针对天然气紧急截断阀开启时出现噪声、振动等问题,设计了一种天然气紧急截断阀控制器,通过控制器控制截断阀平稳开启。控制器包括主阀、二位四通阀和手动复位阀。建立了主阀芯的二阶微分方程以及二位四通阀与截断阀控制气缸的微分方程。分析了控制器主阀参数变化对截断阀控制气缸活塞位移阶跃响应性能的影响。分析表明:主阀芯阻尼增加,阶跃响应的超调量减小,振荡过程减缓;主阀芯质量增加,超调量下降,响应时间变慢;弹簧刚度增加,超调量增大,振荡过程加剧;主阀芯直径对阶跃响应影响不大。建立了控制器参数优化模型,使得截断阀控制气缸活塞的阶跃响应过程更加平稳。优化后的控制气缸位移阶跃响应超调量减小到0.6%,调节时间为0.03 s。最后通过试验验证了控制器的优化效果。

在长输管道天然气发生泄漏的情况下,天然气紧急截断阀能够实现可靠截断。利用AMESim液压仿真软件,对天然气紧急截断阀控制器的活塞控制阀门模型、二位四通连接阀门模型、手动复位阀门模型进行仿真,建立基于质量-弹簧-阻尼系统的二阶微分方程的数学模型,分析控制器阀芯位移动态响应特性。控制器在0.16 s之后达到稳定状态,切断整个系统的工作气路。最后进行了性能检测实验,实验结果与仿真实验过程一致。本研究为截断阀控制器的可靠性设计提供了理论基础。