SYT 6400-2021 氣舉閥性能試驗方法-PDF解密

中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準2021—11-16發(fā)布2022-02—16實施國家能源局發(fā)布I 12規(guī)范性引用文件 1 13.2縮略語 24試驗場所 3 34.2一般說明 3 4.4試驗裝置 54.5節(jié)流控制閥 84.6壓力緩沖保護 84.7流量測量 84.8測壓孔 94.9壓力測量 94.10測溫孔 4.11溫度測量 5氣舉閥探針試驗 5.2設備要求 5.3探針試驗方法 5.4確定閥門承載率 5.5最大有效閥桿行程的確定 6流量系數(shù)試驗方法 6.1簡介 6.3流量系數(shù)試驗 6.4數(shù)據評估 ⅡSY/T6400—20216.5C和&試驗數(shù)據的使用 216.6記錄 7氣舉性能試驗 24 7.2流動性能試驗文件 7.3CPPT的準備 27 8.1引言 8.2探針試驗 8.3流量系數(shù)試驗 8.4氣舉閥性能試驗 8.5試驗數(shù)據使用 附錄B(規(guī)范性)(TUALP)流動性能模型 附錄C(規(guī)范性)分析探針試驗數(shù)據的方法 附錄D(規(guī)范性)斜坡函數(shù)在氣舉閥動態(tài)試驗中的使用 47本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的本文件代替SY/T6400—1999《氣舉閥性能試驗方法》,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(見第2章);——增加和修改了部分定義；——增加了“分析探針試驗數(shù)據的方法”(見附錄C);本文件與1999年版相比在結構上有較多調整，本文件還做了下列編輯性修改：——對1999年版中的一些數(shù)據進行了調整；本文件起草單位：大慶油田裝備制造集團、江蘇蘇鹽閥門機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氣舉閥性能試驗方法ASMEBPVCVⅢ-2B——波紋管總成承載率(見第4章);C——流量系數(shù)(第5章);dp——壓差(按上下文定義)(kPa)(psi2n——試驗裝置的入口壓力(kPa)(psi);p:—試驗裝置的出口壓力(kPa)(psi);Rn—氣舉閥探針試驗得到最大有效閥桿行程所需的壓力；R—閥門深處的操作注入壓力(kPa)(psi);B—相對穩(wěn)定出口壓力和接近0的氣體流量下的入口壓力(kPa)(psi);Ra—閥門深處的流動生產壓力(kPa)(psi);Re——調試臺關閉壓力3);Rer——閥門關閉壓力4):po—調試臺開啟壓力5);q——在模擬標準條件(SC)下以立方米每小時為S——氣體相對密度(空氣=1.0);T——試驗裝置入口氣體溫度(℃)(F);T——在下入深度閥門的溫度(℃)(F);x——壓力比);X——壓降比例系數(shù)8);CPPT——穩(wěn)定生產壓力試驗；DCV——出口控制閥；ECV——平衡控制閥；GLV——氣舉閥；IPO——注入壓力操作；LST——探針試驗得出的最大有效閥桿行程；MSCFD——標準千立方英尺/日；MSCMD——標準千立方米/日；PPO——生產壓力操作；3SC——模擬標準條件，為101kPa(14.73psi)和15.5℃(60F);SCFD——標準立方英尺/日；SCMD——標準立方米/日；UCV——人口控制閥；VST——閥桿行程。試驗需要大容量的高壓氣源。儲氣裝置容量應不小于3m2,壓力應不小于10MPa。組成氣舉閥試驗裝置的管線、閥門和緩沖容器應能承受高壓氣體。因直徑超過152mm的緩沖器或其他容器均應遵從GB/T12224或ASMEBPVCVⅢ-1或ASME管線的材料、壁厚和相關額定壓力應符合ISO13623或ANSI/ASME管線、閥門、法蘭或壓力容器的設計壓力至少應比氣舉閥試驗期間預期的最高壓力高20%?；镜牧髁吭囼炏到y(tǒng)至少包括圖1所示項目，如下所列：e)流量計；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)完全裝配好的試驗閥門，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(試驗用偏心口袋)中安裝和定位。應按照制造商的建議，將閥門完全裝配好。允許用備用密封裝置替換外部V形圈填料密封。4圖1基本流量試驗系統(tǒng)示意圖圖2鋼絲可投撈式試件5閥接受器應與閥門和定位鎖環(huán)相匹配，且對閥門入口的上、下端進行密封。記錄閥接受器的入口油管可取式閥門的試件由以下組件組成，如圖3所示。a)完全裝配好的試驗閥門，包括制造商推薦的單流閥；b)將試驗閥用螺紋連接到作為試驗裝置附件的相配閥接受器上。試驗裝置包括試件和位于出、入口的壓力測量裝置之間的所有固定裝置。通過試驗裝置的流動路徑不能有任何節(jié)流口、縮徑彎頭或三通，且不能存在內部阻塞現(xiàn)象。彎頭半徑應不小于101.6mm。圖4和圖5為符合要求的典型試驗裝置示例。圖4鋼絲可投撈式閥門的試驗裝置示例6圖5油管可取式閥門的試驗裝置示例84.4.2試驗裝置入口試件的試驗裝置入口可延長，但距離試件最大不超過609.6mm,最小內部過流直徑不小于25.4mm。試驗裝置入口垂直于試件，以便在試件入口周圍形成暢通無阻的環(huán)形腔。該環(huán)形腔應延長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試驗裝置出口試件的試驗裝置出口可延長，但距離試件最大不超過609.6mm,最小內部過流直徑不小于38.1mm。試驗裝置出口和試驗裝置入口的中心線平行且同心。試驗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裝置入口和出口的節(jié)流控制閥，用于控制作用在試驗裝置上的壓力，閥門的類型不限。兩種控制閥的流量和壓力等級應高于試件的流量和壓力等級。4.6壓力緩沖保護建議在試驗裝置的入口和出口側安裝緩沖罐提供壓力緩沖保護。閥門的工作特性可能引起壓力波動，壓力緩沖保護的目的是降低壓力波動的影響。因為壓力波動可能會嚴重損壞壓力表和傳感器，并嚴重妨礙控制和監(jiān)測試驗的能力。緩沖罐可以使試驗裝置得到足夠的緩沖保護。這些緩沖罐應垂直安裝到試驗裝置外部的裝置系統(tǒng)中，這樣每個緩沖罐都可單獨與作用在試驗裝置上的入口和出口壓力進行充分的壓力傳遞?？蛇x裝控制閥安裝在管線中，用來連接緩沖罐和試驗裝置。壓力緩沖罐的體積應不小于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系統(tǒng)，將試件中的壓力緩沖降至不超過69kPa/s(10psi/s)。4.7流量測量流量測量儀表和方法可以是滿足指定精確度的任何裝置。流量的誤差不應超過實際流量的±6%,所用測量方法的分辨率和重復率應在實際流量±1%范圍內。測量儀表應根據需要及時校準，以保證規(guī)定的精確度。9試驗裝置需要兩個測壓孔。這兩個測壓孔的位置將用來測量作用在試件上的入口壓力和出口壓力。這兩個測壓孔的應位于試驗裝置的首端和末端。測壓孔的幾何尺寸應符合圖6給定的尺寸。管線尺寸ALm(最大)Am(最小)當液體位于水平方向流動時，入口和出口的測壓孔均應位于沿管線中心線延伸的水平面上方。測所有壓力和壓差測量的任何誤差不應超過實際值的±1%。根據測量的需要，應盡可能多次校準操作者應記錄下產生在試驗裝置入口和出口壓力測壓孔所測壓力值，形成打力測試報告的誤差應不超過壓力測量裝置±2%的精確度范圍。需要兩個測溫孔。試驗裝置入口側需要一個測溫孔，另一個測溫孔應裝在流量測試裝置上。其中入口測溫孔應位于試驗裝置的入口側以內。用于流量測量的測溫孔應按照流的建議放置，本文件對可選出口測溫孔的位置不作要求。然而，如果使用出口測溫孔，則建議將其放用于測量氣體溫度的裝置的儀表誤差應不大于實際溫度值的±1.1℃(±2F)。操作者應將產生在流量測量裝置上和試驗裝置的入口部分測量得到的溫度值，形成打印記錄報告。這份溫度報告的誤差應不超過溫度測量裝置±2%的精確度范圍。該試驗應在試驗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裝置的入口和出口之在本試驗方法中，應使用干燥的空氣或其他可壓縮惰性氣體(如氮氣)作為基本流體。因水蒸氣在試件縮徑處可能因達到冷凝點而形成液體或固體進而影響試驗結果或造成其他使用數(shù)據表1記錄以下信息，以便證明試驗裝置符合要求。a)確認4.2中a)～h)的布局和位置的簡圖，由試驗負責人簽字。b)試驗裝置詳圖顯示要求：1)試驗裝置入口到試件的距離；2)試驗裝置出口到試件的距離；3)閥接受器入口的數(shù)量和尺寸，以及閥門與用作鋼絲可取式裝置的閥接受器之間的環(huán)形過流面積；4)試件周圍環(huán)形腔的位置和尺寸。c)節(jié)流控制閥的類型和排量。d)壓力緩沖保護裝置的類型和尺寸。e)流量測量裝置的類型和精確度。f)壓力測量裝置的類型和精確度。g)壓力記錄打印輸出裝置的類型和精確度。h)溫度測量裝置的類型和精確度。i)溫度記錄打印輸出裝置的類型和精確度。數(shù)據表11.是否附有試驗裝置安裝簡圖?(是/否)4.2中a)～h)是否已被指明?(是/否)2.是否附有試驗裝置安裝詳圖?(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：閥門與閥接受器之間的環(huán)狀過流面積：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：入口控制閥在全開時的流量：出口控制閥在全開時的流量：4.入口壓力緩沖保護裝置的型號；出口壓力緩沖保護裝置的型號：5.流量測量儀表的型號：6.入口壓力測量儀表的型號；,精確度壓差測量儀表的型號：,精確度7.壓力測量值的報告和記錄方法：壓力測量記錄儀表的精確度：8.入口溫度測量裝置,精確度出口溫度測量裝置,精確度9.溫度測量值的報告和記錄方法；溫度測量記錄儀表的精確度：氣體壓力在進入探針試驗裝置時，氣壓作用在閥門波紋管的整個區(qū)域，這種壓力增加時，閥桿會從閥座進一步提升。通過使用閥門探針試驗裝置(圖7),可以精確測量閥桿行程與壓力的關系，并將結果制成表格并繪制成圖。圖7所示閥門探針試驗裝置是一個示例，對其當以壓力為縱坐標，閥桿行程為橫坐標繪制斜率表示閥門的“硬度”數(shù)值。斜率的數(shù)值稱為波紋管總成承載率(B),以(kPa/mm)(psi/in)為單位測量。本文件中“波紋管總成”包括波紋管和氣舉閥裝置，氣舉閥裝置施加負載以保持閥桿在閥如果對同一只閥門進行上述操作，除開啟壓力(閥罩充壓或彈簧調整)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用的數(shù)值，可用于比較不同類型的閥門，或在不同在SY/T6401—1999的附錄B中已對幾種典型的調試臺作了描述。調試臺應有控制和測量氣舉閥接受器上壓力的裝置。圖7所示就是一個適合探針試驗的試驗臺示例。閥接受器應將壓力從壓力源傳遞到閥門，且不得有任何泄漏。當閥門關閉時，壓力應在閥座的上氣舉閥位置測量方法應能在±0.127mm精確度范圍內確定閥桿位置。圖7所示位置測量裝置是一根微距計探針，設計用于精確測量閥桿行程，該閥桿行程是施加到波紋管整個面積上壓力的函數(shù)。該裝置通過使用一個與接在閥門底部的導電探針相連的微距計，針應與閥桿的端部相接觸，且應與閥體電絕緣。探針連接在微距計筒上，這樣對微距計的調整將導致壓力表用于測量壓力，測量誤差不應超過測得數(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)應在5515kPa(800psi)、8274kPa(1200psi)這兩個閥將位置測量裝置(微距計/探針總成)連接至閥門。將閥門和位置測量裝置裝入閥門調試臺的相按圖7所示連接歐姆表，其中一根導線連接至微距計筒，另一根導線則連接至氣舉閥。當閥桿在閥座上，且沒有壓力施加到試驗閥接受器上時，調整位置測量裝置，使其行程讀出在微距計與探針總成中，松開探針桿筒帽，調整微距計筒至零位。向上滑動電阻讀數(shù)為0或接近零位，這時探針桿剛好與閥桿接觸，牢固地擰緊探針桿筒帽，以防止當氣壓施加到閥門上時，探針桿被推出。用微距計筒退回探針桿，然后推進它，直到剛好接觸。讀取微距計讀數(shù)時，如讀數(shù)不為0,則重復上述步驟，直至得出0讀數(shù)。在微距計/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?shù)脑隽?，?9kPa、103kPa、138kPa或172kPa(10psi、15psi、20試驗閥接受器增壓。5.3.4.3調整位置測量裝置，以確定新的閥桿位置。對于微距計/探針總成，用微距計筒推進探針，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步驟5.3.4.2～5.3.4.4,這些壓力增量在達到最大有效閥桿行程范圍內，至少記錄到5個閥桿位置。5.3.4.6以一種適當?shù)脑隽?，?9kPa、103kPa、138kPa或172kPa(10psi、15psi、20psi或25psi)為試驗閥接受器減壓。對于微距計/探針總成，在降低壓力前，通過將微距計筒退回探針桿至足夠遠，以防止壓力降低期間探針與閥桿頂端接觸。5.3.4.7調整閥桿位置測量裝置，以確定另一閥桿位置。對于微距計/探針總成，用微距計筒推進探針，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步驟5.3.4.6～5.3.4.8,直至閥桿回到閥座上[初始微距計讀數(shù)±0.127mm范圍內],至少記錄到5個閥桿位置。5.4確定閥門承載率5.4.1如圖8所示，將試驗數(shù)據畫在在線性坐標紙上，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點處延伸至承載率數(shù)據斜率急劇上升變化的拐點。該拐點可直觀地確定。圖8探針試驗的典型數(shù)據5.4.2在對應于斜率A區(qū)域的數(shù)據上畫出最佳擬合直線，如圖5.4.3按照如下方法計算這條最佳擬合直線的斜率(圖9)。這條線的斜率即為閥門的波紋管總成承使用數(shù)據表2記錄以下信息，可演示探針試驗的執(zhí)行情況。d)試驗數(shù)據包括：1)閥門設定壓力；2)試驗壓力；3)閥桿位置。e)圖表顯示：1)試驗壓力和閥桿位置；2)最佳擬合直線。f)波紋管總成承載率(B)。數(shù)據表21.是否附有探針試驗設備的組裝圖?(是/否)附有注明日期的閥門組裝圖(是/否)試驗壓力閥桿位置kPa(psi)實際值0是否附有顯示最佳擬合直線圖?(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閥桿行程函數(shù)來確定氣舉閥的流量。如操作得當，則可利用該試驗的數(shù)據，此處所述試驗方法需要對入口壓力和出口壓力進行控制，只有通過試驗據已進行的試驗證明：在試驗過程中，通過緩慢而穩(wěn)定的壓力變化將比壓力發(fā)生突然變化時得到更準傳統(tǒng)方法要求系統(tǒng)在記錄任何讀數(shù)前保持穩(wěn)定。通常一段時間內流量變化很小或沒有變化即表示系統(tǒng)穩(wěn)定。這種方法會耗費大量時間，但可以通過手動讀取儀表或通過傳感器和數(shù)據采集設備收集數(shù)斜坡法則要求確定系統(tǒng)時間常數(shù)(附錄D),且要求數(shù)據應由傳感器和其他數(shù)據采集設備收集。根據已進行的試驗數(shù)據顯示：與傳統(tǒng)方法相比，斜坡法可以取得更為準確試驗人員在使用傳統(tǒng)方法時能夠主觀確定系統(tǒng)何時穩(wěn)定。當使用第4章所述試驗裝置進行這些試驗，并按照本章所述方法進行收集和分析數(shù)據時，與流量系數(shù)計算相關的最大誤差小于9%,與臨界壓力比系數(shù)計算相關的最大誤差小于11%。試件應包括以下組件：a)一種經過改進的閥門，其閥桿相對于閥座可以進行更為準確的機械調整，但這種調整不應對通過閥門的正常流道產生影響；如果通常氣舉閥包括一個單流閥，則制造商推薦的單流閥應是閥門總成的組成部分，如圖10所示。b)一個合適的定位鎖環(huán)，可以牢固地連接在氣舉閥上；定位鎖環(huán)也可改進，以便于更輕松地調節(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)一種經過改進的閥門，其閥桿相對于閥座可以進行更為準確的機械調整，但這種調整不應對通過閥門的正常流道產生影響；如果通常氣舉閥包括一個單流閥，則制造商推薦的單流閥應閥桿的調節(jié)性能應允許閥桿相對于閥座的位置測量誤差為±0.076mm。在預計的試驗壓力條件下在這個位置，閥桿相對于閥座的位置測量值為0.00mm。對于每種特定的閥門設計和閥桿—閥座，至少應測試五個閥桿位置。在閥桿不超過10%的情況下應至少進行一次試驗，且在閥桿位于100%最大有效行程的情況下應至少進行一在閥桿位置大于最大有效行程的10%且小于90%時，應至少再進行三次閥桿位置試驗。選擇這有關縮寫和定義，請參見第3章。對于每次壓力比(x)試驗，應測量流量、試驗裝置入口氣體溫度(T)、試驗裝置入口壓力(n)、試驗裝置出口壓力(p)和閥桿位置。流量測量按4.7進行，壓力測量按4.9進行，溫度測量按4.11進行。閥桿位置測量按6.2.3進行。6.3.4.1每次試驗前，試驗裝置入口和出口的壓力(n和p?)應在大于689kPa(100psi)的壓力下調整平衡。試驗裝置入口和出口的壓力計讀數(shù)誤差應在2%以內，流量測量裝置所示流量誤差應小于當使用傳統(tǒng)方法時，在記錄數(shù)據之前，應在此壓力比下使流量保持穩(wěn)定。當該方法使用數(shù)據采集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使用斜坡法時，需通過保持入口壓力穩(wěn)定，同時緩慢而持續(xù)地降低出口壓力來實現(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)計算膨脹系數(shù)():Y=1-x/(3R·X) 計算得出的膨脹系數(shù)(Y)值不得超過1.0,且應大于或等于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C,與閥桿行程的關系圖；a)計算壓力比(x):x=(1000-850)/(1000+14.7)=0b)根據圖13,確定閥桿行程為0.020in時閥門的X。通過讀數(shù)得出X=0.45。c)確定比率(R)。使用比熱容比為1.4的氣體作為試驗介質。天然氣比熱容比為1.3,因此：d)確定閥門是否處于臨界流量。如果x大于X·R,則閥門被阻塞，因此應使用X·F而非x來實際壓力比(0.1478)小于臨界壓力比系數(shù)(0.417),因此，閥門不處于臨界流量狀態(tài)之下，實際壓力比系數(shù)可用于計算流量和膨脹系數(shù)。Y=1-x/(2K·X)=1-0.1478/(3×0.928×0.45)f)根據圖12,確定行程為0.020時閥門的C。通過讀數(shù)得出C=0.40。g)計算壓力為1000psi和溫度為150F時的壓縮系數(shù)：Z=0.95。h)計算流量：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)據表3記錄試驗的執(zhí)行情況。a)測試閥門的標志、制造商零件號和注明日期的組裝圖。b)經過改進閥門的圖紙。c)閥門的最大有效行程(見5.5)。d)流量測量的類型和精確度。e)壓力測量的類型和精確度。f)溫度測量的類型和精確度。g)閥桿行程。h)每個試驗點的試驗數(shù)據均包括以下內容——試驗裝置入口壓力(p);——試驗裝置出口壓力(p?); 試驗裝置入口溫度(T);i)計算以下變量：——每個試驗點的壓力比(x);——按6.4.2,每個試驗點的Y·C,的乘積；——最佳擬合直線系數(shù)(即系數(shù)A和B,Y·C=A·x+B,為最佳擬合數(shù)據);——以最佳擬合直線作為參考，再加上每個數(shù)據點的5%作為上限；——以最佳擬合直線作為參考，再減去每個數(shù)據點的5%作為上限。j)數(shù)據點坐標圖和最佳擬合直線。k)流量系數(shù)(C)。1)壓降比例系數(shù)(X)。m)流量系數(shù)(C)與閥桿行程的關系圖。n)壓降比例系數(shù)(X)與閥桿行程的關系圖。o)試驗設備和試驗設備操作員的位置。q)試驗日期和試驗負責人。數(shù)據表3是否附有注明日期的閥門組裝圖?(是/否)2.是否附有經過改進閥門圖紙?(是/否)3.閥門的最大有效行程(見5.5)4.流量測量儀表的類型：,精確度入口壓力壓差…+5%限值-5%限值最佳擬合直線系數(shù)A:B: 10.附有顯示數(shù)據點和最佳擬合直線的圖表?(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系圖?(是/否)本章推薦兩種試驗方法。其中一種方法是用于現(xiàn)場閥門試驗的。當生產壓力穩(wěn)定在幾個壓力值時，在每個值上改變注入壓力，以了解氣舉閥是如何隨著注入壓力的變化而工作。該方法稱為CPPT(圖14)。圖14CPPT數(shù)據的典型曲線圖另一種方法也是用于現(xiàn)場閥門試驗生力穩(wěn)定在幾個壓力值時，在每個值上改變生產壓力，以了解氣舉閥如何隨著生產壓力的變化而工作。該方法稱為CIPT(圖15)。圖15氣舉閥CIPT數(shù)據的典型曲線圖,,MSCFD-"這些試驗應使用第4章推薦的試驗裝置進行。待測氣舉閥(GLV)(試件)可以是充氮氣舉閥、彈簧加載氣舉閥或組合氣舉閥(彈簧加載/充氮氣)。氣舉閥可以是操作注入壓力式(IPO)或操作生產壓力式(PPO),但應遵守4.3中的試件規(guī)定。以下幾個符號的縮寫和定義見第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CIPT或一個CPPT得到數(shù)據的可能性已經過驗證確認。圖16可以看出隨著n的增加，GLV是如何從節(jié)流狀態(tài)轉變?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?？傊ㄟ^使用等壓虛線作為穩(wěn)定生產壓力(p)并改變注入壓力(p),圖16直觀顯示出了隨著生產壓力(p?)的變化，通過使用實線曲線作為穩(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。通常一段時間內流量變化很小或沒有變化即系統(tǒng)穩(wěn)定，這種方法會耗費大量時間，但可通過手動讀取量表來完成。如使用傳統(tǒng)方法，可使用數(shù)據斜坡法需要確定系統(tǒng)時間常數(shù)(附錄D),數(shù)據應由傳感器和數(shù)據采集設備收集。大量試驗結果顯示，與壓力突然變化(傳統(tǒng)方法)相比，試驗期間緩慢而穩(wěn)定的壓力變化(斜坡法)可以得到更為準確的數(shù)據。這主要是因為試驗人員在使用傳統(tǒng)方法時需要確定系統(tǒng)何時穩(wěn)定。00LST由閥門的探針試驗確定(見附錄C),并在第5章中測量。GST是基于閥桿端部(通常是硬對于給定的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VST=LST,按公式(5)計算：dpum=1.2dp/(1-A/A?) 當VST=GST,按公式(6)計算： 力(p)等于0psi(OkPa壓力),記錄por。數(shù)據表4閥門標志：設定壓力[15.5℃(60F)]B=kPa(psi)探針試驗日期：最大有效行程=mm(in波紋管總成平均承載率=kPa/mm(psi/in)技術人員姓名：管內徑=_試驗音宋的間：KPa(p導氣孔測量管數(shù)據壓力℃入口壓力出口壓力℃△p通過閥門的壓降8建立相關性的推薦試驗使用試驗數(shù)據來預測閥門在非試驗條件下的性能需要建立數(shù)學模型或相關性。本文件規(guī)定了為提供建立數(shù)學模型所需的信息而進行試驗的類型和執(zhí)行這些試驗的方式。這些試驗的全部或部分數(shù)據可用于建立數(shù)學模型。以下是建立數(shù)學模型所需試驗數(shù)量的建議。8.2探針試驗第5章規(guī)定了確定閥門波紋管總成承載率(B)和閥門最大有效閥桿行程應遵循的方法。第5章還規(guī)定了試驗次數(shù)和進行試驗的調整壓力。第6章規(guī)定了確定閥門流量系數(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)應遵第6章中推薦了確定閥門整個工作范圍運行所需的試驗次數(shù)。如操作得當，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型氣體的數(shù)據。第7章規(guī)定了在設定壓力下得到閥門動態(tài)工作特性應遵循的方法。為了得到足夠的數(shù)據來建立數(shù)學模型，需要在不同設定壓力下進行額外試驗。第7章規(guī)定的試驗方法，應在至少三個調整壓力下進行試驗。其中兩個調整壓力為制造商推薦的最小和最大調整壓力，第三個調整壓力為中間壓力值。所選調整壓力至少相隔1379kPa(200psi)。例如，推薦在4137kPa(600psi)和12410kPa(1800psi)設定壓力下運行的閥門最好在4137kPa、8274kPa和12410kPa(600psi、1200psi和1800psi)設定壓力下進行試驗。8.5試驗數(shù)據使用前幾章中描述的試驗方法將得到足夠的數(shù)據來建立閥門數(shù)學模型，該模型可用于預測非試驗條件下的氣體通道直徑。附錄A和附錄B中給出了兩個示例模型。其他模型也可以使用，但在此不再贅述附錄A是一個簡化數(shù)學模型，它使用了由第5章和第6章收集的試驗數(shù)據。該模型對流動條件下的閥桿位置做了幾個假設，可能不適用于所有情況下的氣體通道預測。簡化數(shù)學模型不用根據第7章收集數(shù)據。如果從第7章收集數(shù)據，就可用于“修改”簡易數(shù)學模型，用來計算閥門內部出現(xiàn)的動態(tài)壓力，從而產生更精確的模型。使用第7章中的數(shù)據“修改”簡易數(shù)學模型的方法不在本文件范圍附錄B是使用了根據第7章收集的試驗數(shù)據的更為復雜的模型。它依賴于大量動態(tài)閥門試驗的統(tǒng)計建立相關關系。該模型無需使用根據第5章和第6章收集的數(shù)據。A.1簡化模型以下各條件中描述的是簡化的數(shù)學模型，并將使用第5章和第6章中收集的數(shù)據。該模型以下列假設為根據：a)假設在試驗裝置測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；計算得到的閥桿位置誤差量隨著孔徑尺寸的增加而增加。對于DN4.76mm(3in)或者更小的孔徑，流量預測的精確度在約±30%以內。該精確度僅對于DN25.4mm(1in)的IPO閥門的試驗值的修改簡易數(shù)學模型應包括從第7章中得到的數(shù)據，以便更準確地確定流動狀態(tài)下的閥桿的動態(tài)A.2確定閥桿位置在預期的井內壓力和溫度條件下，使用靜態(tài)力平衡方程來確定閥門的靜態(tài)閥桿位置。關于氮氣或 (A.1) (A.2)A.3確定C和X由C,與閥桿行程關系曲線，讀取A.2中計算的靜態(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取兩個計算結果之中較小者)R=k1.40如使用的是DN25.4mm(1in)的IPO閥門，閥孔為4.76mm(3/gin)在150F(65.5℃)下計算Bor可近似為如下：Bo=R·Z×(閥門深處的溫度+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)確定閥門是否處于臨界流量。如果x大于X,則閥門處于臨界流量，應使用X而非x計算流量。X=0.40,且實際壓力比為0.505。這大于X,因此，閥門處于臨界流量，應在方程中使用X。c)計算膨脹系數(shù)(K):Y=1-0.4/(3×1.3×1.4)=0d)計算天然氣在925psi和150F時的壓縮系數(shù)，或從圖表中得到。e)計算流量：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=充氮載荷閥孔全開包括CameoBK閥上的1560個數(shù)據點、CameoBK-1閥上的477個數(shù)據點、McMury-HughesJR-STD閥上的1112個數(shù)據點和Teledyne-MerlaNM-16R閥上的818個數(shù)據點。在CameoR-201.5in閥上又采集了2590個數(shù)據點，在McMury-HughesVR-STD和Teledyne-MerlaLN-20R上又采集(變閥孔截面流動)亞臨界流量次最大流量流動超最大流量流動RwTAan亞臨界流量圖B.3變閥孔截面流動狀態(tài)這兩種流量之間的區(qū)別由生產壓力低于臨界值βa(閥孔全開流量)或Ramm(變閥孔截面流量)的特性曲線左側決定。在閥孔全開流量中，曲線斜率為零，這意味著無論壓差通過降低生產壓力而增加多少，流量均不會改變。因此，在閥孔全開流量中，稱這種狀態(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，直至壓差過大時流量完全停止的極限。再次提到壓差而非生產