关于节流过程中调节蝶阀的特性

气液混输管线，其流动情况复杂，主要原因有：①流动不稳定，流态多变；②管线中有液相积聚；③流动规律复杂，流动阻力大。由于液相的急剧扰动，液相被气相的拖带，气液相间的相对运动，以及液相的积聚等原因，使混流动输压降比单相流动大得多，流速小时差异更大。基于上述原因，目前尚无成熟的通用理论计算公式描述其特性规律。为了确定蝶阀的压力损失、流量和调节阀开度的关系，采用实液标定方法进行，即在给定的流量（原油、天然气、水的流量各自设定）下，采用高精度差压变送器、压力变送器、温度变送器和流量计进行在线测量，采用HY-103振动测量仪检测振动情况。

试验内容如下：

①测试蝶形阀门在不同的开度下，流量与压差的关系，确定阀门的流量特性曲线检测；

②观察介质在不同的配比情况下，流态和流型的变化；

③测试蝶形阀门在不同开度下的振动和冲击。

根据试验方案，进行了单相（试验介质为水）和气液两相（试验介质为水和天然气）的蝶阀特性曲线测试。

对于单相介质（试验介质为水）从试验中可得出以下结论：

（1）对于A形蝶阀，当关度在50%以下，其流量调节作用不大；当阀门关度在50%时，流量调节量为关度0时的18%（最大）；当关度在50%以上，流量变化急剧；当关度在80%时，阀门关闭。

（2）随着阀门的关闭，入口压力升高，差压增大。阀门关度小于40%时，差压变化小。当阀门关度大于40%时，压差变化明显。

（3）振动在测试过程中变化不大。

（4）对于牛顿流体，根据伯努力方程和连续性方程，可计算阀门的局部阻力系数。但因为以下原因，其计算结果仅作为参考值：

①液体流过局部装置时形成漩涡区产生摩擦和碰撞现象，因而消耗能量；

②液体流过局部装置时，其速度的大小和方向发生急剧变化，使液体的速度重新分布，引起液体的附加摩擦而消耗能量。

对于气液两相介质，随着阀门关闭角度的变化，压差波动幅度较大。当阀门关度小于或等于50%时，通过通明管段观察，产生段塞，压差波动幅度较大，特别在阀门关度30%～40%时，段塞发生频率较高，且冲击振动较大。当阀门关度60%时，流态发生变化，由原来的冲击流态改变为波状流，压差波动幅度很小。同时气相的流量接近零。随着阀门的关闭，液相的流量在减少。在关度小于或等于40%时，流量变化幅度不大，从现有的数据分析可知，变化幅度不大于10%。当关度大于40%时变化幅度较大，直至为零。

气相的流量变化与液相的流量变化一致。当阀门关度30%～40%时，段塞发生频率较高的原因：

①气液流量变化幅度小；

②流通面积变小，当关度为40%时，流通面积为全开流通面积的1/3，流速加快。当阀门关度50%～60%时，气相流量变化幅度较大。

在关度为60%时，气相流量接近零，其主要原因：

①流通面积变小；

②由于气液的比重相差悬殊，故在较小的流通面积上，以液相的流通为主。

阀门的冲击与振动在阀门关度为30%～40%最大。其主要原因是流量较大，流速较快，流通面积较小，同时段塞产生频率较高。

通过试验证明，对于A型蝶阀，当关度为80%时，接近全部关闭。

由于多相流流态复杂，同时影响因素较多，对阀板冲击力的计算目前没有统一的解析公式，可根据动量方程进行调节蝶阀阀板的最大冲击力的估计，的出数据和结论。