SYT 6400-2021 氣舉閥性能試驗(yàn)方法-PDF解密

中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2021—11-16發(fā)布2022-02—16實(shí)施國(guó)家能源局發(fā)布I 12規(guī)范性引用文件 1 13.2縮略語(yǔ) 24試驗(yàn)場(chǎng)所 3 34.2一般說(shuō)明 3 4.4試驗(yàn)裝置 54.5節(jié)流控制閥 84.6壓力緩沖保護(hù) 84.7流量測(cè)量 84.8測(cè)壓孔 94.9壓力測(cè)量 94.10測(cè)溫孔 4.11溫度測(cè)量 5氣舉閥探針試驗(yàn) 5.2設(shè)備要求 5.3探針試驗(yàn)方法 5.4確定閥門(mén)承載率 5.5最大有效閥桿行程的確定 6流量系數(shù)試驗(yàn)方法 6.1簡(jiǎn)介 6.3流量系數(shù)試驗(yàn) 6.4數(shù)據(jù)評(píng)估 ⅡSY/T6400—20216.5C和&試驗(yàn)數(shù)據(jù)的使用 216.6記錄 7氣舉性能試驗(yàn) 24 7.2流動(dòng)性能試驗(yàn)文件 7.3CPPT的準(zhǔn)備 27 8.1引言 8.2探針試驗(yàn) 8.3流量系數(shù)試驗(yàn) 8.4氣舉閥性能試驗(yàn) 8.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用 附錄B(規(guī)范性)(TUALP)流動(dòng)性能模型 附錄C(規(guī)范性)分析探針試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法 附錄D(規(guī)范性)斜坡函數(shù)在氣舉閥動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中的使用 47本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的本文件代替SY/T6400—1999《氣舉閥性能試驗(yàn)方法》,本文件與SY/T6400—1999相比，主要變化如下：——增加了并替換了部分規(guī)范性引用文件(見(jiàn)第2章);——增加和修改了部分定義；——增加了“分析探針試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法”(見(jiàn)附錄C);本文件與1999年版相比在結(jié)構(gòu)上有較多調(diào)整，本文件還做了下列編輯性修改：——對(duì)1999年版中的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)整；本文件起草單位：大慶油田裝備制造集團(tuán)、江蘇蘇鹽閥門(mén)機(jī)械有限公司本文件主要起草人：王峰、張靖宇、梁恒睿、朱再思、韓正海、王虎、肖莉、韓文豪、匡茜茜、 1氣舉閥性能試驗(yàn)方法ASMEBPVCVⅢ-2B——波紋管總成承載率(見(jiàn)第4章);C——流量系數(shù)(第5章);dp——壓差(按上下文定義)(kPa)(psi2n——試驗(yàn)裝置的入口壓力(kPa)(psi);p:—試驗(yàn)裝置的出口壓力(kPa)(psi);Rn—?dú)馀e閥探針試驗(yàn)得到最大有效閥桿行程所需的壓力；R—閥門(mén)深處的操作注入壓力(kPa)(psi);B—相對(duì)穩(wěn)定出口壓力和接近0的氣體流量下的入口壓力(kPa)(psi);Ra—閥門(mén)深處的流動(dòng)生產(chǎn)壓力(kPa)(psi);Re——調(diào)試臺(tái)關(guān)閉壓力3);Rer——閥門(mén)關(guān)閉壓力4):po—調(diào)試臺(tái)開(kāi)啟壓力5);q——在模擬標(biāo)準(zhǔn)條件(SC)下以立方米每小時(shí)為S——?dú)怏w相對(duì)密度(空氣=1.0);T——試驗(yàn)裝置入口氣體溫度(℃)(F);T——在下入深度閥門(mén)的溫度(℃)(F);x——壓力比);X——壓降比例系數(shù)8);CPPT——穩(wěn)定生產(chǎn)壓力試驗(yàn)；DCV——出口控制閥；ECV——平衡控制閥；GLV——?dú)馀e閥；IPO——注入壓力操作；LST——探針試驗(yàn)得出的最大有效閥桿行程；MSCFD——標(biāo)準(zhǔn)千立方英尺/日；MSCMD——標(biāo)準(zhǔn)千立方米/日；PPO——生產(chǎn)壓力操作；3SC——模擬標(biāo)準(zhǔn)條件，為101kPa(14.73psi)和15.5℃(60F);SCFD——標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/日；SCMD——標(biāo)準(zhǔn)立方米/日；UCV——人口控制閥；VST——閥桿行程。試驗(yàn)需要大容量的高壓氣源。儲(chǔ)氣裝置容量應(yīng)不小于3m2,壓力應(yīng)不小于10MPa。組成氣舉閥試驗(yàn)裝置的管線(xiàn)、閥門(mén)和緩沖容器應(yīng)能承受高壓氣體。因直徑超過(guò)152mm的緩沖器或其他容器均應(yīng)遵從GB/T12224或ASMEBPVCVⅢ-1或ASME管線(xiàn)的材料、壁厚和相關(guān)額定壓力應(yīng)符合ISO13623或ANSI/ASME管線(xiàn)、閥門(mén)、法蘭或壓力容器的設(shè)計(jì)壓力至少應(yīng)比氣舉閥試驗(yàn)期間預(yù)期的最高壓力高20%?；镜牧髁吭囼?yàn)系統(tǒng)至少包括圖1所示項(xiàng)目，如下所列：e)流量計(jì)；f)壓力傳感器；g)溫度傳感器；試件由以下組件組成，如圖2所示。a)完全裝配好的試驗(yàn)閥門(mén)，包括制造商推薦的單流閥；b)帶有相配的定位鎖環(huán)；c)在相配的閥接受器(試驗(yàn)用偏心口袋)中安裝和定位。應(yīng)按照制造商的建議，將閥門(mén)完全裝配好。允許用備用密封裝置替換外部V形圈填料密封。4圖1基本流量試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖圖2鋼絲可投撈式試件5閥接受器應(yīng)與閥門(mén)和定位鎖環(huán)相匹配，且對(duì)閥門(mén)入口的上、下端進(jìn)行密封。記錄閥接受器的入口油管可取式閥門(mén)的試件由以下組件組成，如圖3所示。a)完全裝配好的試驗(yàn)閥門(mén)，包括制造商推薦的單流閥；b)將試驗(yàn)閥用螺紋連接到作為試驗(yàn)裝置附件的相配閥接受器上。試驗(yàn)裝置包括試件和位于出、入口的壓力測(cè)量裝置之間的所有固定裝置。通過(guò)試驗(yàn)裝置的流動(dòng)路徑不能有任何節(jié)流口、縮徑彎頭或三通，且不能存在內(nèi)部阻塞現(xiàn)象。彎頭半徑應(yīng)不小于101.6mm。圖4和圖5為符合要求的典型試驗(yàn)裝置示例。圖4鋼絲可投撈式閥門(mén)的試驗(yàn)裝置示例6圖5油管可取式閥門(mén)的試驗(yàn)裝置示例84.4.2試驗(yàn)裝置入口試件的試驗(yàn)裝置入口可延長(zhǎng)，但距離試件最大不超過(guò)609.6mm,最小內(nèi)部過(guò)流直徑不小于25.4mm。試驗(yàn)裝置入口垂直于試件，以便在試件入口周?chē)纬蓵惩o(wú)阻的環(huán)形腔。該環(huán)形腔應(yīng)延長(zhǎng)在試件入口上方和下方不小于12.7mm,且環(huán)形腔寬度不小于6.35mm。4.4.3試驗(yàn)裝置出口試件的試驗(yàn)裝置出口可延長(zhǎng)，但距離試件最大不超過(guò)609.6mm,最小內(nèi)部過(guò)流直徑不小于38.1mm。試驗(yàn)裝置出口和試驗(yàn)裝置入口的中心線(xiàn)平行且同心。試驗(yàn)裝置出口距離試件至少為152.4mm。4.5節(jié)流控制閥安裝在試驗(yàn)裝置入口和出口的節(jié)流控制閥，用于控制作用在試驗(yàn)裝置上的壓力，閥門(mén)的類(lèi)型不限。兩種控制閥的流量和壓力等級(jí)應(yīng)高于試件的流量和壓力等級(jí)。4.6壓力緩沖保護(hù)建議在試驗(yàn)裝置的入口和出口側(cè)安裝緩沖罐提供壓力緩沖保護(hù)。閥門(mén)的工作特性可能引起壓力波動(dòng)，壓力緩沖保護(hù)的目的是降低壓力波動(dòng)的影響。因?yàn)閴毫Σ▌?dòng)可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞壓力表和傳感器，并嚴(yán)重妨礙控制和監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的能力。緩沖罐可以使試驗(yàn)裝置得到足夠的緩沖保護(hù)。這些緩沖罐應(yīng)垂直安裝到試驗(yàn)裝置外部的裝置系統(tǒng)中，這樣每個(gè)緩沖罐都可單獨(dú)與作用在試驗(yàn)裝置上的入口和出口壓力進(jìn)行充分的壓力傳遞?？蛇x裝控制閥安裝在管線(xiàn)中，用來(lái)連接緩沖罐和試驗(yàn)裝置。壓力緩沖罐的體積應(yīng)不小于0.057m3。出口壓力緩沖罐的體積宜為入口壓力緩沖罐體積的兩倍。允許使用備用緩沖保護(hù)系統(tǒng)，將試件中的壓力緩沖降至不超過(guò)69kPa/s(10psi/s)。4.7流量測(cè)量流量測(cè)量?jī)x表和方法可以是滿(mǎn)足指定精確度的任何裝置。流量的誤差不應(yīng)超過(guò)實(shí)際流量的±6%,所用測(cè)量方法的分辨率和重復(fù)率應(yīng)在實(shí)際流量±1%范圍內(nèi)。測(cè)量?jī)x表應(yīng)根據(jù)需要及時(shí)校準(zhǔn)，以保證規(guī)定的精確度。9試驗(yàn)裝置需要兩個(gè)測(cè)壓孔。這兩個(gè)測(cè)壓孔的位置將用來(lái)測(cè)量作用在試件上的入口壓力和出口壓力。這兩個(gè)測(cè)壓孔的應(yīng)位于試驗(yàn)裝置的首端和末端。測(cè)壓孔的幾何尺寸應(yīng)符合圖6給定的尺寸。管線(xiàn)尺寸ALm(最大)Am(最小)當(dāng)液體位于水平方向流動(dòng)時(shí)，入口和出口的測(cè)壓孔均應(yīng)位于沿管線(xiàn)中心線(xiàn)延伸的水平面上方。測(cè)所有壓力和壓差測(cè)量的任何誤差不應(yīng)超過(guò)實(shí)際值的±1%。根據(jù)測(cè)量的需要，應(yīng)盡可能多次校準(zhǔn)操作者應(yīng)記錄下產(chǎn)生在試驗(yàn)裝置入口和出口壓力測(cè)壓孔所測(cè)壓力值，形成打力測(cè)試報(bào)告的誤差應(yīng)不超過(guò)壓力測(cè)量裝置±2%的精確度范圍。需要兩個(gè)測(cè)溫孔。試驗(yàn)裝置入口側(cè)需要一個(gè)測(cè)溫孔，另一個(gè)測(cè)溫孔應(yīng)裝在流量測(cè)試裝置上。其中入口測(cè)溫孔應(yīng)位于試驗(yàn)裝置的入口側(cè)以?xún)?nèi)。用于流量測(cè)量的測(cè)溫孔應(yīng)按照流的建議放置，本文件對(duì)可選出口測(cè)溫孔的位置不作要求。然而，如果使用出口測(cè)溫孔，則建議將其放用于測(cè)量氣體溫度的裝置的儀表誤差應(yīng)不大于實(shí)際溫度值的±1.1℃(±2F)。操作者應(yīng)將產(chǎn)生在流量測(cè)量裝置上和試驗(yàn)裝置的入口部分測(cè)量得到的溫度值，形成打印記錄報(bào)告。這份溫度報(bào)告的誤差應(yīng)不超過(guò)溫度測(cè)量裝置±2%的精確度范圍。該試驗(yàn)應(yīng)在試驗(yàn)前使入口和出口壓力處于平衡狀態(tài)。平衡控制閥位于試驗(yàn)裝置的入口和出口之在本試驗(yàn)方法中，應(yīng)使用干燥的空氣或其他可壓縮惰性氣體(如氮?dú)?作為基本流體。因水蒸氣在試件縮徑處可能因達(dá)到冷凝點(diǎn)而形成液體或固體進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果或造成其他使用數(shù)據(jù)表1記錄以下信息，以便證明試驗(yàn)裝置符合要求。a)確認(rèn)4.2中a)～h)的布局和位置的簡(jiǎn)圖，由試驗(yàn)負(fù)責(zé)人簽字。b)試驗(yàn)裝置詳圖顯示要求：1)試驗(yàn)裝置入口到試件的距離；2)試驗(yàn)裝置出口到試件的距離；3)閥接受器入口的數(shù)量和尺寸，以及閥門(mén)與用作鋼絲可取式裝置的閥接受器之間的環(huán)形過(guò)流面積；4)試件周?chē)h(huán)形腔的位置和尺寸。c)節(jié)流控制閥的類(lèi)型和排量。d)壓力緩沖保護(hù)裝置的類(lèi)型和尺寸。e)流量測(cè)量裝置的類(lèi)型和精確度。f)壓力測(cè)量裝置的類(lèi)型和精確度。g)壓力記錄打印輸出裝置的類(lèi)型和精確度。h)溫度測(cè)量裝置的類(lèi)型和精確度。i)溫度記錄打印輸出裝置的類(lèi)型和精確度。數(shù)據(jù)表11.是否附有試驗(yàn)裝置安裝簡(jiǎn)圖?(是/否)4.2中a)～h)是否已被指明?(是/否)2.是否附有試驗(yàn)裝置安裝詳圖?(是人否)試件到入口壓力表的距離：試件到出口壓力表的距離：閥接受器入口的數(shù)量：閥接受器入口的直徑：閥門(mén)與閥接受器之間的環(huán)狀過(guò)流面積：從試件的入口到環(huán)形腔密封處的尺寸：3.入口控制閥描述：入口控制閥在全開(kāi)時(shí)的流量：出口控制閥在全開(kāi)時(shí)的流量：4.入口壓力緩沖保護(hù)裝置的型號(hào)；出口壓力緩沖保護(hù)裝置的型號(hào)：5.流量測(cè)量?jī)x表的型號(hào)：6.入口壓力測(cè)量?jī)x表的型號(hào)；,精確度壓差測(cè)量?jī)x表的型號(hào)：,精確度7.壓力測(cè)量值的報(bào)告和記錄方法：壓力測(cè)量記錄儀表的精確度：8.入口溫度測(cè)量裝置,精確度出口溫度測(cè)量裝置,精確度9.溫度測(cè)量值的報(bào)告和記錄方法；溫度測(cè)量記錄儀表的精確度：氣體壓力在進(jìn)入探針試驗(yàn)裝置時(shí)，氣壓作用在閥門(mén)波紋管的整個(gè)區(qū)域，這種壓力增加時(shí)，閥桿會(huì)從閥座進(jìn)一步提升。通過(guò)使用閥門(mén)探針試驗(yàn)裝置(圖7),可以精確測(cè)量閥桿行程與壓力的關(guān)系，并將結(jié)果制成表格并繪制成圖。圖7所示閥門(mén)探針試驗(yàn)裝置是一個(gè)示例，對(duì)其當(dāng)以壓力為縱坐標(biāo)，閥桿行程為橫坐標(biāo)繪制斜率表示閥門(mén)的“硬度”數(shù)值。斜率的數(shù)值稱(chēng)為波紋管總成承載率(B),以(kPa/mm)(psi/in)為單位測(cè)量。本文件中“波紋管總成”包括波紋管和氣舉閥裝置，氣舉閥裝置施加負(fù)載以保持閥桿在閥如果對(duì)同一只閥門(mén)進(jìn)行上述操作，除開(kāi)啟壓力(閥罩充壓或彈簧調(diào)整)發(fā)生變化外，則可以比較最大有效閥桿行程和波紋管總成承載率都是實(shí)用的數(shù)值，可用于比較不同類(lèi)型的閥門(mén)，或在不同在SY/T6401—1999的附錄B中已對(duì)幾種典型的調(diào)試臺(tái)作了描述。調(diào)試臺(tái)應(yīng)有控制和測(cè)量氣舉閥接受器上壓力的裝置。圖7所示就是一個(gè)適合探針試驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)示例。閥接受器應(yīng)將壓力從壓力源傳遞到閥門(mén)，且不得有任何泄漏。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，壓力應(yīng)在閥座的上氣舉閥位置測(cè)量方法應(yīng)能在±0.127mm精確度范圍內(nèi)確定閥桿位置。圖7所示位置測(cè)量裝置是一根微距計(jì)探針，設(shè)計(jì)用于精確測(cè)量閥桿行程，該閥桿行程是施加到波紋管整個(gè)面積上壓力的函數(shù)。該裝置通過(guò)使用一個(gè)與接在閥門(mén)底部的導(dǎo)電探針相連的微距計(jì)，針應(yīng)與閥桿的端部相接觸，且應(yīng)與閥體電絕緣。探針連接在微距計(jì)筒上，這樣對(duì)微距計(jì)的調(diào)整將導(dǎo)致壓力表用于測(cè)量壓力，測(cè)量誤差不應(yīng)超過(guò)測(cè)得數(shù)值的±0.5%的精確度要求。充氮閥和組合閥(彈簧加載閥和充氮閥)應(yīng)在5515kPa(800psi)、8274kPa(1200psi)這兩個(gè)閥將位置測(cè)量裝置(微距計(jì)/探針總成)連接至閥門(mén)。將閥門(mén)和位置測(cè)量裝置裝入閥門(mén)調(diào)試臺(tái)的相按圖7所示連接歐姆表，其中一根導(dǎo)線(xiàn)連接至微距計(jì)筒，另一根導(dǎo)線(xiàn)則連接至氣舉閥。當(dāng)閥桿在閥座上，且沒(méi)有壓力施加到試驗(yàn)閥接受器上時(shí)，調(diào)整位置測(cè)量裝置，使其行程讀出在微距計(jì)與探針總成中，松開(kāi)探針桿筒帽，調(diào)整微距計(jì)筒至零位。向上滑動(dòng)電阻讀數(shù)為0或接近零位，這時(shí)探針桿剛好與閥桿接觸，牢固地?cái)Q緊探針桿筒帽，以防止當(dāng)氣壓施加到閥門(mén)上時(shí)，探針桿被推出。用微距計(jì)筒退回探針桿，然后推進(jìn)它，直到剛好接觸。讀取微距計(jì)讀數(shù)時(shí)，如讀數(shù)不為0,則重復(fù)上述步驟，直至得出0讀數(shù)。在微距計(jì)/探針總成上，歐姆表電阻讀數(shù)的顯著增加即表示閥桿不再接觸閥座。5.3.4.2以一種適當(dāng)?shù)脑隽?，?9kPa、103kPa、138kPa或172kPa(10psi、15psi、20試驗(yàn)閥接受器增壓。5.3.4.3調(diào)整位置測(cè)量裝置，以確定新的閥桿位置。對(duì)于微距計(jì)/探針總成，用微距計(jì)筒推進(jìn)探針，直至其接觸閥桿頂端，歐姆表電阻讀數(shù)的顯著減少即表示其已接觸閥桿頂端。5.3.4.4使用數(shù)據(jù)表2記錄該壓力和閥桿位置。5.3.4.5使用相同的壓力增量重復(fù)步驟5.3.4.2～5.3.4.4,這些壓力增量在達(dá)到最大有效閥桿行程范圍內(nèi)，至少記錄到5個(gè)閥桿位置。5.3.4.6以一種適當(dāng)?shù)脑隽?，?9kPa、103kPa、138kPa或172kPa(10psi、15psi、20psi或25psi)為試驗(yàn)閥接受器減壓。對(duì)于微距計(jì)/探針總成，在降低壓力前，通過(guò)將微距計(jì)筒退回探針桿至足夠遠(yuǎn)，以防止壓力降低期間探針與閥桿頂端接觸。5.3.4.7調(diào)整閥桿位置測(cè)量裝置，以確定另一閥桿位置。對(duì)于微距計(jì)/探針總成，用微距計(jì)筒推進(jìn)探針，直至其接觸閥桿頂端。歐姆表電阻讀數(shù)顯著下降即表示其已接觸閥桿頂端。5.3.4.8使用數(shù)據(jù)表2記錄壓力和閥桿位置。5.3.4.9使用相同的壓力增量重復(fù)步驟5.3.4.6～5.3.4.8,直至閥桿回到閥座上[初始微距計(jì)讀數(shù)±0.127mm范圍內(nèi)],至少記錄到5個(gè)閥桿位置。5.4確定閥門(mén)承載率5.4.1如圖8所示，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)在在線(xiàn)性坐標(biāo)紙上，壓力讀數(shù)為縱軸、閥桿位置讀數(shù)為橫軸。斜率A的區(qū)域從閥桿行程0點(diǎn)處延伸至承載率數(shù)據(jù)斜率急劇上升變化的拐點(diǎn)。該拐點(diǎn)可直觀地確定。圖8探針試驗(yàn)的典型數(shù)據(jù)5.4.2在對(duì)應(yīng)于斜率A區(qū)域的數(shù)據(jù)上畫(huà)出最佳擬合直線(xiàn)，如圖5.4.3按照如下方法計(jì)算這條最佳擬合直線(xiàn)的斜率(圖9)。這條線(xiàn)的斜率即為閥門(mén)的波紋管總成承使用數(shù)據(jù)表2記錄以下信息，可演示探針試驗(yàn)的執(zhí)行情況。d)試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括：1)閥門(mén)設(shè)定壓力；2)試驗(yàn)壓力；3)閥桿位置。e)圖表顯示：1)試驗(yàn)壓力和閥桿位置；2)最佳擬合直線(xiàn)。f)波紋管總成承載率(B)。數(shù)據(jù)表21.是否附有探針試驗(yàn)設(shè)備的組裝圖?(是/否)附有注明日期的閥門(mén)組裝圖(是/否)試驗(yàn)壓力閥桿位置kPa(psi)實(shí)際值0是否附有顯示最佳擬合直線(xiàn)圖?(是/否)6.波紋管總成承載率【B】(kPa/mm)(psi/in該方法目的在于根據(jù)閥桿行程函數(shù)來(lái)確定氣舉閥的流量。如操作得當(dāng)，則可利用該試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，此處所述試驗(yàn)方法需要對(duì)入口壓力和出口壓力進(jìn)行控制，只有通過(guò)試驗(yàn)據(jù)已進(jìn)行的試驗(yàn)證明：在試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)緩慢而穩(wěn)定的壓力變化將比壓力發(fā)生突然變化時(shí)得到更準(zhǔn)傳統(tǒng)方法要求系統(tǒng)在記錄任何讀數(shù)前保持穩(wěn)定。通常一段時(shí)間內(nèi)流量變化很小或沒(méi)有變化即表示系統(tǒng)穩(wěn)定。這種方法會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，但可以通過(guò)手動(dòng)讀取儀表或通過(guò)傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備收集數(shù)斜坡法則要求確定系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)(附錄D),且要求數(shù)據(jù)應(yīng)由傳感器和其他數(shù)據(jù)采集設(shè)備收集。根據(jù)已進(jìn)行的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：與傳統(tǒng)方法相比，斜坡法可以取得更為準(zhǔn)確試驗(yàn)人員在使用傳統(tǒng)方法時(shí)能夠主觀確定系統(tǒng)何時(shí)穩(wěn)定。當(dāng)使用第4章所述試驗(yàn)裝置進(jìn)行這些試驗(yàn)，并按照本章所述方法進(jìn)行收集和分析數(shù)據(jù)時(shí)，與流量系數(shù)計(jì)算相關(guān)的最大誤差小于9%,與臨界壓力比系數(shù)計(jì)算相關(guān)的最大誤差小于11%。試件應(yīng)包括以下組件：a)一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的閥門(mén)，其閥桿相對(duì)于閥座可以進(jìn)行更為準(zhǔn)確的機(jī)械調(diào)整，但這種調(diào)整不應(yīng)對(duì)通過(guò)閥門(mén)的正常流道產(chǎn)生影響；如果通常氣舉閥包括一個(gè)單流閥，則制造商推薦的單流閥應(yīng)是閥門(mén)總成的組成部分，如圖10所示。b)一個(gè)合適的定位鎖環(huán)，可以牢固地連接在氣舉閥上；定位鎖環(huán)也可改進(jìn)，以便于更輕松地調(diào)節(jié)閥桿，只要這種修改不損害定位鎖環(huán)與氣舉閥螺紋連接的可靠性或者將定位鎖環(huán)與氣舉閥a)一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的閥門(mén)，其閥桿相對(duì)于閥座可以進(jìn)行更為準(zhǔn)確的機(jī)械調(diào)整，但這種調(diào)整不應(yīng)對(duì)通過(guò)閥門(mén)的正常流道產(chǎn)生影響；如果通常氣舉閥包括一個(gè)單流閥，則制造商推薦的單流閥應(yīng)閥桿的調(diào)節(jié)性能應(yīng)允許閥桿相對(duì)于閥座的位置測(cè)量誤差為±0.076mm。在預(yù)計(jì)的試驗(yàn)壓力條件下在這個(gè)位置，閥桿相對(duì)于閥座的位置測(cè)量值為0.00mm。對(duì)于每種特定的閥門(mén)設(shè)計(jì)和閥桿—閥座，至少應(yīng)測(cè)試五個(gè)閥桿位置。在閥桿不超過(guò)10%的情況下應(yīng)至少進(jìn)行一次試驗(yàn)，且在閥桿位于100%最大有效行程的情況下應(yīng)至少進(jìn)行一在閥桿位置大于最大有效行程的10%且小于90%時(shí)，應(yīng)至少再進(jìn)行三次閥桿位置試驗(yàn)。選擇這有關(guān)縮寫(xiě)和定義，請(qǐng)參見(jiàn)第3章。對(duì)于每次壓力比(x)試驗(yàn)，應(yīng)測(cè)量流量、試驗(yàn)裝置入口氣體溫度(T)、試驗(yàn)裝置入口壓力(n)、試驗(yàn)裝置出口壓力(p)和閥桿位置。流量測(cè)量按4.7進(jìn)行，壓力測(cè)量按4.9進(jìn)行，溫度測(cè)量按4.11進(jìn)行。閥桿位置測(cè)量按6.2.3進(jìn)行。6.3.4.1每次試驗(yàn)前，試驗(yàn)裝置入口和出口的壓力(n和p?)應(yīng)在大于689kPa(100psi)的壓力下調(diào)整平衡。試驗(yàn)裝置入口和出口的壓力計(jì)讀數(shù)誤差應(yīng)在2%以?xún)?nèi)，流量測(cè)量裝置所示流量誤差應(yīng)小于當(dāng)使用傳統(tǒng)方法時(shí)，在記錄數(shù)據(jù)之前，應(yīng)在此壓力比下使流量保持穩(wěn)定。當(dāng)該方法使用數(shù)據(jù)采集6.3.4.3增加壓力比(x)直至出現(xiàn)臨界流量。在穩(wěn)定的入口壓力和下降中的出口壓力下流量不再增當(dāng)使用斜坡法時(shí)，需通過(guò)保持入口壓力穩(wěn)定，同時(shí)緩慢而持續(xù)地降低出口壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)臨界流量Y·C=q·[S·(T?+460)·Z/x]12/[1360×(n+14.7)]流量系數(shù)流量系數(shù)X=[0.667(Y·C)-C]/M (2)按公式(3)計(jì)算膨脹系數(shù)():Y=1-x/(3R·X) 計(jì)算得出的膨脹系數(shù)(Y)值不得超過(guò)1.0,且應(yīng)大于或等于0.667。此外，如果x大于R·X,——?s壓降比例系數(shù)(X)與閥桿行程(VST)臨界壓力比臨界壓力比——圖12是該閥門(mén)C,與閥桿行程的關(guān)系圖；a)計(jì)算壓力比(x):x=(1000-850)/(1000+14.7)=0b)根據(jù)圖13,確定閥桿行程為0.020in時(shí)閥門(mén)的X。通過(guò)讀數(shù)得出X=0.45。c)確定比率(R)。使用比熱容比為1.4的氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)。天然氣比熱容比為1.3,因此：d)確定閥門(mén)是否處于臨界流量。如果x大于X·R,則閥門(mén)被阻塞，因此應(yīng)使用X·F而非x來(lái)實(shí)際壓力比(0.1478)小于臨界壓力比系數(shù)(0.417),因此，閥門(mén)不處于臨界流量狀態(tài)之下，實(shí)際壓力比系數(shù)可用于計(jì)算流量和膨脹系數(shù)。Y=1-x/(2K·X)=1-0.1478/(3×0.928×0.45)f)根據(jù)圖12,確定行程為0.020時(shí)閥門(mén)的C。通過(guò)讀數(shù)得出C=0.40。g)計(jì)算壓力為1000psi和溫度為150F時(shí)的壓縮系數(shù)：Z=0.95。h)計(jì)算流量：MSCFD=32.64×0.40×(1000+14.7)×14.7×0.882×{0.1478/[0.65×(150+460)×0.95]}12=使用數(shù)據(jù)表3記錄試驗(yàn)的執(zhí)行情況。a)測(cè)試閥門(mén)的標(biāo)志、制造商零件號(hào)和注明日期的組裝圖。b)經(jīng)過(guò)改進(jìn)閥門(mén)的圖紙。c)閥門(mén)的最大有效行程(見(jiàn)5.5)。d)流量測(cè)量的類(lèi)型和精確度。e)壓力測(cè)量的類(lèi)型和精確度。f)溫度測(cè)量的類(lèi)型和精確度。g)閥桿行程。h)每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均包括以下內(nèi)容——試驗(yàn)裝置入口壓力(p);——試驗(yàn)裝置出口壓力(p?); 試驗(yàn)裝置入口溫度(T);i)計(jì)算以下變量：——每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的壓力比(x);——按6.4.2,每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的Y·C,的乘積；——最佳擬合直線(xiàn)系數(shù)(即系數(shù)A和B,Y·C=A·x+B,為最佳擬合數(shù)據(jù));——以最佳擬合直線(xiàn)作為參考，再加上每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的5%作為上限；——以最佳擬合直線(xiàn)作為參考，再減去每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的5%作為上限。j)數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)圖和最佳擬合直線(xiàn)。k)流量系數(shù)(C)。1)壓降比例系數(shù)(X)。m)流量系數(shù)(C)與閥桿行程的關(guān)系圖。n)壓降比例系數(shù)(X)與閥桿行程的關(guān)系圖。o)試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備操作員的位置。q)試驗(yàn)日期和試驗(yàn)負(fù)責(zé)人。數(shù)據(jù)表3是否附有注明日期的閥門(mén)組裝圖?(是/否)2.是否附有經(jīng)過(guò)改進(jìn)閥門(mén)圖紙?(是/否)3.閥門(mén)的最大有效行程(見(jiàn)5.5)4.流量測(cè)量?jī)x表的類(lèi)型：,精確度入口壓力壓差…+5%限值-5%限值最佳擬合直線(xiàn)系數(shù)A:B: 10.附有顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)和最佳擬合直線(xiàn)的圖表?(是/否) 11.流量系數(shù)(C): 12.壓降比例系數(shù)(X): 13.是否附有流量系數(shù)與所附閥桿行程的關(guān)系圖?(是/否).14.是否附有壓降比例系數(shù)與所附閥桿行程的關(guān)系圖?(是/否)本章推薦兩種試驗(yàn)方法。其中一種方法是用于現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)試驗(yàn)的。當(dāng)生產(chǎn)壓力穩(wěn)定在幾個(gè)壓力值時(shí)，在每個(gè)值上改變注入壓力，以了解氣舉閥是如何隨著注入壓力的變化而工作。該方法稱(chēng)為CPPT(圖14)。圖14CPPT數(shù)據(jù)的典型曲線(xiàn)圖另一種方法也是用于現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)試驗(yàn)生力穩(wěn)定在幾個(gè)壓力值時(shí)，在每個(gè)值上改變生產(chǎn)壓力，以了解氣舉閥如何隨著生產(chǎn)壓力的變化而工作。該方法稱(chēng)為CIPT(圖15)。圖15氣舉閥CIPT數(shù)據(jù)的典型曲線(xiàn)圖,,MSCFD-"這些試驗(yàn)應(yīng)使用第4章推薦的試驗(yàn)裝置進(jìn)行。待測(cè)氣舉閥(GLV)(試件)可以是充氮?dú)馀e閥、彈簧加載氣舉閥或組合氣舉閥(彈簧加載/充氮?dú)?。氣舉閥可以是操作注入壓力式(IPO)或操作生產(chǎn)壓力式(PPO),但應(yīng)遵守4.3中的試件規(guī)定。以下幾個(gè)符號(hào)的縮寫(xiě)和定義見(jiàn)第3章。圖16在入口壓力(n)、出口壓力(p)和流量(q)的三維圖上展示了典型的GLV性能特征。在同一三維圖上繪制一個(gè)CIPT或一個(gè)CPPT得到數(shù)據(jù)的可能性已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證確認(rèn)。圖16可以看出隨著n的增加，GLV是如何從節(jié)流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉枪?jié)流狀態(tài)的。如果qa和p?被看作是垂直平面，則該垂直平面將具有特定的n值。同樣，如果q和p?被認(rèn)為是垂直面，則該垂直面將具有特定的pz值，該p?值可被看作是一條等壓虛線(xiàn)。總之，通過(guò)使用等壓虛線(xiàn)作為穩(wěn)定生產(chǎn)壓力(p)并改變注入壓力(p),圖16直觀顯示出了隨著生產(chǎn)壓力(p?)的變化，通過(guò)使用實(shí)線(xiàn)曲線(xiàn)作為穩(wěn)定注入壓力(p),該圖還直觀顯示出了保持入口壓力穩(wěn)定然后突然改變出口壓力的傳統(tǒng)方法，以及保持入口壓傳統(tǒng)方法要求系統(tǒng)在記錄任何讀數(shù)前保持穩(wěn)定。通常一段時(shí)間內(nèi)流量變化很小或沒(méi)有變化即系統(tǒng)穩(wěn)定，這種方法會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，但可通過(guò)手動(dòng)讀取量表來(lái)完成。如使用傳統(tǒng)方法，可使用數(shù)據(jù)斜坡法需要確定系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)(附錄D),數(shù)據(jù)應(yīng)由傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備收集。大量試驗(yàn)結(jié)果顯示，與壓力突然變化(傳統(tǒng)方法)相比，試驗(yàn)期間緩慢而穩(wěn)定的壓力變化(斜坡法)可以得到更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。這主要是因?yàn)樵囼?yàn)人員在使用傳統(tǒng)方法時(shí)需要確定系統(tǒng)何時(shí)穩(wěn)定。00LST由閥門(mén)的探針試驗(yàn)確定(見(jiàn)附錄C),并在第5章中測(cè)量。GST是基于閥桿端部(通常是硬對(duì)于給定的GLV和p?的所有值，注入壓力的最大增量是穩(wěn)定的。如果最大VST不小于LST,當(dāng)VST=LST,按公式(5)計(jì)算：dpum=1.2dp/(1-A/A?) 當(dāng)VST=GST,按公式(6)計(jì)算： 力(p)等于0psi(OkPa壓力),記錄por。數(shù)據(jù)表4閥門(mén)標(biāo)志：設(shè)定壓力[15.5℃(60F)]B=kPa(psi)探針試驗(yàn)日期：最大有效行程=mm(in波紋管總成平均承載率=kPa/mm(psi/in)技術(shù)人員姓名：管內(nèi)徑=_試驗(yàn)音宋的間：KPa(p導(dǎo)氣孔測(cè)量管數(shù)據(jù)壓力℃入口壓力出口壓力℃△p通過(guò)閥門(mén)的壓降8建立相關(guān)性的推薦試驗(yàn)使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)閥門(mén)在非試驗(yàn)條件下的性能需要建立數(shù)學(xué)模型或相關(guān)性。本文件規(guī)定了為提供建立數(shù)學(xué)模型所需的信息而進(jìn)行試驗(yàn)的類(lèi)型和執(zhí)行這些試驗(yàn)的方式。這些試驗(yàn)的全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)可用于建立數(shù)學(xué)模型。以下是建立數(shù)學(xué)模型所需試驗(yàn)數(shù)量的建議。8.2探針試驗(yàn)第5章規(guī)定了確定閥門(mén)波紋管總成承載率(B)和閥門(mén)最大有效閥桿行程應(yīng)遵循的方法。第5章還規(guī)定了試驗(yàn)次數(shù)和進(jìn)行試驗(yàn)的調(diào)整壓力。第6章規(guī)定了確定閥門(mén)流量系數(shù)(C)和壓降比例系數(shù)(X)作為最大有效閥桿行程的函數(shù)應(yīng)遵第6章中推薦了確定閥門(mén)整個(gè)工作范圍運(yùn)行所需的試驗(yàn)次數(shù)。如操作得當(dāng)，第6章中給出的方法可提供適用于任何壓力范圍和任何類(lèi)型氣體的數(shù)據(jù)。第7章規(guī)定了在設(shè)定壓力下得到閥門(mén)動(dòng)態(tài)工作特性應(yīng)遵循的方法。為了得到足夠的數(shù)據(jù)來(lái)建立數(shù)學(xué)模型，需要在不同設(shè)定壓力下進(jìn)行額外試驗(yàn)。第7章規(guī)定的試驗(yàn)方法，應(yīng)在至少三個(gè)調(diào)整壓力下進(jìn)行試驗(yàn)。其中兩個(gè)調(diào)整壓力為制造商推薦的最小和最大調(diào)整壓力，第三個(gè)調(diào)整壓力為中間壓力值。所選調(diào)整壓力至少相隔1379kPa(200psi)。例如，推薦在4137kPa(600psi)和12410kPa(1800psi)設(shè)定壓力下運(yùn)行的閥門(mén)最好在4137kPa、8274kPa和12410kPa(600psi、1200psi和1800psi)設(shè)定壓力下進(jìn)行試驗(yàn)。8.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用前幾章中描述的試驗(yàn)方法將得到足夠的數(shù)據(jù)來(lái)建立閥門(mén)數(shù)學(xué)模型，該模型可用于預(yù)測(cè)非試驗(yàn)條件下的氣體通道直徑。附錄A和附錄B中給出了兩個(gè)示例模型。其他模型也可以使用，但在此不再贅述附錄A是一個(gè)簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，它使用了由第5章和第6章收集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該模型對(duì)流動(dòng)條件下的閥桿位置做了幾個(gè)假設(shè)，可能不適用于所有情況下的氣體通道預(yù)測(cè)。簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型不用根據(jù)第7章收集數(shù)據(jù)。如果從第7章收集數(shù)據(jù)，就可用于“修改”簡(jiǎn)易數(shù)學(xué)模型，用來(lái)計(jì)算閥門(mén)內(nèi)部出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力，從而產(chǎn)生更精確的模型。使用第7章中的數(shù)據(jù)“修改”簡(jiǎn)易數(shù)學(xué)模型的方法不在本文件范圍附錄B是使用了根據(jù)第7章收集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的更為復(fù)雜的模型。它依賴(lài)于大量動(dòng)態(tài)閥門(mén)試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)建立相關(guān)關(guān)系。該模型無(wú)需使用根據(jù)第5章和第6章收集的數(shù)據(jù)。A.1簡(jiǎn)化模型以下各條件中描述的是簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，并將使用第5章和第6章中收集的數(shù)據(jù)。該模型以下列假設(shè)為根據(jù)：a)假設(shè)在試驗(yàn)裝置測(cè)得的出口壓力作用于球/座接觸區(qū)域；b)受入口和出口壓力作用的面積保持不變；計(jì)算得到的閥桿位置誤差量隨著孔徑尺寸的增加而增加。對(duì)于DN4.76mm(3in)或者更小的孔徑，流量預(yù)測(cè)的精確度在約±30%以?xún)?nèi)。該精確度僅對(duì)于DN25.4mm(1in)的IPO閥門(mén)的試驗(yàn)值的修改簡(jiǎn)易數(shù)學(xué)模型應(yīng)包括從第7章中得到的數(shù)據(jù)，以便更準(zhǔn)確地確定流動(dòng)狀態(tài)下的閥桿的動(dòng)態(tài)A.2確定閥桿位置在預(yù)期的井內(nèi)壓力和溫度條件下，使用靜態(tài)力平衡方程來(lái)確定閥門(mén)的靜態(tài)閥桿位置。關(guān)于氮?dú)饣?(A.1) (A.2)A.3確定C和X由C,與閥桿行程關(guān)系曲線(xiàn)，讀取A.2中計(jì)算的靜態(tài)閥桿行程的流量系數(shù)(C)。9=32.64C·(B+14.7)·Y·{d[(T+460)·S·Z]}l2x=(Boa-Ba)l(Boa+14.7)或x=F·X(x取兩個(gè)計(jì)算結(jié)果之中較小者)R=k1.40如使用的是DN25.4mm(1in)的IPO閥門(mén)，閥孔為4.76mm(3/gin)在150F(65.5℃)下計(jì)算Bor可近似為如下：Bo=R·Z×(閥門(mén)深處的溫度+460)/(60+460)Bor=825×0.95×(150+460)/(60+460)/0.95=9Bcr=919×(0.31-0.0276)/0.31=8dx=[925×(0.31-0.0276)+450×0.0276-837×0.31]/935×C=219.3×0.0493-149.04×0.0492+X=734.4dx3-178.3dx2+15.X=734.4×0.0493-178.3×0.0492+15.12×0x=(925-450)/(925+14b)確定閥門(mén)是否處于臨界流量。如果x大于X,則閥門(mén)處于臨界流量，應(yīng)使用X而非x計(jì)算流量。X=0.40,且實(shí)際壓力比為0.505。這大于X,因此，閥門(mén)處于臨界流量，應(yīng)在方程中使用X。c)計(jì)算膨脹系數(shù)(K):Y=1-0.4/(3×1.3×1.4)=0d)計(jì)算天然氣在925psi和150F時(shí)的壓縮系數(shù)，或從圖表中得到。e)計(jì)算流量：MSCFD=32.64C·(Ba+14.7)·Y·{x/[(T+460)MSCFD=32.64×0.774×(925+14.7)×0.641×{0.4/[(150+460)×0.65×0.95]}1=充氮載荷閥孔全開(kāi)包括CameoBK閥上的1560個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)、CameoBK-1閥上的477個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)、McMury-HughesJR-STD閥上的1112個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)和Teledyne-MerlaNM-16R閥上的818個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在CameoR-201.5in閥上又采集了2590個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在McMury-HughesVR-STD和Teledyne-MerlaLN-20R上又采集(變閥孔截面流動(dòng))亞臨界流量次最大流量流動(dòng)超最大流量流動(dòng)RwTAan亞臨界流量圖B.3變閥孔截面流動(dòng)狀態(tài)這兩種流量之間的區(qū)別由生產(chǎn)壓力低于臨界值βa(閥孔全開(kāi)流量)或Ramm(變閥孔截面流量)的特性曲線(xiàn)左側(cè)決定。在閥孔全開(kāi)流量中，曲線(xiàn)斜率為零，這意味著無(wú)論壓差通過(guò)降低生產(chǎn)壓力而增加多少，流量均不會(huì)改變。因此，在閥孔全開(kāi)流量中，稱(chēng)這種狀態(tài)為“臨界流量”。另一方面，變閥孔截面流量隨著壓差的增大而減小，直至壓差過(guò)大時(shí)流量完全停止的極限。再次提到壓差而非生產(chǎn)