-先導(dǎo)閥指揮器II6-渦流回路7-出口球閥8-先導(dǎo)氣入口球閥9-先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?0-監(jiān)控閥指揮器加熱回路11-調(diào)壓閥指揮器加熱回路12-高壓氣體入口13-渦流室14-高壓氣體形成的渦流15-渦流管16-沿渦流管管壁的渦流氣體17-熱端氣體出口18-渦流管的調(diào)節(jié)閥19-冷反向氣流20-冷端氣體出口
具體實(shí)施方式
實(shí)施例.本例是一種先導(dǎo)式調(diào)壓閥專用加熱裝置，其構(gòu)成如圖2所示，包括傳統(tǒng)橇式調(diào)壓裝置中的先導(dǎo)式監(jiān)控閥I (RMG6 5 O )、先導(dǎo)式調(diào)壓閥2 (RMG512 )、緊急切斷閥3(RMG711)、先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?、壓力傳感裝置及其它附屬設(shè)備等。本例并不改變先導(dǎo)式監(jiān)控閥I、先導(dǎo)式調(diào)壓閥2和緊急切斷閥3在橇式調(diào)壓裝置中的排布、組合方式，這些設(shè)備各自發(fā)揮的作用也不會(huì)改變，VTGH-DP通過過壓保護(hù)裝置6、、VTGH出口球閥7、先導(dǎo)氣入口球閥8與橇式調(diào)壓裝置連接，并有效加熱先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115。本例是將本來應(yīng)經(jīng)由先導(dǎo)式調(diào)壓閥2的高壓天然氣引入到先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中，氣體在先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中降壓的同時(shí)將Pl與P3間的壓差能轉(zhuǎn)化為熱能、冷能，也就是將本來在先導(dǎo)式調(diào)壓閥2中轉(zhuǎn)化的能量進(jìn)行分流、轉(zhuǎn)化、分離，在這個(gè)轉(zhuǎn)化與分離能量過程中，冷能與管道本身的冷量相比，只是很小的一部分，可以直接泄放到下游管道，而熱的能量在先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中累積。先導(dǎo)氣經(jīng)先導(dǎo)氣入口球閥8進(jìn)入先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中，與先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中的熱氣發(fā)生熱交換，使先導(dǎo)氣體溫度升高，形成加熱回路，經(jīng)由先導(dǎo)式監(jiān)控閥指揮器加熱回路10和先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器加熱回路分別對(duì)先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器Π5加熱，達(dá)到消除先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115因“節(jié)流效應(yīng)”而產(chǎn)生的“冰堵”現(xiàn)象。本例所用的裝置是在高壓長輸天然氣分輸站場輸氣管路進(jìn)氣口 Pl與出氣口 P2之間引入與原有橇式調(diào)壓裝置(依次為緊急切斷閥3、先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2)并聯(lián)的雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?。即在高壓長輸天然氣輸氣管路進(jìn)氣口與出氣口之間依次串接緊急切斷閥3、先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2 ;在緊急切斷閥3和先導(dǎo)式監(jiān)控閥I之間有一管路經(jīng)先導(dǎo)氣入口球閥8分兩路接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?，過壓保護(hù)裝置6直接接到雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?中；先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2依次相連接出氣口，同時(shí)先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2的指揮器14和指揮器115各自連接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?的加熱回路10和加熱回路11 ;先導(dǎo)式監(jiān)控閥I和先導(dǎo)式調(diào)壓閥2的指揮器14和指揮器Π5相連接后接出氣口 ；雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?經(jīng)VTGH出口球閥7接出氣口。讓小部分高壓氣體Pl經(jīng)過緊急切斷閥3后由8進(jìn)入9中，高壓氣體在9中降壓的同時(shí)產(chǎn)生熱能和冷能，其熱能隨17排出的熱端氣體排出，經(jīng)加熱回路10和11分別對(duì)先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115加熱，而消除其“冰堵”現(xiàn)象。在本發(fā)明加熱方法的實(shí)現(xiàn)過程中，對(duì)傳統(tǒng)橇式調(diào)壓結(jié)構(gòu)不作任何改動(dòng)，也不需要消耗任何能源。本例所用的雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?相關(guān)的參數(shù)如下所述VTGH-DP長為660. 4毫米，直徑為101. 6毫米；與先導(dǎo)閥指揮器的連接均采用6. 35毫米標(biāo)準(zhǔn)NPT接口 ；渦流回路出入口 7、8為12. 7毫米的管道連接，入口 12. 7毫米NPTM螺紋，其連接方式為一端是NPTF螺紋扣，另一端為12. 7毫米卡套；出口為12. 7毫米NPTF，兩端均使用NPTM螺紋球閥；連接管道為12. 7毫米不銹鋼卡套；加熱器的設(shè)計(jì)壓力為6. 89MPa，實(shí)際檢測壓力值為10. 34MPa。該裝置的換熱器就是其自身的渦流管管外壁，熱交換器包括兩個(gè)分開的氣室，分別加熱先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115。該裝置的換熱器就是其自身的渦流管管外壁，熱交換器包括兩個(gè)分開的氣室，分別加熱先導(dǎo)閥指揮器14和先導(dǎo)閥指揮器115。過壓保護(hù)裝置6采用FISHER 627HM，該裝置在閥體出口與皮膜套之間有軸封，壓力通過位于皮膜下方的兩個(gè)與下游控制相連的6. 35毫米的NPI進(jìn)行測量，具有控制精確、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。其中 雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?如圖3所示，先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?是本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)對(duì)先導(dǎo)閥指揮器14、先導(dǎo)閥指揮器115加熱的基本物質(zhì)條件，其工作原理與傳統(tǒng)的渦流管相一致，但是經(jīng)過改動(dòng)設(shè)計(jì)后，它能夠防止自身發(fā)生“冰堵”，同時(shí)還能夠根據(jù)Pl與P2及P2與P3之間的壓差情況調(diào)節(jié)其中的熱效應(yīng)，有效避免了在壓差能向熱能轉(zhuǎn)變過程中可能出現(xiàn)的過熱問題。其構(gòu)成是一端有高壓氣體入口 12的渦流室13，其一側(cè)有冷端氣體出口 20，相對(duì)另一側(cè)有渦流管15與渦流室13相通，渦流管15的另一端安裝有渦流管的調(diào)節(jié)閥18，此端的上部有熱端氣體出口 17。如圖3所示，VTGH-DP是一體化結(jié)構(gòu)的裝置，其自身能夠影響熱效應(yīng)的因素有渦流室的結(jié)構(gòu)、渦流管的直徑與長度、渦流管管壁的流道設(shè)計(jì)及調(diào)節(jié)閥。其中，渦流室的結(jié)構(gòu)將決定壓縮氣體形成渦流的性質(zhì)，渦流管管壁的流道、管徑及長度決定壓縮氣體渦流流經(jīng)渦流管前后的壓力變化，渦流管管壁的流道與調(diào)節(jié)閥決定壓縮氣體流經(jīng)渦流管后冷、熱能量的分配比例。對(duì)于不同天然氣分輸站場的實(shí)際工況，可以對(duì)VTGH-DP的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，以提高其適用性。由于VTGH-DP是基于渦流管原理的一體化結(jié)構(gòu)裝置，它具有如下特點(diǎn)無運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高；免維護(hù)，節(jié)約運(yùn)營成本；不需要其它能源驅(qū)動(dòng)，節(jié)能、環(huán)保；加載了過壓保護(hù)裝置，消除了因人為誤操作引起的超壓危險(xiǎn)，保障了設(shè)備及生產(chǎn)安全；能根據(jù)實(shí)際工況需要進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，具有良好的適用性。本例經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境溫度達(dá)-10°C時(shí)，仍能夠有效加熱先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器，完全消除先導(dǎo)式調(diào)壓閥指揮器的“冰堵”現(xiàn)象，同時(shí)過壓保護(hù)裝置能有效防止下游干線氣體壓力超壓，清除了輸氣站場設(shè)備及生產(chǎn)運(yùn)營的安全隱患，且節(jié)能、環(huán)保，維護(hù)便利。
權(quán)利要求1.一種含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱系統(tǒng)，在高壓長輸天然氣分輸站場進(jìn)氣處依次安裝緊急切斷閥(3)、先導(dǎo)式監(jiān)控閥(I)、先導(dǎo)式調(diào)壓閥(2)，先導(dǎo)式監(jiān)控閥(I)、先導(dǎo)式調(diào)壓閥⑵個(gè)有先導(dǎo)閥指揮器I⑷、先導(dǎo)閥指揮器II (5)，其特征是在緊急切斷閥(3)和先導(dǎo)式監(jiān)控閥(I)之間有一管路經(jīng)先導(dǎo)氣入口球閥(8)分兩路接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9);先導(dǎo)式監(jiān)控閥(I)和先導(dǎo)式調(diào)壓閥(2)依次相連接出氣口，同時(shí)先導(dǎo)式監(jiān)控閥(I)和先導(dǎo)式調(diào)壓閥⑵的指揮器I (4)和指揮器II (5)各自連接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)的加熱回路(10)和加熱回路(11);先導(dǎo)式監(jiān)控閥(I)和先導(dǎo)式調(diào)壓閥(2)的指揮器I (4)和指揮器11(5)相連接后接出氣口 ；雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)經(jīng)VTGH出口球閥(7)接出氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)中加有過壓保護(hù)裝置(6)，過壓保護(hù)裝置(6)接在緊急切斷閥(3)后與雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)中，其指揮器接高壓長輸天然氣分輸站場出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱系統(tǒng)，其特征是所述雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)的構(gòu)成是一端有高壓氣體入口(12)的渦流室(13)，其一側(cè)有冷端氣體出口(20)，相對(duì)另一側(cè)有渦流管(15)與渦流室(13)相通，渦流管(15)的另一端安裝有渦流管的調(diào)節(jié)閥(18)，此端的上部有熱端氣體出口 (17)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種含過壓保護(hù)的先導(dǎo)式調(diào)壓閥加熱系統(tǒng)。它是在緊急切斷閥(3)和先導(dǎo)式監(jiān)控閥(1)之間有一管路經(jīng)先導(dǎo)氣入口球閥(8)分兩路接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)，另一路經(jīng)過壓保護(hù)裝置(6)接到雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)中；先導(dǎo)式監(jiān)控閥(1)和先導(dǎo)式調(diào)壓閥(2)依次相連接出氣口，它們的指揮器I(4)和指揮器II(5)相連接后接出氣口并各自連接雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)的加熱回路(10)和加熱回路(11)；雙通道先導(dǎo)燃?xì)饧訜崞?9)經(jīng)VTGH出口球閥(7)接出氣口。本實(shí)用新型無運(yùn)動(dòng)部件、免維護(hù)、具有較高的可靠性、不需要電源、具有良好安全性能。
文檔編號(hào)F16L53/00GK202598004SQ201220197148
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者趙吉詩, 尹克江, 李睿, 管湘芝, 馮少廣, 張鑫, 趙國星, 劉萌萌, 張王宗, 朱清云 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司