在天然氣接收站槽車充裝區，通過流量調節閥調節流量將天然氣送入槽車罐內。實際應用中經常發現在LNG充裝過程中，調節閥會發生一定程度的振動和噪音。當振動在允許范圍內不會對槽車裝車系統造成影響。但調節閥長期振動會對閥體密封產生影響，嚴重時形成安全隱患。分析調節閥振動的原因，探索降低調節閥振動的辦法，對保證槽車撬平穩裝車具有實際意義。

1 槽車充裝過程及閥門振動的產生

圖1 槽車LNG充裝簡圖

     在前期準備工作（如設備外觀有無缺陷，安全裝置和附件是否齊全、靈敏；車罐內溫度和壓力是否正常等）均已完成的情況下，方可進行氣相臂、液相臂的連接。先進行氣相臂的連接，并進行氮氣吹掃。再進行液相臂連接，并進行氮氣吹掃。液相臂、氣相臂和槽車連接好之后，系統提示具備啟動條件，此時打開槽車的進液閥和液相臂的進液閥進行LNG裝車。槽車裝車過程中發現，氣瓶汽化器緩沖罐調節閥出現不規律的振動和噪音。在充裝LNG初期，調節閥出現不規則的喘聲，時斷時續，間隔約2~7s，同時閥體出現輕微抖動。在充裝到約一半時，閥門出現了長時間的蜂鳴聲，時間持續約30s。嚴重時閥體出現較大振動，并伴隨著持續時間較長的短促蜂鳴聲。調節閥的嚴重振動對閥門密封性、使用壽命均有較大程度影響。

LNG是低溫易燃易爆流體，調節閥的更換比常規管道調節閥的更換要求更復雜、安全性要求更高、成本也更高。

通常低溫管道閥門振動會產生如下問題：

（1）閥門關閉不嚴，閥門開度和實際開度產生差異，出現內漏；

（2）閥門出現外漏，造成設備停車；

（3）閥門振動與裝車撬產生共振，發生安全事故。

2 閥門振動原因分析

槽車裝車區的整個系統采用自動化控制。儀表自動控制的基本原理見圖2。在槽車區，控制對象為LNG充裝的質量流速，執行機構為流量調節閥，其結構見圖3，測量元件是科里奧利質量流量計。閥門振動的基本原因，是流過閥體的LNG流速不斷變化，閥門來回動作，LNG形成時刻變化的湍流漩渦并和閥體及管體產生非周期性沖擊形成的。同時LNG流速不斷變化，造成流體內摩擦加劇。

在充裝LNG過程中，為防止槽車罐體溫度過高，形成大量的蒸發氣（BOG），一般裝車初期先小流量預冷槽車罐體，預冷過程中充裝的LNG以槽車預設裝載總量的10%為基準，再以正常流速給槽車充裝LNG，最后減速裝車，直至達到槽車預設的裝載量。控制器設定的裝車速度隨時間變化，如圖4。從圖4可看到，裝車過程中實際流速值與設定流速值產生了很大差別，尤其是預冷過程，有時甚至在恢復到正常操作速度過程中實際流速與設定的流速值之間也會產生較大差異。實際流量和設定流量值的差異，增加了LNG充裝過程中流量的不穩定性和閥門動作的次數。本文中未考慮LNG槽車首次充裝時罐體的氮氣置換后的預冷情況，僅考慮LNG槽車正常卸掉LNG后再次充裝LNG的情況。

根據流體力學基本原理，結合自動控制理論，實際流速與設定流速產生差異的原因可從干擾因素和控制器控制方式兩個方面進行分析。