高粘度油用自力式调节阀工作原理

高粘度油用自力式调节阀工作原理

关于自力式调节阀的优势、特点，乃至需要改进的地方，我们之前都已经谈了很多了。包括无需外加驱动能源，节能，运行费用低，适用于爆炸性危险环境；结构简单，维护工作量小，可以实现无人值守；集变送器、控制器及执行机构的功能于一体，价格低廉，节约工程投资等等。正因为自力式调节阀有了这些特点，所以对于一些原油处理的边远站点，它是合适的调节阀设备。因为这些边远站点往往规模小、设备分散；要实现自动控制，信号传输距离远，动力源配置困难，又有防爆要求等，导致工程造价高，对维护操作人员要求高，运行成本高；同时，供货、施工周期长，有时难以满足油田产能建设需要。而自力式调节阀作为一种简单、实用的控制设备，正好满足了这一需求。

1 高粘度油用自力式调节阀工作原理特点

自力式调节阀是一种无须外加驱动能源，依靠被测介质自身的能量，按设定值进行自动调节的控制装置。它集检测、控制、执行诸多功能于一身，自成一个独立的仪表控制系统。具有以下特点：无需外加驱动能源，节能，运行费用低，适用于爆炸性危险环境；结构简单，维护工作量小，可以实现无人值守；集变送器、控制器及执行机构的功能于一体，价格低廉，节约工程投资。以油田常用的三相分离器为例，使用自力式调节阀工程投资仅为使用电动单元组合仪表的三分之一。

2 高粘度油用自力式调节阀工作原理种类

自力式调节阀种类很多，按被控参数可分为自力式压力（差压）调节阀、自力式液位调节阀、自力式温度调节阀、自力式流量调节阀等。

原油中非烃化合物(杂环化合物)指分子结构中除含碳、氢原子外，还含有硫、氮、氧等原子的化合物。尤其是环烷基原油中，还可能含有某些有机酸(环烷酸)，其中既有延缓油的化学特性变化(老化)的成分，即天然抗氧化剂，也有加速其老化的成分。原油中非烃组成可分为含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、胶质和沥青质四类。S,N,O三种元素一般占原油的2%左右，其化合物含量可占10%-20%，甚至更多。这些非烃组分主要集中在原油高沸点馏分中。原油中非烃化合物在数量上并不占主要地位，但对石油产品的质量和使用却有一定的不佳影响，一般在炼制过程中应尽除去。

　　原油是一种有气味的可燃粘稠液体，它的色泽通常显黑色或深棕色，常伴有绿色或蓝色荧光，相对密度0.75-1.0，热值43.5-46MJ/kg，粘度范围很宽，凝固点差别也比较大：零下30度到零上60度，沸点范围常温到500℃以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。

　　油田的特点是野外作业，原油从油井里被抽出来后，要进行集中和处理，这些处理原油的站点分布地域广，一般都在边远的乡村、荒野，但油气水产量波动较大，人工调节难以保证，需要进行自动控制。一些边远站点，因规模小、设备分散，要实现自动控制，信号传输距离远，动力源配置困难，又有防爆要求等，导致工程造价高，对维护操作人员要求高，运行成本高。同时，供货、施工周期长，有时难以满足油田产能建设需要。这就需要一种简单、实用的控制设备，而自力式调节阀正好能够满足这一需求。

3 自力式调节阀原理

3.1 自力式压力调节阀原理

如图1所示，自力式阀前压力调节阀，其阀芯初始位置在关闭状态。阀前压力P1经阀芯、阀座节流后，变为阀后压力P2，同时P1经过取压管输入至上膜室内作用在膜片上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，从而控制阀前压力。

当P1增加时，P1作用于膜片上的力也随之增加。此时膜片上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯向离开阀座的方向移动，这时阀芯与阀座之间的流通面积变大，流阻变小，P1向阀后泄压，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P1降为设定值。同理，P1降低时，动作方向与上述相反，这就是阀前压力调节的工作原理。阀后压力调节与阀前的相同，但阀芯反装。可通过调节弹簧反作用力的大小来改变压力设定值。流量特性一般为快开。

3.2 高粘度油用自力式调节阀工作原理自力式液位调节阀原理

自力式液位调节阀又称浮子液面调节器，其工作原理如图2所示，浮球通过连杆机构与调节阀的阀杆相连接。通过浮球和连杆机构的作用，调整阀门的开度来使液位保持在适当的高度上。当出液量减少，容器内液位升高时，说明进液量大于出液量，浮球随之升高，并通过连杆机构立即将阀门关小；反之，当液位降低时浮球通过连杆机构将阀门开大，直到进出液量相等，液位稳定为止。这就是进口控制的工作原理。出口控制与进口控制原理相同，但阀芯反装。这里，浮球是系统的检测元件，而连杆机构就是一个简单的调节器，阀就是*终执行元件，组成一个完整的液位自控系统。阀的流量特性有直线和等百分比可选。阀体有直通式和角式两种。

3.3 高粘度油用自力式调节阀工作原理、自力式流量调节阀

其工作原理与自力式压力调节阀大同小异，在此不再赘述。原油是一种复杂的多组分混合物，主要成分是烃类(烷烃、环烷烃、链烯烃和芳香烃等)，其次是数量不多的非烃组分(含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶质和沥青质)，通常原油都有相似的特性。然而，实际资料表明，不同油田、不同油层、不同油井，甚至同一油井不同时间产出的原油在物理化学性质上也存在着明显的差异，这种差异反映了原油化学组成的多样性和复杂性。原油的检测仪器可以参照上海羽通仪器仪表厂的系列原油检测仪器。

　　(一)含氧化合物　　

　　原油中含氧化合物由烃基和含氧官能团两部分组成，主要有醇(R-OH),酚(Ar-OH),醚(R-O-R'),醛(R-CO-H),酮(R-CO-R')和酸(R-COOH)。含氧化合物主要有酸性和中性两大类。酸性含氧化合物中主要有环烷酸、脂肪酸及酚，总称石油酸;中性含氧化合物有醛、酮等，其含量很少。原油中含氧化合物主要是酸性含氧化合物，其中环烷酸*多，占酸性物质90%以上，脂肪酸含量少，还有微量的芳香酸、环烷-芳香酸以及沥青酸。原油中环烷酸主要是五元环和六元环的环烷酸(环戊烷酸、环己烷酸)，主要集中在200-400℃中间馏分中，在低馏分和高馏分中环烷酸的含量很少。　　

　　(二)含硫化合物　　

　　原油中含硫量大小是评价原油性质的一项重要指标，通常将原油中含硫量大于2%的称为高硫石油，低于0.5%的称为低硫石油，介于0.5%-2%之间的称为含硫石油。我国多数原油属于低硫石油(如大庆原油)及含硫石油(如胜利原油)。　　

　　硫在原油中存在的形态有元素硫(S),硫化氢(H2S),硫醇(RSH)和硫醚(RSR')等。活性硫化物(元素硫、硫化氢和硫醇等)在原油中存在量极少，大多在加工过程中由其他化合物分解生成，主要集中在低沸点馏分中。非活性硫化物(硫醚、和噻吩等)不直接与金属作用，但受热分解后生成硫化氢等同样会腐蚀金属，大多集中在高沸点馏分中。上述硫化物只是原油中已确定结构的一部分，还有一部分硫化物结构尚待研究，这部分称残余残硫。　　

　　(三)含氮化合物　　

　　原油中含氮量一般变化不大，在0.1%-0.4%之间，只有少数情况下超过0.5%。与其他非烃化合物相似，原油中含氮量与胶质、沥青质密切相关。主要集中于胶质、沥青质中。　　

　　原油中含氮化合物可分为碱性和中性(及酸性)两大类。碱性含氮化合物主要是吡啶、哇琳、异喹琳的同系物;中性及酸性含氮化合物有吡硌、吲哚、咔唑的同系物及酞胺等。　　

　　(四)胶质和沥青质　　

　　胶质、沥青质是一些含有C,H,O,N,S等多环化合物的混合物，其结构仍不清楚，大致是一些分子量很高的杂环化合物的混合物。溶于酚的胶质在空气中可氧化缩合形成沥青质，不溶于酚的是一些高分子的胶质，它们氧化后可生成酸，但不能生成沥青质。胶质、沥青质的存在对油品有害，可使油品颜色加深、氧化安定性下降、粘温性能变差、氧化后形成积炭。

高粘度油用自力式调节阀工作原理

虽然自力式调节阀是合适原油处理边远站点的调节阀，但是在选型时还是要注意一些问题，它包括：

1、调节精度

自力式调节阀是由机械的方法组成的纯比例调节系统，控制的结果必然存在静差。调节精度一般为±5%~±10%。

2、允许压差

由于自力式调节阀没有驱动能源，仅靠介质自身的能源(压力阀靠介质压力，液位阀靠介质对浮球的浮力等)，而且无法象普通控制阀可通过提高气源压力来增大压差。从而导致允许差压较普通控制阀小，口径也受限制。

一种无需外来能源而依靠被调介质自身的压力变化进行自动调节的自力式压力调节阀,是适应现有技术安装调试不方便而设计的.由控制阀和执行器两部分组成.当被调介质的压力发生变化时,调节阀的执行器控制阀芯部件动作,调节被控介质的压力,使被控介质的压力恢复到设定值,对被控介质的压力进行自动控制.该调节阀结构简单,操作方便,控制灵敏可靠,可广泛应用于石油,