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应用在原油管道上的气动调节阀

原油长输管道主要是将油田或者码头的原油输送至炼化企业,为炼化企业提供炼油原材料。目前,长输管道大都采用密闭常温输送或者密闭加热输送工艺,为炼厂提供稳定的原油。对于密闭输送管道,常采用MOKVELD气动调节阀来实现管道进出站压力和管道压力波的自动调节。常规的气动调节阀执行机构采用气开或者气关的安全;つJ。由于原油管道输油工艺的特殊性,要求调节阀出现故障时应处于保位状态。

    1 出站压力调节系统

    原油管道的出站调节系统主要包括调节阀、截止阀、出站压力流量检测仪表以及泵入口汇管压力检测仪表等。系统中所有检测参数上传至站控制系统和调度中心,并在其工作站进行显示和控制等。调节阀作为调节系统的执行终端,接收调度中心和工作站控制系统的控制命令,实现管道的进出站压力自动调节,同时参与到全线的水击超前;は低持。输油站场调节阀采用MOKVELD气动调节阀,并设置独立的供气系统为其提供气源。

    2 调节系统控制原理

    2.1 调节阀控制原理

    MOKVELD气动调节阀是轴流式活塞型阀门,活塞在阀体内水平运动;钊üЦ丝刂苹钊怂皆硕,实现阀门的开关动作。调节阀采用了带有电气定位器的双作用执行机构,独立的供气系统为执行机构提供气源。电气定位器将站控制系统提供的4~20mA电流信号转换为0.02~0.1MPa的标准气压信号。气压信号控制气动放大器的进气或者排气,气动放大器与执行机构的气缸相连。此时,若气缸下路进气,则上路排气,阀杆向上移动,阀门打开;反之,阀杆下移,阀门关闭。阀门到达与控制信号相对应的阀位后,定位器的两路气压输出达到平衡,气动放大器不再进气或排气,阀门停止移动。执行机构气缸内气体变化,从而推动阀杆上下移动,并带动活塞杆左右移动,使阀门在全行程上移动。调节阀控制原理图如图1所示。

图1 调节阀控制原理图

    2.2 电气定位器控制原理

    FISHERDVC6010电气定位器是基于微处理器将电信号转换成气动信号的仪表。微处理器将给定值与阀门形成的反馈值进行比较,当出现偏差时,微处理器依据偏差的大小和方向输出一个驱动信号。该驱动信号通过电气(I/P)转换器,将电信号转换成气动信号,再通过气动放大器放大,按照位置方向输出给气动执行机构。执行机构依据接收的信号A或者信号B进行上下移动,从而使阀门开度在全行程上进行移动。电气定位器控制原理图如图2所示。

图2 电气定位器控制原理图

    3 现有调节阀安全模式

    3.1 方案分析

    气动调节阀实现了出站压力的调节控制,电气定位器能够使其在全行程上进行移动。执行机构可以连续地做增压或者减压的调整,以达到较好的控制效果。但调节阀执行机构存在故障状态下安全模式选择的问题。安全模式的选择首先要保证生产的安全性,其次是生产的连续性。由于长输管道的特殊性,要求当调节阀出现故障时,调节阀处于保位状态。

    3.2 保位措施

    调节阀的故障状态有断气、断电和断信号三类。

    在断气故障状态,连接到液压单元的气压信号中断,液压单元的内部液压油路被关闭。由于液体是不可以压缩的,液压缸内的阀杆无法移动,因此执行机构被锁定,实现保位功能。由于供气管线安装有压力变送器,当调节阀出现断气故障时,站控制系统发出气源压力低报警信号,提醒工作人员及时处理并检查调节阀状态信息。

    在断电故障状态,由于控制系统电源采用在线式不间断电源(UPS)供电,且后备电池时间为2h,因此调节阀不考虑断电时的保位措施。

    在断信号故障状态,DVC6010无法切断液压单元的气压信号,因此无法实现保位功能。

    4 改造后调节阀安全模式

    针对断信号故障状态下无法实现保位功能的问题,对调节阀执行机构进行改造。在电气定位器和执行机构之间加装电磁阀,控制室增加信号;つ?,实现调节阀断信号保位功能。改造后调节阀控制原理图如图3所示。

图3 改造后调节阀控制原理图

    正常状态下,电磁阀处于?刺。将定位器输出的信号A和信号B与气源压力进行比对,并由气动放大器将差值信号附加在膜盒的两侧,从而推动阀杆上下动作,使膜盒上下压力达到平衡。当出站压力、进泵汇管压力出现波动时,由调节阀阀杆带动活塞杆动作,使调节阀处于平衡状态,确保出站压力控制在设定值。

    当出现断信号故障时,信号;つ?榧觳獾娇刂菩藕胖卸,则立刻停止对电磁阀供电,电磁阀掉电自动关闭,切断液压单元的气压信号,从而使液压单元的内部液压油路关闭。

    5 安装调试及应用

    安装完成后,首先对调节阀原有的开阀、关阀、调节功能进行测试,通过调节参数值,设定其性能,使其与改装前保持一致,实现调节功能。其次,测试其断气保位功能。最后,测试其断信号保位功能:通过系统软件屏蔽信号进行测试,此时电磁阀关闭,调节阀停止动作,上位机显示调节阀开度不变;解除屏蔽后,电磁阀打开,调节阀正常工作。同时,通过解除信号线进行测试,同样电磁阀关闭,调节阀停止动作,上位机显示调节阀开度不变;接通信号线后,电磁阀打开,调节阀正常工作。

    6 结束语

    本文提出了一套对调节阀增加电磁阀和信号;つ?榈纳杓品桨,实现了调节阀的故障保位功能。目前已完成对输油站场调节阀的改造,并已成功应用于原油管道进出站调节系统。实际应用证明,对于密闭输送管道,调节阀的保位功能切实保障了原油的顺利输送,确保下游设备和管道的安全

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