成品油管道調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及應(yīng)用
成品油管道的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括出站壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和下載壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。為確保成品油管道在設(shè)計(jì)的壓力下平穩(wěn)運(yùn)行，采用調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)常溫密閉管道的壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥確定了，選擇性價(jià)比高的執(zhí)行機(jī)構(gòu)至關(guān)重要。文章闡述了管道壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成，介紹了調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理及各自的特點(diǎn)，并針對(duì)兩種不同使用位置的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行功能分析和選型。經(jīng)分析比較，出站調(diào)節(jié)閥采用電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、下載調(diào)節(jié)閥采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有較高的性價(jià)比。目前這兩種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥已成功應(yīng)用于成品油管道，確保了管道安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
1、引言
成品油資源是保證和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展的重要能源。穩(wěn)定的成品油供應(yīng)，對(duì)管道沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極促進(jìn)作用。成品油管道主要是將煉油產(chǎn)品輸送至管道沿線各大城市。目前成品油管道大都采用常溫密閉輸送方式，為各城市提供穩(wěn)定的成品油。對(duì)于密閉輸送管道，采用調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)管道進(jìn)出站壓力和管道壓力波的自動(dòng)調(diào)節(jié)，各站采用調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)成品油下載壓力調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥的設(shè)置直接影響長(zhǎng)輸管道的性能及安全，因此合理選擇調(diào)節(jié)閥至關(guān)重要。調(diào)節(jié)閥的選型包括調(diào)節(jié)閥本體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型。下面針對(duì)成品油管道調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型分析，并闡述調(diào)節(jié)閥實(shí)際使用情況。
2、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)用來實(shí)現(xiàn)管道進(jìn)出站壓力和管道壓力波的自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保成品油管道安全平穩(wěn)運(yùn)行，目前成品油管道壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括出站壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和下載壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
2.1、出站壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
出站壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)用來控制泵站進(jìn)輸油泵的液體壓力不低于泵允許的最低吸入壓力，出站壓力不高于輸油管線的最高允許操作壓力;以及當(dāng)輸油管道發(fā)生水擊時(shí)，通過提前改變泵站的出站壓力設(shè)定值，達(dá)到控制水擊的作用。
目前成品油管道均采用調(diào)節(jié)閥節(jié)流方式實(shí)現(xiàn)管道出站壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)。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(cè)儀表、泵入口匯管壓力檢測(cè)儀表等。針對(duì)出站流量較大、調(diào)節(jié)閥壓差較小的特點(diǎn)，出站調(diào)節(jié)閥大都采用球閥。
2.2、下載壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
下載壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)用來控制各分輸站下載成品油進(jìn)罐的壓力調(diào)節(jié)。當(dāng)下載站需要下載成品油時(shí)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)罐壓力，使壓力降低到生產(chǎn)設(shè)施所承受壓力范圍之內(nèi)，確保下載計(jì)量、儲(chǔ)罐等系統(tǒng)設(shè)施的安全。
目前成品油管道下載壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)下載壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)。下載壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)閥、截止閥、下載流量檢測(cè)儀表、下載壓力檢測(cè)儀表等。針對(duì)下載流量較小、大壓差的工藝特點(diǎn)，下載調(diào)節(jié)閥采用直行程閥。
3、調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型
調(diào)節(jié)閥由閥體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥閥體的動(dòng)力部分，通常為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的精確控制，還配有閥門定位器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照其能源形式可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)、電液聯(lián)動(dòng)三大類，下面分別論述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理和特點(diǎn)。
3.1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理
3.1.1、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力，采用電氣轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的控制。結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。
圖1 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理圖
3.1.2、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以交流伺服電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的位置伺服機(jī)構(gòu)，并配有位置定位器實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的控制。結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。
圖2 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理圖
3.1.3、電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以液壓油為動(dòng)力源來實(shí)現(xiàn)閥門的預(yù)定動(dòng)作。電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是通過電液伺服閥將小的電控制信號(hào)放大為功率較大的液壓能量輸出。結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示。
圖3 電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理圖
3.2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)
3.2.1、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、響應(yīng)速度快、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。它以空氣為介質(zhì)，更具有清潔性。它最大的特點(diǎn)在于它的高安全性，具有防火和防爆的優(yōu)點(diǎn)。因此具有很高的性價(jià)比。
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以壓縮氣體為驅(qū)動(dòng)方式的，由于氣體具有可壓縮性，因此它的抗偏移能力差、工作穩(wěn)定性差，控制精度低。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須附加閥門定位器，才能實(shí)現(xiàn)閥門的調(diào)節(jié)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還需要有穩(wěn)定的氣源，這就需要配套建設(shè)氣源站，相應(yīng)增加建設(shè)費(fèi)用。
3.2.2、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有輸出動(dòng)力較大、穩(wěn)定性較高、控制精度高等特點(diǎn)。它是以電能為動(dòng)力，現(xiàn)場(chǎng)容易獲取。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其故障率要高于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其操作和維護(hù)需要專業(yè)人士完成。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受的是電信號(hào)，電打火容易出現(xiàn)問題，因此其安全性能要差些，對(duì)防護(hù)防爆的要求較高。
3.2.3、電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有輸出動(dòng)力大、穩(wěn)定性高、響應(yīng)速度快、控制精度高等特點(diǎn)。它是以液壓油作為動(dòng)力的，液體具有不可壓縮的特點(diǎn)，因此電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有很高的抗偏移能力和調(diào)節(jié)穩(wěn)定性。電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為統(tǒng)一整體，因此防爆防護(hù)性能好。電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積比較大、重量比較高的缺點(diǎn)。它的運(yùn)行需要液壓油和油管路，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。
4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型
成品油管道壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括輸油泵站的出站壓力調(diào)節(jié)和下載站的下載壓力調(diào)節(jié)。目前采用調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。兩種調(diào)節(jié)的作用和用途各不相同，因此采用的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)不同。不同結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥和不同的作用要求，確定調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要合理選擇。
4.1、出站調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型
出站壓力調(diào)節(jié)目的是實(shí)現(xiàn)管道壓力波的自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保輸油管道的平穩(wěn)運(yùn)行。出站壓力調(diào)節(jié)要求調(diào)節(jié)閥動(dòng)作快，穩(wěn)定性高，這樣才能實(shí)現(xiàn)管道的壓力波變動(dòng)時(shí)的快速調(diào)節(jié)，保證管道的穩(wěn)定運(yùn)行。目前均采用球閥作為出站調(diào)節(jié)閥，閥門口徑比較大，因此需要大動(dòng)力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥需要提供氣源，這就需要配備供氣系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)包括空壓機(jī)、干燥機(jī)、過濾器、儲(chǔ)氣罐等設(shè)施，需要增加建設(shè)項(xiàng)目的用地和投資。因此成品油管道調(diào)節(jié)閥不采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動(dòng)和電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)費(fèi)用比電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)高，但是基于出站調(diào)節(jié)閥的快速穩(wěn)定的調(diào)節(jié)要求，采用電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有較高的性價(jià)比。
4.2、下載調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型
下載壓力調(diào)節(jié)目的是實(shí)現(xiàn)下載進(jìn)罐油品的穩(wěn)定運(yùn)行，確保調(diào)節(jié)閥后的計(jì)量和儲(chǔ)罐設(shè)施的安全。下載壓力調(diào)節(jié)對(duì)穩(wěn)定性要求較高，對(duì)時(shí)間要求沒有出站調(diào)節(jié)的要求高。目前均采用直行程閥門作為下載調(diào)節(jié)閥，閥門口徑比較小，因此對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力要求不高。
由于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要建立供氣系統(tǒng)，因此不考慮使用。電動(dòng)和電液聯(lián)動(dòng)比較，都能夠滿足下載壓力調(diào)節(jié)的功能。由于電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格較高，因此采用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)據(jù)較高的性價(jià)比。
5、應(yīng)用
目前成品油管道出站調(diào)節(jié)閥選用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和下載調(diào)節(jié)閥選用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案已經(jīng)應(yīng)用于成品油管道。調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型滿足的調(diào)節(jié)閥的作用需要，確保了成品油管道的穩(wěn)定運(yùn)行和輸油設(shè)備及管道的安全。
