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氣動調(diào)節(jié)閥保位系統(tǒng)在原油管道上如何應(yīng)用

發(fā)布時間:2019-09-02 瀏覽量:2163

    0 引言

    原油長輸管道主要是將油田或者碼頭的原油輸送至煉化企業(yè),為煉化企業(yè)提供煉油原材料。目前,長輸管道大都采用密閉常溫輸送或者密閉加熱輸送工藝,為煉廠提供穩(wěn)定的原油。對于密閉輸送管道,常采用MOKVELD氣動調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)管道進出站壓力和管道壓力波的自動調(diào)節(jié)。常規(guī)的氣動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)采用氣開或者氣關(guān)的安全保護模式。由于原油管道輸油工藝的特殊性,要求調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障時應(yīng)處于保位狀態(tài)。

    1 出站壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

    原油管道的出站調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括調(diào)節(jié)閥、截止閥、出站壓力流量檢測儀表以及泵入口匯管壓力檢測儀表等。系統(tǒng)中所有檢測參數(shù)上傳至站控制系統(tǒng)和調(diào)度中心,并在其工作站進行顯示和控制等。調(diào)節(jié)閥作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行終端,接收調(diào)度中心和工作站控制系統(tǒng)的控制命令,實現(xiàn)管道的進出站壓力自動調(diào)節(jié),同時參與到全線的水擊超前保護系統(tǒng)中。輸油站場調(diào)節(jié)閥采用MOKVELD氣動調(diào)節(jié)閥,并設(shè)置獨立的供氣系統(tǒng)為其提供氣源。

    2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制原理

    2.1 調(diào)節(jié)閥控制原理

    MOKVELD氣動調(diào)節(jié)閥是軸流式活塞型閥門,活塞在閥體內(nèi)水平運動。活塞通過閥桿控制活塞桿水平運動,實現(xiàn)閥門的開關(guān)動作。調(diào)節(jié)閥采用了帶有電氣定位器的雙作用執(zhí)行機構(gòu),獨立的供氣系統(tǒng)為執(zhí)行機構(gòu)提供氣源。電氣定位器將站控制系統(tǒng)提供的4~20mA電流信號轉(zhuǎn)換為0.02~0.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號。氣壓信號控制氣動放大器的進氣或者排氣,氣動放大器與執(zhí)行機構(gòu)的氣缸相連。此時,若氣缸下路進氣,則上路排氣,閥桿向上移動,閥門打開;反之,閥桿下移,閥門關(guān)閉。閥門到達與控制信號相對應(yīng)的閥位后,定位器的兩路氣壓輸出達到平衡,氣動放大器不再進氣或排氣,閥門停止移動。執(zhí)行機構(gòu)氣缸內(nèi)氣體變化,從而推動閥桿上下移動,并帶動活塞桿左右移動,使閥門在全行程上移動。調(diào)節(jié)閥控制原理圖如圖1所示。

                                                                  圖1 調(diào)節(jié)閥控制原理圖


    2.2 電氣定位器控制原理

    FISHERDVC6010電氣定位器是基于微處理器將電信號轉(zhuǎn)換成氣動信號的儀表。微處理器將給定值與閥門形成的反饋值進行比較,當(dāng)出現(xiàn)偏差時,微處理器依據(jù)偏差的大小和方向輸出一個驅(qū)動信號。該驅(qū)動信號通過電氣(I/P)轉(zhuǎn)換器,將電信號轉(zhuǎn)換成氣動信號,再通過氣動放大器放大,按照位置方向輸出給氣動執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)依據(jù)接收的信號A或者信號B進行上下移動,從而使閥門開度在全行程上進行移動。電氣定位器控制原理圖如圖2所示。

圖2 電氣定位器控制原理圖

    3 現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥安全模式

    3.1 方案分析

    氣動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)了出站壓力的調(diào)節(jié)控制,電氣定位器能夠使其在全行程上進行移動。執(zhí)行機構(gòu)可以連續(xù)地做增壓或者減壓的調(diào)整,以達到較好的控制效果。但調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)存在故障狀態(tài)下安全模式選擇的問題。安全模式的選擇首先要保證生產(chǎn)的安全性,其次是生產(chǎn)的連續(xù)性。由于長輸管道的特殊性,要求當(dāng)調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障時,調(diào)節(jié)閥處于保位狀態(tài)。

    3.2 保位措施

    調(diào)節(jié)閥的故障狀態(tài)有斷氣、斷電和斷信號三類。

    在斷氣故障狀態(tài),連接到液壓單元的氣壓信號中斷,液壓單元的內(nèi)部液壓油路被關(guān)閉。由于液體是不可以壓縮的,液壓缸內(nèi)的閥桿無法移動,因此執(zhí)行機構(gòu)被鎖定,實現(xiàn)保位功能。由于供氣管線安裝有壓力變送器,當(dāng)調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)斷氣故障時,站控制系統(tǒng)發(fā)出氣源壓力低報警信號,提醒工作人員及時處理并檢查調(diào)節(jié)閥狀態(tài)信息。

    在斷電故障狀態(tài),由于控制系統(tǒng)電源采用在線式不間斷電源(UPS)供電,且后備電池時間為2h,因此調(diào)節(jié)閥不考慮斷電時的保位措施。

    在斷信號故障狀態(tài),DVC6010無法切斷液壓單元的氣壓信號,因此無法實現(xiàn)保位功能。

    4 改造后調(diào)節(jié)閥安全模式

    針對斷信號故障狀態(tài)下無法實現(xiàn)保位功能的問題,對調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)進行改造。在電氣定位器和執(zhí)行機構(gòu)之間加裝電磁閥,控制室增加信號保護模塊,實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥斷信號保位功能。改造后調(diào)節(jié)閥控制原理圖如圖3所示。

圖3 改造后調(diào)節(jié)閥控制原理圖

    正常狀態(tài)下,電磁閥處于常開狀態(tài)。將定位器輸出的信號A和信號B與氣源壓力進行比對,并由氣動放大器將差值信號附加在膜盒的兩側(cè),從而推動閥桿上下動作,使膜盒上下壓力達到平衡。當(dāng)出站壓力、進泵匯管壓力出現(xiàn)波動時,由調(diào)節(jié)閥閥桿帶動活塞桿動作,使調(diào)節(jié)閥處于平衡狀態(tài),確保出站壓力控制在設(shè)定值。

    當(dāng)出現(xiàn)斷信號故障時,信號保護模塊檢測到控制信號中斷,則立刻停止對電磁閥供電,電磁閥掉電自動關(guān)閉,切斷液壓單元的氣壓信號,從而使液壓單元的內(nèi)部液壓油路關(guān)閉。

    5 安裝調(diào)試及應(yīng)用

    安裝完成后,首先對調(diào)節(jié)閥原有的開閥、關(guān)閥、調(diào)節(jié)功能進行測試,通過調(diào)節(jié)參數(shù)值,設(shè)定其性能,使其與改裝前保持一致,實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。其次,測試其斷氣保位功能。最后,測試其斷信號保位功能:通過系統(tǒng)軟件屏蔽信號進行測試,此時電磁閥關(guān)閉,調(diào)節(jié)閥停止動作,上位機顯示調(diào)節(jié)閥開度不變;解除屏蔽后,電磁閥打開,調(diào)節(jié)閥正常工作。同時,通過解除信號線進行測試,同樣電磁閥關(guān)閉,調(diào)節(jié)閥停止動作,上位機顯示調(diào)節(jié)閥開度不變;接通信號線后,電磁閥打開,調(diào)節(jié)閥正常工作。

    6 結(jié)束語

    本文提出了一套對調(diào)節(jié)閥增加電磁閥和信號保護模塊的設(shè)計方案,實現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥的故障保位功能。目前已完成對輸油站場調(diào)節(jié)閥的改造,并已成功應(yīng)用于原油管道進出站調(diào)節(jié)系統(tǒng)。實際應(yīng)用證明,對于密閉輸送管道,調(diào)節(jié)閥的保位功能切實保障了原油的順利輸送,確保下游設(shè)備和管道的安全。





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