【天然气之夜】调压撬的配置和选择（一线实战干货，看了能成专家！）
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编者按：9月8日晚，“天然气行业微信群”开展了第四十五期“天然气之夜”空中论坛。本期论坛特邀高拓石油天然气技术(上海)有限责任公司的刘子良为群友讲述“调压撬的配置和选择”，并回答了群友的提问，内容详实，满满的干货！论坛由任海波主持，内容由吴秦编辑整理。
【主讲人简介】
刘子良，从事天然气调压技术十三年，是北京市首批国际高端商务精英，先后就职于新奥集团国际公司和荷兰高特控制有公司和霍尼韦尔集团，现就职于高拓石油天然气技术(上海)有限责任公司。高拓是一家专业生产天然气橇装设备的公司，产品主要有天然气调压计量站、自用气橇、城市门站、加臭橇、分析小屋、CNG/LNG站、调压器、切断阀、调流阀等。
一、调压橇概述
通常今天所涵盖的内容在我们的培训中是两天的课程，今天集中讲就相对粗一些，我把深一点的内容去掉。今天主要以调压为主，相信大家都接触了很多调压站、调压橇，调压器、调压箱……
调压橇，包括主干管道和支线管道分输站内的调压橇，也包括城市门站调压橇、城市管网调压站，以及压缩天然气（CNG）减压橇，在此统称调压橇，它是集过滤分离、安全切断、气体加热、气体减压等功能于一体的集成橇装系统。
分输站内的调压车间和城市管网的调压站从早年的厂站式发展到现在的橇装式，实现了工厂化专业化生产，不仅仅包括了焊接、探伤、气密试验等工艺，还因实现工厂化生产，增加了水压试验、抛丸、烤漆等生产过程和工业设计、工艺优化等先进工艺，设计也从2D升级为3D，使得调压橇的设计生产越来越专业化，系统化，既安全美观，又缩短了建设周期，提高了调压橇品质和运行的安全可靠性。
调压橇的优点主要是模块化设计，工厂化生产，大大提高了质量和可靠性。
（中海油广东LNG的调压橇）
1、调压橇的基本功能和配置，核心设备有哪些
调压橇的主要功能是实现在入口压力不断变化和下游流量不断变化下，经调压橇后获得一个稳定的出站压力。调压橇一般由进出口阀门、进站过滤器、安全切断阀、监控调压器、工作调压器（或工作调节阀）等组成。其中核心设备是安全切断阀、监控调压器和工作调压器。这些核心设备的选择和配置方案，很大程度上决定着调压橇的品质和可靠性。
因为之所以叫调压橇，其核心任务就是调压，或者说是减压，所以基本调备里，最核心的也就是调压器了（在国内也有通常叫做调压阀）。
前面讲过了，调压是基本功能，但也涉及到过滤，加热，加臭，控制等，国内很多调压站出问题，或调压阀出问题，超过90%是管道杂质引起的，也就是过滤没做好的问题。
2、调节阀的工作原理，及应如何选择？
工作调节阀是调压橇装站的核心功能设备，担负着整站的核心任务——减压。目前行业内使用的工作调节阀主要有自力式调压器、气动式调节阀（也有叫调流阀、控制阀）、电动式调节阀三种，我们看到电动式调节阀做为工作调节阀越来越多地应用到各个站场上。
那么什么时候用自力式调压器，什么时候用气动式调节阀，什么时候用电动式调节阀呢？
在早期的天然气输配中，下游用户数量有限，而天然气供气量稳定且因大规模贮存设备不足，上游公司往往希望下游用户公司多用气，签订的用气合同也多为照付不议合同，调压橇的主要功能是减压或稳压，这期间，工作调节阀主要以自力式调压器为主，因为自力式调压器是各种工作调节阀中反应速度最快，精度最高，稳定性和可靠性最好的。
随着燃气市场的蓬勃发展，下游用气量越来越大，上游供气能力开始受到挑战，在用气高峰季节就会出现供不应求的局面，上游公司开始提出限流的要求，以对不同用户进行流量分配，这个时候既可以按压力信号控制阀口开度实现压力调节，还可以按流量信号控制阀门开度实现流量调节的调节阀就被大量应用了。
调节阀又按驱动形式可以分为气动调节阀和电动调节阀。在我国气动调节阀的动力气源主要是仪表风（由站内压缩机提供的压缩空气），在国外除仪表风外，还可以是管线气经减压后就地用作气动气源。国内设计人员出于国内标准所限和对安全的考虑，一般不使用管线气做气动气源。气动调节阀的优点是反应速度快，尤其是相较于电动调节阀，缺点是在国内项目中需要配置仪表风，在没有配置仪表风的站场就不能应用。中海油广东大鹏LNG项目当年是国外机构提供的咨询，工作调节阀全部采用的是气动调节阀。
在不配置仪表风的站场，又有调节流量要求的项目上，就会以电动调节阀为主，中石油的西气东输采用的就是电动调节阀做为工作调节阀。电动调节阀具有安装方便，动力源简单易实现的特点，但阀门反应速度相较于自力式、气动式要慢一些，因而通常会与自力式监控调压器配合使用。
综上所述：如果一个调压橇是以调压或稳压为主要任务的，工作调节阀应首选自力式调压器；如果既有调压的需要又有调流的需求，则首选气动式调节阀；如果既有调压需求又有调流需求，但站内不配置仪表风的，则选用电动调节阀。
3、安全切断阀的选择
安全性是调压橇设计的重中之重，在调压橇的核心设备中，最重要的可谓是安全切断阀又叫做紧急安全切断阀，它安装在调压器上游，位于调压橇的入口位置，是紧急情况下，在安全阀放散、监控调压器动作等一系列安全措施动作后，下游气体仍然持续超压时，通过快速关断来切断上游来气的安全设备。是保护整站安全，避免因调压器失效造成下游超压甚至爆炸的最后一道安全屏障。因此要求它必须是反应灵敏，切断迅速，可靠性高，抗外界干扰能力强。
目前市场上充斥着各种切断阀，有自力式的、气动的、电动的等。目前市场上的现实情况是，如果设计文件没有明确提出要求，大多数厂家在选用安全切断阀时会主要考虑成本，而不是安全可靠性。例如，在压力高达20MPa的CNG减压橇市场，因进口高压自力式安全切断阀价格较高，国内又没有成熟的高压自力式安全切断阀产品，因而厂家大多选用的是价格低廉的国产气动安全切断阀。
在我走访过的CNG减压站中，看到国产气动安全切断阀经常会有漏气，提供动力气源的氮气瓶很少有定期检测，和定期查验剩余压力，有的运行站上甚至连气动气源氮气瓶都没有配备，气动安全切断阀就成了摆设，一旦调压器出现故障，其危险程度可想而知。
调压橇上的安全切断阀应选用自力式的安全切断阀。自力式安全切断阀是不依靠外界动力，如电动、气动、液动等，仅依靠管线自身压力和阀门内部弹簧储能自动工作的安全切断装置。具有切断迅速，可靠性高，抗干扰能力强的特点，不存在因停电、线圈老化、气压不足等潜在可能因素造成误动作或不动作的风险，也不存在因操作人员疏忽，没有及时更换或维护气压源、电源而造成的人为失误风险。因而，调压橇上的安全切断阀应首选自力式安全切断阀。如果选用气动或电动切断阀，则必须保证气动源或电源的持续可靠供给，并且当动力气源或动力电源出现失效时，阀门必须处于切断状态。这对于产品质量和操作人员的素质水平必然提出了更高的要求。
4、调压橇的常用配置有哪几种及如何选用不同配置？
调压橇主要功能阀门的配置选择。目前行业内对于调压橇内的主要功能阀的配置，多是参照欧洲标准EN12186：2000《供气系统-传送和分输用气体调压站-功能要求》（Gas supply systems-Gas pressureregulating Stations for transmission and distribution-Functional requirements），它适用于进气压力不超过10MPa的调压站，对于压力超过10MPa的调压站可做为指导使用。源于对标准的理解存在着偏差或对标准内容不清楚，行业内对于标准的执行效果也差异很大。调压橇的常见配置有：切断阀（SSV）+工作调节阀（R）、切断阀（SSV）+切断阀（SSV）+工作调节阀（R）、切断阀+监控调压阀（M）+工作调节阀（R）。
（切断+调压SSV+R）
（双切断+调压SSV+SSV+R）
（切断+监控+调压SSV+M+R）（进气由右向左）
那么上面三种配置什么时候选用哪一种呢？这里有必要对EN12186：2000做一个清楚的描述以利大家参照，欧洲标准EN12186：2000中的第8.3.3〖2〗中按三种情况做了规定：
（1）在如下条件时，压力安全设备是不需要的：
最大上游工作压力小于最大下游偶发极限压力或者最大上游工作压力小于等于10kpa时。
对于这句话的理解有两个层面，一是最大上游工作压力比最大可能出现的下游工作压力还小的时候，那就表示下游管线设备等的设计压力等级至少不会比上游低，这样当然是安全的；第二个层面就是当最大的上游工作压力小于等于10kpa时不需要压力安全设备，也就是说10kpa以下的管线不需要装安全切断阀等压力安全设备。
（2）在如下条件时，须安装一个压力安全设备：
当最大上游工作压力大于最大下游偶发极限压力（在安全设备限制内，系统可以短时经历的最大压力）时。
这一条说的很明白，但其实还应该和第一条结合起来理解，就是当最大上游工作压力大于下游可能发生的最大偶发极限压力时，且，最大上游压力大于10kpa时，必须加装一个压力安全系统。
（3）在如下条件下，需要安装两个压力安全设备：
最大上游工作压力减去最大下游工作压力大于1.6MPa并且最大上游工作压力大于下游强度试验压力时需要在按照第二条要求安装了第一个压力安全设备之外，再加装第二个压力安全设备。第二个压力安全设备的作用是提高安全水平。
对于这一条的理解不仅仅是上下游最大压力的压差大于1.6MPa时，更要注意还有一个条件，就是最大上游工作压力大于下游的强度试验压力。这个下游强度试验压力，不仅仅是下游管线、法兰，还有下游的设备、用户等。
第一个压力安全设备包括了安全切断阀和监控调压阀，第二个安全设备包括了安全切断阀、监控调压阀，也包括了安全阀。但是安全阀的使用是有条件的，第一，它只能做为第二个压力安全设备使用，不能做为唯一压力安全设备；第二，在做第二个压力安全设备使用时必须是全流量放散阀，以确保工作调节阀失效后，仅通过放散，下游压力也不会超过下游强度试验压力。
到这里可能就会对调压橇的基本配置原则有了一个比较清晰的认识了。那么您可能会问，既然安全切断阀和监控调压阀都是压力安全设备，那么什么时候采用安全切断阀（SSV）+安全切断阀（SSV）+工作调节阀（R），什么情况下采用安全切断阀（SSV）+监控调压阀（M）+工作调节阀（R）呢？
个人觉得，这主要取决于下游用户的性质，如果下游用户是允许随时停气检修的，则选用SSV+SSV+R的配置，这种配置不仅保证了高安全性，还因为切断阀的成本较监控调压阀低而节约了投资成本。如果下游用户要求尽可能连续供气，则选用SSV+M+R的配置，当工作调节阀失效后监控调压阀开始工作，保证下游不超压的前题下可以不间断供气。同时现场操作人员可以根据监控调压阀状态做出判断，及时切换备用路并对失效工作调节阀进行检修。
4、减压级的选择
通常分输站的调压橇都是使用一级减压，但当压降比较大时，比如自用气橇，一般从8-9MPa减到0.2-0.4MPa，则需要多级减压。自用气橇的两级减压也是我多年呼吁的配置优化方案，目前中石油已经率先开始改变以往一级减压的作法。过去一直使用的自用气橇一级减压已经证明会有很多问题：容易冰堵、易喘振、噪音大等，造成自用气橇从交货试运起就一直难以稳定工作。部分业主因为技术知识的欠缺，认为一级减压能减下来的，就不想花钱做二级，其实是这大错特错的。
进出口压力差较大时采用单级减压的主要弊病是，由于压降太大，阀口开度很小，小流量时尤其严重，造成阀口流通面积过小，有时甚至小至1%，大压降又导致了温降过大，如果调压前加热不足，比如换热器结垢，则在温降大开度小的条件下，阀口很容易发生冰堵。而冰堵发生后，因流道被堵塞，下游压力迅速下降，调节阀会自动打开，高速气体流过又将冰堵吹掉，使得流通面积陡升，下游又会超压，调节阀又迅速关闭……如此反复，就形成了喘振。同时，因为阀口开度过小，当流道内有颗粒杂质时，又很容易造成阀口损伤从而使调压器失效，造成超压切断。
解决办法就是使用两级减压，例如在自用气橇中，可以先将进站压力从8-9MPa降到4-6MPa，具体降到多少，需通过计算得出一个最优中间压力，计算方法另文论述，或可参阅相关资料。然后二级减压将出站压力降到0.2-0.4MPa。这样既可以使压降任务均匀地分配到两级减压上，又可以减轻每一级加热器的负荷，更重要的是在小流量的情况下仍可获得很好的阀门开度，避免了喘振和高噪音。
减压级的选择没有强制性规定，但通常压降超过5-6MPa应通过计算最大压差最小流量条件下的阀门开度考虑增加减压级，这样做会使调压器工作在合适的开度范围内，能够让调压器在最优特性曲线区间内工作，从而获得整个调压橇的最优工作品质。
二、自用气橇
（中亚天然气管线上的自用气橇）
一套是给燃气轮机供气，一套是给燃气发电机配
自用气减压因为流量小，开度小，压差大，是个高技术难度的橇装系统，不光是减压容易出现问题，加热也是非常重要的。之前就有相关企业的类似橇站发生着火爆炸，就是因为加热没做好。因为压降大，温降大，自用气橇多要求加热，加热的功率和温度要经过严格计算，并且自动手动保护要做完善。
我们橇装在这块的特点是做到了温控的无级调节，大大节省了能源，降低了风险。
三、CNG站
CNG站属于高压高风险减压站，对于安全的要求是首要条件，但现在国内的CNG站大多以低价竞标存在，可以说是风险很大，如前所述，调压橇应首选自力式安全切断阀，这一点在CNG站中更要强化，但无奈的是因为低价竞争，国内绝大部分CNG站都使用国产气动切断阀，很多站不光气动阀漏气，甚至连气动钢瓶都没接，大家今天来听讲座的，可以给自已立下一个规定，CNG站只能使用自力式安全切断阀！
【问题】
高压调压器除了费希尔1301 凯姆雷还有其他可选品牌和型号吗？
关于高压调压阀，现在市面上大概分为两大类：一是大流量高压调压阀（小时流量在2000标方以上的，从一寸到四寸都有）；一是小流量高压调压阀则主要是2000方及以下的。
2000方以上的站，可选产品的RMG，GORTER,FORIENTINI。RMG因为价格昂贵少有人用，而且没有内置消音器；高特1”1500磅的调压器最大入口压力250公斤，也是大流量高压调压器的主力产品。
目前市场上的CNG站多以2000方以下为主，主要产品有fisher的 RP10，凯姆雷，高特R50。RP10 是一款很多年的老产品了，用了很多地方，优点是经济实惠；缺点是顶部承压为16公斤，不是整体1500磅，因而必须上下部各装一个安全阀，以防超压爆炸；凯姆雷的老板我七八年前见过，当时在加拿大展会上给我看他的产品，我觉得太粗糙，他本来不是专业做调压器的，这一款高压调压器还停留在弹簧负载这种直接做用式，所以精度难以保证；高特的R50是专为针对RP10这个市场开发的，但可惜一直以来销售价格比较高，不能应合中国市场只求便宜的特点。我们经过努力开发了国产的R50，张总可以发个简介上来，加了接头，价格只在9000多，性能不输R50。
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