1 引言
成品油资源是保证和促进国民经济可持续、稳定、快速发展的重要能源。成品油供应稳定,对促进管道沿线地区经济发展方面发挥了积极作用。成品油管道主要是将炼油产品运输到管道沿线的主要城市。目前,成品油管道大多采用室温封闭运输方式,为城市提供稳定的成品油。对于封闭的输送管道,调节阀用于实现管道进出站压力和管道压力波的自动调节,各站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和安全,因此合理选择调节阀非常重要。调节阀的选择包括调节阀本体和执行机构的选择。以下是对成品油管道调节阀执行机构的选择分析,并阐述了调节阀的实际使用情况。
2 压力调节系统
压力调节系统用于实现管道进出口压力和管道压力波的自动调节,确保成品油管道的安全稳定运行。目前,成品油管道压力调节系统主要包括出口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
出口压力调节系统用于控制泵站进口输油泵的液体压力不低于泵允许的最低吸入压力,出口压力不高于输油管道的最高允许操作压力;当输油管道发生水击时,通过提前改变泵站的出口压力设定值来控制水击。
目前,成品油管道采用调节阀节流,实现管道出口压力的自动调节。出口调节系统主要包括调节阀、截止阀、出口压力、流量检测仪表、泵入口汇管压力检测仪表等。根据出口流量大、调节阀压差小的特点,出口调节阀多采用球阀。
2.2 下载压力调节系统
下载压力调节系统用于控制各输送站下载成品油进入罐的压力调节。当下载站需要下载成品油时,通过调整进入罐的压力,将压力降低到生产设施的压力范围系统设施的安全。
目前,成品油管道下载压力调节系统采用调节阀自动调节下载压力。下载压力调节系统包括调节阀、截止阀、下载流量检测仪、下载压力检测仪等。根据下载流量小、压差大的工艺特点,下载调节阀采用直接行程阀。
3 调节阀执行机构类型
调节阀由阀体和执行机构组成。执行机构是调节阀体的动力部分。通常,为了实现调节阀的精确控制,还配备了阀门定位器。执行机构按其能源形式可分为三类:气动、电动和电液联动。以下是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
气动执行机构以压缩空气为工作介质传递动力,采用电气转换器控制调节阀。结构原理图如图1所示。
图1
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3.1.2 电动执行机构
电动执行机构是以交流伺服电机为驱动装置的伺服机构,配备位置定位器控制调节阀。结构原理图如图2所示。
图2 电动执行机构原理图
3.1.3 电液联动执行机构
电液联动执行机构以液压油为动力源,实现阀门的预定动作。电液联动执行机构通过电液伺服阀将小电控信号放大到大功率液压能输出。结构原理图如图3所示。
图3 电液联动执行机构原理图
3.2 执行机构的特点
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,更干净。其最大的特点是安全性高,具有防火防爆的优点。因此,它具有很高的成本性能。
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。
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3.2.2 电动执行机构
电机执行机构具有输出功率大、稳定性高、控制精度高的特点。以电能为动力,现场容易获得。
电动执行机构结构复杂,故障率高于气动执行机构,需要专业人员进行操作和维护。电动执行机构接受电信号,容易出现电火灾问题,安全性能差,防护防爆要求高。
3.2.3 电液联动执行机构
电液联动执行机构具有输出功率大、稳定性高、响应速度快、控制精度高的特点。它以液压油为动力,液体具有不可压缩的特点,因此电液联动执行机构具有较高的抗偏移性和调节稳定性。电液联动执行机构为机电一体化结构,因此执行机构和调整机构为统一整体,防爆性能好。
电液联动执行机构体积大、重量高的缺点。其运行需要液压油和油管,结构复杂,成本高。
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,需要配备供气系统。供气系统包括空气压缩机、干燥机、过滤器、储气罐等设施,需要增加建设项目的土地利用和投资。因此,成品油管道调节阀不采用气动执行机构。电液联动执行机构有各自的优缺点。电液联动执行机构的成本高于电动执行机构,但根据出口调节阀的快速稳定调节要求,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
下载压力调节的目的是实现下载油罐的稳定运行,确保调节阀后的测量和储罐设施的安全。下载压力调节对稳定性要求高,时间要求不高。目前,直接行程阀作为下载调节阀,阀门直径相对较小,对执行机构的功率要求不高。
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可以满足下载压力调节的功能。由于电液联动执行机构的价格较高,电动执行机构的性价比较高。
5 应用
目前,液动执行机构和电动执行机构已应用于成品油管道。调节阀执行机构的选择满足了调节阀的功能需求,确保了成品油管道的稳定运行和输油设备和管道的安全。
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