成品油管道调节阀执行机构的选型及应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中石化管道储运公司华东管道设计研究院 作者:杨齐

  成品油管道的压力调节系统主要包括出站压力调节系统和下载压力调节系统。为确保成品油管道在设计的压力下平稳运行,采用调节阀实现常温密闭管道的压力自动调节。调节阀确定了,选择性价比高的执行机构至关重要。文章阐述了管道压力调节系统的组成,介绍了调节阀执行机构的工作原理及各自的特点,并针对两种不同使用位置的调节阀进行功能分析和选型。经分析比较,出站调节阀采用电液联动执行机构、下载调节阀采用电动执行机构具有较高的性价比。目前这两种执行机构的调节阀已成功应用于成品油管道,确保了管道安全平稳的运行。

1、引言

  成品油资源是保证和促进国民经济持续、稳定、快速发展的重要能源。稳定的成品油供应,对管道沿线地区的经济发展起到积极促进作用。成品油管道主要是将炼油产品输送至管道沿线各大城市。目前成品油管道大都采用常温密闭输送方式,为各城市提供稳定的成品油。对于密闭输送管道,采用调节阀实现管道进出站压力和管道压力波的自动调节,各站采用调节阀实现成品油下载压力调节。调节阀的设置直接影响长输管道的性能及安全,因此合理选择调节阀至关重要。调节阀的选型包括调节阀本体和执行机构的选型。下面针对成品油管道调节阀的执行机构进行选型分析,并阐述调节阀实际使用情况。

2、压力调节系统

  压力调节系统用来实现管道进出站压力和管道压力波的自动调节,确保成品油管道安全平稳运行,目前成品油管道压力调节系统主要包括出站压力调节系统和下载压力调节系统。

  2.1、出站压力调节系统

  出站压力调节系统用来控制泵站进输油泵的液体压力不低于泵允许的最低吸入压力,出站压力不高于输油管线的最高允许操作压力;以及当输油管道发生水击时,通过提前改变泵站的出站压力设定值,达到控制水击的作用。

  目前成品油管道均采用调节阀节流方式实现管道出站压力自动调节。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、泵入口汇管压力检测仪表等。针对出站流量较大、调节阀压差较小的特点,出站调节阀大都采用球阀

  2.2、下载压力调节系统

  下载压力调节系统用来控制各分输站下载成品油进罐的压力调节。当下载站需要下载成品油时,通过调节进罐压力,使压力降低到生产设施所承受压力范围之内,确保下载计量、储罐等系统设施的安全。

  目前成品油管道下载压力调节系统采用调节阀实现下载压力自动调节。下载压力调节系统包括调节阀、截止阀、下载流量检测仪表、下载压力检测仪表等。针对下载流量较小、大压差的工艺特点,下载调节阀采用直行程阀。

3、调节阀执行机构类型

  调节阀由阀体和执行机构两部分组成,执行机构是调节阀阀体的动力部分,通常为了实现调节阀的精确控制,还配有阀门定位器。执行机构按照其能源形式可以分为气动、电动、电液联动三大类,下面分别论述执行机构的原理和特点。

  3.1、执行机构工作原理

  3.1.1、气动执行机构

  气动执行机构是以压缩空气为工作介质来传递动力,采用电气转换器实现调节阀的控制。结构原理图如图1所示。

气动执行机构原理图

图1 气动执行机构原理图

  3.1.2、电动执行机构

  电动执行机构是以交流伺服电动机为驱动装置的位置伺服机构,并配有位置定位器实现调节阀的控制。结构原理图如图2所示。

电动执行机构原理图

图2 电动执行机构原理图

  3.1.3、电液联动执行机构

  电液联动执行机构是以液压油为动力源来实现阀门的预定动作。电液联动执行机构是通过电液伺服阀将小的电控制信号放大为功率较大的液压能量输出。结构原理图如图3所示。

电液联动执行机构原理图

图3 电液联动执行机构原理图

  3.2、执行机构特点

  3.2.1、气动执行机构

  气动执行机构具有结构简单、体积小、响应速度快、操作方便、维护简单等特点。它以空气为介质,更具有清洁性。它最大的特点在于它的高安全性,具有防火和防爆的优点。因此具有很高的性价比。

  气动执行机构是以压缩气体为驱动方式的,由于气体具有可压缩性,因此它的抗偏移能力差、工作稳定性差,控制精度低。气动执行机构必须附加阀门定位器,才能实现阀门的调节。气动执行机构还需要有稳定的气源,这就需要配套建设气源站,相应增加建设费用。

  3.2.2、电动执行机构

  电动机执行机构具有输出动力较大、稳定性较高、控制精度高等特点。它是以电能为动力,现场容易获取。

  电动执行机构的结构复杂,其故障率要高于气动执行机构,其操作和维护需要专业人士完成。电动执行机构接受的是电信号,电打火容易出现问题,因此其安全性能要差些,对防护防爆的要求较高。

  3.2.3、电液联动执行机构

  电液联动执行机构具有输出动力大、稳定性高、响应速度快、控制精度高等特点。它是以液压油作为动力的,液体具有不可压缩的特点,因此电液联动执行机构具有很高的抗偏移能力和调节稳定性。电液联动执行机构为机电一体化结构,因此执行机构和调节机构为统一整体,因此防爆防护性能好。电液联动执行机构的体积比较大、重量比较高的缺点。它的运行需要液压油和油管路,因此结构复杂,造价较高。

4、执行机构选型

  成品油管道压力调节系统主要包括输油泵站的出站压力调节和下载站的下载压力调节。目前采用调节阀实现压力调节。两种调节的作用和用途各不相同,因此采用的调节阀结构不同。不同结构的调节阀和不同的作用要求,确定调节阀的执行机构要合理选择。

  4.1、出站调节阀执行机构选型

  出站压力调节目的是实现管道压力波的自动调节,确保输油管道的平稳运行。出站压力调节要求调节阀动作快,稳定性高,这样才能实现管道的压力波变动时的快速调节,保证管道的稳定运行。目前均采用球阀作为出站调节阀,阀门口径比较大,因此需要大动力的执行机构才能实现快速调节。

  气动调节阀需要提供气源,这就需要配备供气系统,供气系统包括空压机、干燥机、过滤器、储气罐等设施,需要增加建设项目的用地和投资。因此成品油管道调节阀不采用气动执行机构。电动和电液联动执行机构有各自的优缺点,电液联动执行机构费用比电动执行机构高,但是基于出站调节阀的快速稳定的调节要求,采用电液联动执行机构具有较高的性价比。

  4.2、下载调节阀执行机构选型

  下载压力调节目的是实现下载进罐油品的稳定运行,确保调节阀后的计量和储罐设施的安全。下载压力调节对稳定性要求较高,对时间要求没有出站调节的要求高。目前均采用直行程阀门作为下载调节阀,阀门口径比较小,因此对执行机构的动力要求不高。

  由于气动执行机构需要建立供气系统,因此不考虑使用。电动和电液联动比较,都能够满足下载压力调节的功能。由于电液联动执行机构价格较高,因此采用电动执行机构据较高的性价比。

5、应用

  目前成品油管道出站调节阀选用液动执行机构和下载调节阀选用电动执行机构的方案已经应用于成品油管道。调节阀执行机构的选型满足的调节阀的作用需要,确保了成品油管道的稳定运行和输油设备及管道的安全。

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