在天然氣接收站槽車充裝區(qū)，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量將天然氣送入槽車罐內(nèi)。實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在LNG充裝過(guò)程中，調(diào)節(jié)閥會(huì)發(fā)生一定程度的振動(dòng)和噪音。當(dāng)振動(dòng)在允許范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)槽車裝車系統(tǒng)造成影響。但調(diào)節(jié)閥長(zhǎng)期振動(dòng)會(huì)對(duì)閥體密封產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)形成安全隱患。分析調(diào)節(jié)閥振動(dòng)的原因，探索降低調(diào)節(jié)閥振動(dòng)的辦法，對(duì)保證槽車撬平穩(wěn)裝車具有實(shí)際意義。

1 槽車充裝過(guò)程及閥門振動(dòng)的產(chǎn)生

圖1 槽車LNG充裝簡(jiǎn)圖

     在前期準(zhǔn)備工作（如設(shè)備外觀有無(wú)缺陷，安全裝置和附件是否齊全、靈敏；車罐內(nèi)溫度和壓力是否正常等）均已完成的情況下，方可進(jìn)行氣相臂、液相臂的連接。先進(jìn)行氣相臂的連接，并進(jìn)行氮?dú)獯祾?。再進(jìn)行液相臂連接，并進(jìn)行氮?dú)獯祾摺Ｒ合啾?、氣相臂和槽車連接好之后，系統(tǒng)提示具備啟動(dòng)條件，此時(shí)打開槽車的進(jìn)液閥和液相臂的進(jìn)液閥進(jìn)行LNG裝車。槽車裝車過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，氣瓶汽化器緩沖罐調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)不規(guī)律的振動(dòng)和噪音。在充裝LNG初期，調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)不規(guī)則的喘聲，時(shí)斷時(shí)續(xù)，間隔約2~7s，同時(shí)閥體出現(xiàn)輕微抖動(dòng)。在充裝到約一半時(shí)，閥門出現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間的蜂鳴聲，時(shí)間持續(xù)約30s。嚴(yán)重時(shí)閥體出現(xiàn)較大振動(dòng)，并伴隨著持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的短促蜂鳴聲。調(diào)節(jié)閥的嚴(yán)重振動(dòng)對(duì)閥門密封性、使用壽命均有較大程度影響。

LNG是低溫易燃易爆流體，調(diào)節(jié)閥的更換比常規(guī)管道調(diào)節(jié)閥的更換要求更復(fù)雜、安全性要求更高、成本也更高。

通常低溫管道閥門振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題：

（1）閥門關(guān)閉不嚴(yán)，閥門開度和實(shí)際開度產(chǎn)生差異，出現(xiàn)內(nèi)漏；

（2）閥門出現(xiàn)外漏，造成設(shè)備停車；

（3）閥門振動(dòng)與裝車撬產(chǎn)生共振，發(fā)生安全事故。

2 閥門振動(dòng)原因分析

槽車裝車區(qū)的整個(gè)系統(tǒng)采用自動(dòng)化控制。儀表自動(dòng)控制的基本原理見(jiàn)圖2。在槽車區(qū)，控制對(duì)象為L(zhǎng)NG充裝的質(zhì)量流速，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為流量調(diào)節(jié)閥，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，測(cè)量元件是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。閥門振動(dòng)的基本原因，是流過(guò)閥體的LNG流速不斷變化，閥門來(lái)回動(dòng)作，LNG形成時(shí)刻變化的湍流漩渦并和閥體及管體產(chǎn)生非周期性沖擊形成的。同時(shí)LNG流速不斷變化，造成流體內(nèi)摩擦加劇。

在充裝LNG過(guò)程中，為防止槽車罐體溫度過(guò)高，形成大量的蒸發(fā)氣（BOG），一般裝車初期先小流量預(yù)冷槽車罐體，預(yù)冷過(guò)程中充裝的LNG以槽車預(yù)設(shè)裝載總量的10%為基準(zhǔn)，再以正常流速給槽車充裝LNG，最后減速裝車，直至達(dá)到槽車預(yù)設(shè)的裝載量?？刂破髟O(shè)定的裝車速度隨時(shí)間變化，如圖4。從圖4可看到，裝車過(guò)程中實(shí)際流速值與設(shè)定流速值產(chǎn)生了很大差別，尤其是預(yù)冷過(guò)程，有時(shí)甚至在恢復(fù)到正常操作速度過(guò)程中實(shí)際流速與設(shè)定的流速值之間也會(huì)產(chǎn)生較大差異。實(shí)際流量和設(shè)定流量值的差異，增加了LNG充裝過(guò)程中流量的不穩(wěn)定性和閥門動(dòng)作的次數(shù)。本文中未考慮LNG槽車首次充裝時(shí)罐體的氮?dú)庵脫Q后的預(yù)冷情況，僅考慮LNG槽車正常卸掉LNG后再次充裝LNG的情況。

根據(jù)流體力學(xué)基本原理，結(jié)合自動(dòng)控制理論，實(shí)際流速與設(shè)定流速產(chǎn)生差異的原因可從干擾因素和控制器控制方式兩個(gè)方面進(jìn)行分析。