專利名稱：防水擊開關(guān)閥的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防水擊開關(guān)閥的調(diào)節(jié)方法，具體是一種通過開關(guān)閥啟閉動 作的調(diào)節(jié)方法使之產(chǎn)生的流體水擊壓力上升值最小或小于預(yù)先給定的值，用于 油田采油、機(jī)械輸流領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輸流系統(tǒng)中正常的開關(guān)閥的啟閉、流量調(diào)節(jié)或人員的誤操作均會使系統(tǒng)內(nèi) 流體處于水力不穩(wěn)定流動過程，從而在系統(tǒng)內(nèi)形成往復(fù)傳播的瞬變壓力波。這種 水力瞬變過程又稱為水擊,它可能引起輸流系統(tǒng)的壓力突然升高或降低，以至于 造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或性能上的破壞，引起運(yùn)行事故。油田的開采系統(tǒng)管網(wǎng)復(fù)雜、阻力 元件及節(jié)點(diǎn)相對較多，相鄰采油節(jié)點(diǎn)相互影響等特點(diǎn)，因而水擊波的傳播更為復(fù) 雜,破壞性也較為嚴(yán)重。研究輸流系統(tǒng)內(nèi)的水力瞬變現(xiàn)象，進(jìn)而提出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的 水擊壓力控制措施，對于確保準(zhǔn)確及時地供應(yīng)流體具有重要意義。
"CN1910392A"公開了一種流體通路的關(guān)閉方法和用于該方法的無水擊閥 裝置及無水擊關(guān)閉裝置，通過加裝在流體通路上的致動器動作式閥；向致動器 動作式閥供應(yīng)兩級階梯狀的致動器動作壓力Pa的電-氣變換裝置；可自由拆裝 地固定到前述致動器動作式閥的上游側(cè)管路上的振動傳感器；輸入由振動傳感 器檢測出來的振動檢測信號Pr、并且向電-氣變換裝置輸出控制前述兩級階梯狀 的致動器動作壓力Pa的階梯動作壓力Ps'的大小的控制信號Sc，通過該控制 信號Sc的調(diào)整、從電-氣變換裝置輸出振動檢測信號Pr基本上成為零的階梯動 作壓力Ps'的兩級階梯狀的致動器壓力Pa的調(diào)整箱。這種方法和裝置存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制信號過多，易出現(xiàn)故障，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場不易操作，成本較高等不足 之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種防水擊開關(guān) 閥的調(diào)節(jié)方法，在開關(guān)閥啟閉動作時間一定的情況下，通過設(shè)定開關(guān)閥的開啟、 關(guān)閉程序，即初始階段較慢開啟、關(guān)閉，開啟后期，開啟速度快速(為初始速度 的4倍)，進(jìn)行油田采油、機(jī)械輸流領(lǐng)域的一種主動防護(hù)水擊措施,具有主動性、 減少防護(hù)措施、節(jié)約工程費(fèi)用、成本低、占地小、限壓效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是油田采油、機(jī)械輸流領(lǐng)域的 一種主動防護(hù)水擊措施通過設(shè)定開關(guān)閥的開啟、關(guān)閉程序，即初始階段較慢開 啟、關(guān)閉，開啟后期，開啟速度快速進(jìn)行，具體調(diào)節(jié)方法分兩階段如下-
階段l :啟閉動作的初始階段，對開關(guān)閥進(jìn)行較慢開啟、關(guān)閉。
由于在開關(guān)閥啟閉動作初始時間內(nèi)，水擊響應(yīng)周期很長，閥的啟閉時間遠(yuǎn) 小于水擊周期，如果開啟初期動作較快，閥口后的流體流速是隨著開口量的增 加而增加的，可使水擊的反射波產(chǎn)生的波動還沒有到達(dá)開關(guān)閥前的時刻，流體 產(chǎn)生直接水擊，壓力變化幅值較大；開啟初期速度很慢，可在很小的開口量下， 使水擊的正向波和反射波相互耦合，壓力幅值升幅不大。
開關(guān)閥啟閉動作初始時間為總啟閉時間的6/10,開關(guān)閥的開口量可達(dá)總開 口的30 40%。
階段2 :啟閉動作的后階段，對開關(guān)閥啟閉速度快速。
開啟后期，如果開關(guān)閥的開啟速度較慢，會增加總的啟閉時間，此刻快速 啟閉幵關(guān)閥，水擊壓力的變化主要以水擊正向波和水擊反射波的相互作用為主，開口量的變化對其影響較小，有利于降低整個系統(tǒng)的水擊壓力幅值，從而達(dá)到 利用調(diào)節(jié)開關(guān)閥的啟閉動作而防止水擊的目的。
此階段開關(guān)閥啟閉動作時間為總啟閉時間的4/10,開關(guān)閥的開口量可達(dá)總 開口的60 70%。
本發(fā)明方法的有益效果是，采用系統(tǒng)本身的裝置——開關(guān)閥進(jìn)行系統(tǒng)水擊 的預(yù)防，調(diào)節(jié)開關(guān)閥的參數(shù)根據(jù)開關(guān)閥的型號、規(guī)格進(jìn)行選擇，具有主動性以 及減少防護(hù)措施、節(jié)約工程費(fèi)用、成本低、限壓效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，既適用于油 田開采系統(tǒng)，亦適合于機(jī)械輸流系統(tǒng)的水擊防止問題。


圖l為本發(fā)明的開關(guān)閥啟閉動作調(diào)節(jié)方法圖。 圖2為實(shí)例管路末端的水擊壓力響應(yīng)曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明對輸流系統(tǒng)的水擊防止的開關(guān)閥調(diào)節(jié)的具體 過程。
如圖1所示，開關(guān)閥在動作初期緩慢，隨后較快打開。這是由于在系統(tǒng)中， 水擊響應(yīng)周期較長，開關(guān)閥開啟時間遠(yuǎn)小于水擊周期，啟閉初期產(chǎn)生的水擊為 直接水擊，開啟初期如果很快，閥口后的流體流速是隨著開口量的增加而增加 的，可使流體水擊壓力變化幅值大幅增加，開啟初期速度較慢，可使水擊的正 向波和反射波產(chǎn)生的波動還沒有發(fā)展完全，在很小的開口量下，使水擊的正向 波和反射波相互耦合，降低水擊壓力幅值；開啟后期，開啟速度較快，壓力的 變化主要以水擊波和水擊反射波相互作用為主，開口量的變化對其影響較小，對水擊波的幅值的影響不大，有助于降低系統(tǒng)的動作時間；從而達(dá)到利用調(diào)節(jié) 開關(guān)閥的啟閉動作而防止水擊的目的。
實(shí)例根據(jù)某化工廠應(yīng)用較廣泛的典型管路系統(tǒng)，可得相關(guān)參數(shù)如下化 工管路的彈性模量E"卯GW/附2，管路的內(nèi)經(jīng)^0.008w,管路長度"5w，流體密 度力=900/^/附3,流體的體積彈性模量《,-1.2GPa,運(yùn)動粘度"=6.2><10-5 72/S，擬
恒定摩阻系數(shù)力=^1容腔當(dāng)量質(zhì)量為附=5紐，容腔的長度^=0.0556附，容腔
截面半徑& =0.032附，容腔截面積^ ="《=3.2x10-3W ,容腔體積為& 。
由最優(yōu)啟閉規(guī)律控制的閥門，可得到管路末端的水擊壓力響應(yīng)曲線如圖2 所示?？梢钥闯?，水擊壓力幅值最大為2.39MPa,則壓力振動衰減率為
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即壓力振動衰減率近似達(dá)7dB。
權(quán)利要求
1、一種防水擊開關(guān)閥的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，針對輸流系統(tǒng)中由于開關(guān)閥的啟閉動作而產(chǎn)生的流體水擊現(xiàn)象，提出一種通過設(shè)定閥門的開啟或關(guān)閉程序，以使管網(wǎng)中水擊壓力上升值最小或小于預(yù)先給定的值。這種防護(hù)方法具有投資省、占地小、限壓效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。具體調(diào)節(jié)方法分為兩階段進(jìn)行如下階段1啟閉動作的初始階段，對開關(guān)閥進(jìn)行較慢開啟、關(guān)閉。階段2啟閉動作的后階段，對開關(guān)閥快速啟閉動作。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水擊開關(guān)閥的調(diào)節(jié)方法，其特征是，階段1 中，由于在開關(guān)閥啟閉動作初始時間內(nèi)，水擊響應(yīng)周期很長，閥的啟閉時間遠(yuǎn) 小于水擊周期，開啟初期速度很慢，可在很小的開口量下，使水擊的正向波和 反射波相互耦合，壓力幅值升幅不大。開關(guān)闊啟閉動作初始時間為總啟閉時間的6/10,開關(guān)閥的開口量可達(dá)總開口的30 40%。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水擊開關(guān)閥的調(diào)節(jié)方法，其特征是，階段2 中，開啟后期，快速啟閉開關(guān)闊，水擊壓力的變化主要以水擊正向波和水擊反 射波的相互作用為主，開口量的變化對其影響較小，有利于降低整個系統(tǒng)的水 擊壓力幅值，從而達(dá)到利用調(diào)節(jié)開關(guān)閥的啟閉動作而防止水擊的目的。此階段開關(guān)閥啟閉動作時間為總啟閉時間的4/10，開關(guān)閥的開口量可達(dá)總 開口的60 70%。
全文摘要
防水擊開關(guān)閥的調(diào)節(jié)方法用于油田采油、機(jī)械輸流領(lǐng)域。本發(fā)明作為一種主動防護(hù)水擊措施，在開關(guān)閥啟閉動作時間一定的情況下，通過設(shè)定開關(guān)閥的開啟、關(guān)閉程序，即初始階段較慢開啟、關(guān)閉，可使水擊的正向波和反射波產(chǎn)生的波動還沒有發(fā)展完全，在一定的開口量下，有助于防止產(chǎn)生直接水擊；開啟后期，開啟速度快速(為初始速度的4倍)，壓力的變化主要以水擊波和水擊反射波的相互作用為主，開口量的變化對其影響較小，對水擊波的幅值的影響不大，從而使系統(tǒng)中水擊壓力上升值最小或小于預(yù)先給定的值，有助于降低系統(tǒng)的響應(yīng)時間。這種防護(hù)水擊的方法可以主動防止水擊的破壞、減少防護(hù)措施、節(jié)約工程費(fèi)用、成本低、占地小、限壓效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F16K47/02GK101440893SQ200810237230
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者閣 劉, 張賢明, 彬 陳 申請人:重慶工商大學(xué)