為了使天津輸油處（以下簡稱天津）管道輸油工藝系統(tǒng)能夠適應(yīng)上述水力條件的變化，保證輸油過程的順利進(jìn)行，保護(hù)管道及其設(shè)備，必須實(shí)現(xiàn)管道壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)。因此，需要在管道上安裝調(diào)節(jié)閥，以實(shí)現(xiàn)壓力和流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
11 調(diào)節(jié)閥壓控制系統(tǒng)
天津22處采用MOKVELD軸流控制閥按功能分為三類：調(diào)壓進(jìn)罐閥、原油混比調(diào)節(jié)閥和出站調(diào)節(jié)閥。SCADA就系統(tǒng)控制而言，三者的共同點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)給定開度；區(qū)別在于參與PID自動(dòng)調(diào)節(jié)操作的參數(shù)不同。壓力調(diào)節(jié)進(jìn)口閥只需收集進(jìn)口壓力，原油混合比調(diào)節(jié)閥需收集閥前的瞬時(shí)流量。出口調(diào)節(jié)閥最為復(fù)雜。收集原油入口匯管壓力、出口壓力和出口流量三個(gè)參數(shù)。作者主要介紹了出口調(diào)節(jié)閥的壓力控制系統(tǒng)。
出站壓力調(diào)節(jié)閥位于輸油泵機(jī)組下游側(cè)，是實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)輸油的重要自動(dòng)調(diào)節(jié)和保護(hù)設(shè)備，主要有兩種調(diào)節(jié)方法。
1.1 出站調(diào)節(jié)閥PID自動(dòng)調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)閥由圖1調(diào)節(jié)SCADA根據(jù)系統(tǒng)中的控制原理，原油入口匯管壓力、出站壓力和出站流量分別與各自的設(shè)定值進(jìn)行比較PID調(diào)節(jié)器操作，選擇PID調(diào)節(jié)器輸出信號高選（三選一），此種調(diào)節(jié)方式簡單方便，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)安全，尤其當(dāng)通過PID調(diào)節(jié)器輸出信號的選擇使調(diào)節(jié)閥關(guān)閉小時(shí)，流量下降。因此，產(chǎn)生反向水擊波，以抵消上游站或下游站產(chǎn)生的正水擊波，防止水擊損壞管道。
1.2出站調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程手動(dòng)開啟
調(diào)度人員在HMI上位機(jī)將調(diào)節(jié)閥的手/自動(dòng)調(diào)節(jié)變?yōu)槭謩?dòng)調(diào)節(jié)，然后直接手動(dòng)輸入閥門開度操作閥門。這種調(diào)節(jié)功能對調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)要求很高。密切關(guān)注壓力曲線的穩(wěn)定性。一般開度設(shè)定值的增減不得超過10%。出站調(diào)節(jié)閥壓力控制系統(tǒng)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)如下：
a.調(diào)節(jié)閥操作前，供氣系統(tǒng)的壓力必須足夠(一般0.6MPa）；
b.自動(dòng)調(diào)節(jié)出站調(diào)節(jié)閥P、I、D調(diào)節(jié)因子的設(shè)置應(yīng)由工藝部門確定；
c.所有調(diào)節(jié)閥應(yīng)設(shè)置機(jī)械限位和軟限位，其中機(jī)械限位由工藝部門確定，調(diào)節(jié)閥制造商調(diào)整，軟限位一般略大于機(jī)械限位，由儀器自動(dòng)控制部門確認(rèn)。
圖1 調(diào)節(jié)閥在SCADA控制原理 在系統(tǒng)中
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2MOKVELD控制閥
2.1MOKVELD控制閥結(jié)構(gòu)
MOKVELD控制閥結(jié)構(gòu)如圖2所示，MOKVELD控制閥由閥體、閥體、閥桿、活塞、籠套和活塞桿組成。
圖2MOKVELD控制閥結(jié)構(gòu)圖
1———閥外體；2———閥內(nèi)體；3———閥桿；
4-活塞；5-籠套；6-活塞桿；
2.2MOKVELD控制閥特點(diǎn)
2.2.1 軸流設(shè)計(jì)
由于采用軸向?qū)ΨQ流道，消除了局部高速流量，減少了流量突變，最大限度地提高了單位直徑的循環(huán)能力，大大降低了噪聲和湍流的形成，有效地減少了對閥體和部件的侵蝕，平衡了活塞和閥芯的應(yīng)力。
2.2.2壓緊式密封
密封系統(tǒng)采用自緊壓力設(shè)計(jì)。閥門密封由兩個(gè)密封環(huán)和一個(gè)彈簧預(yù)緊組成。這種特殊的設(shè)計(jì)可以在上游流體壓力下壓縮閥門，從而達(dá)到很好的密封效果。
2.2.3完全壓力平衡
孔均勻分布在活塞的端面上，以平衡活塞的內(nèi)外壓力。左右運(yùn)動(dòng)與閥門兩端的壓力無關(guān)。快速運(yùn)動(dòng)的目的可以通過使用扭矩小的執(zhí)行結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
2.2.445°角正交嚙合
活塞上的活塞桿有45個(gè)°角嚙齒動(dòng)物，活塞桿由具有相同嚙齒動(dòng)物的閥桿操作。閥桿與活塞垂直正交，當(dāng)閥桿向上移動(dòng)時(shí)，閥門打開；相反，閥門關(guān)閉。
2.3MOKVELD控制閥的控制原理
MOKVELD控制閥由活塞式氣動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力源為工業(yè)儀表風(fēng)（即過濾、除水、干燥后符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的壓縮空氣）。SCADA系統(tǒng)HMI上位機(jī)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)4~200mA控制信號，定位器將電信號轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)信號，氣動(dòng)信號通過氣動(dòng)信號放大器進(jìn)入氣缸，活塞在氣壓下上下移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)閥內(nèi)活塞前后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥門開關(guān)控制。
液壓單元由氣壓控制，可鎖定氣動(dòng)執(zhí)行器活塞的運(yùn)動(dòng)。氣路閉鎖閥可鎖定氣動(dòng)執(zhí)行器活塞的運(yùn)動(dòng)。電磁閥由低信號保護(hù)模塊控制V電壓控制可以打開或關(guān)閉通向液壓單元和氣路閉鎖閥的氣壓信號，鎖定氣動(dòng)執(zhí)行器活塞的運(yùn)動(dòng)。閥位反饋模塊將閥門的行程HART信號轉(zhuǎn)換為4~20mA信號，傳送給SCADA系統(tǒng)，并在HMI開度值實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)上。
3 FISHER-DVC6010智能定位器
3.1 FISHER-DVC6010智能定位器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
FISHER-DVC6010智能定位器是一種支持HART協(xié)議可通過375手操作或PC機(jī)與AMSValveLink行程傳感器、電子模塊、I/P由轉(zhuǎn)換器和小型氣動(dòng)放大器組成，輸入信號為兩線系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增壓或減壓調(diào)整是連續(xù)的，因此可以達(dá)到良好的控制效果。定位器有一個(gè)氣源連接器，兩個(gè)輸出連接器，可以使用萬用表mV直接測量接線端子TEST 、TEST-測量的電壓值為電路電流值，便于檢測調(diào)節(jié)閥的實(shí)際閥位。安裝在氣動(dòng)直行機(jī)構(gòu)上的定位器用于天津。
3.2FISHER-DVC6010智能定位器工作原理
控制信號通過端子盒進(jìn)入電子模塊，經(jīng)微處理器處理后轉(zhuǎn)換為模擬信號I/P當(dāng)信號發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)換器I/P轉(zhuǎn)換器的線圈和電纜之間的磁吸引力發(fā)生了變化，從而改變了噴嘴擋板之間的距離，然后改變了噴嘴的背壓。背壓通過放大器放大到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變閥桿的位置。閥行程傳感器通過反饋桿感知桿的位置，并將該信號反饋給電子模塊進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)閥桿達(dá)到正確位置時(shí)，閥桿位置信號反饋到電子模塊，處理后I/P當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號穩(wěn)定時(shí)，噴嘴背壓也會(huì)穩(wěn)定，直到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出穩(wěn)定，閥桿位置不會(huì)改變。
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3.3 液壓單元
對調(diào)節(jié)閥的SCADA系統(tǒng)測試內(nèi)容中有一個(gè)三斷保位功能測試，具體步驟如下:
a.切斷氣源。當(dāng)控制系統(tǒng)氣源故障（氣體故障）時(shí)，氣動(dòng)保位閥自動(dòng)關(guān)閉，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動(dòng)控制閥的膜室內(nèi)。輸出信號壓力與控制閥產(chǎn)生的反力平衡，氣動(dòng)控制閥的閥位保持在故障位置。
b.斷電。當(dāng)控制系統(tǒng)電源故障（失電）時(shí)，失電（信號）比較器控制單電控制電磁閥的輸出電壓消失，電磁閥排空氣動(dòng)保位閥的膜室壓力，關(guān)閉氣動(dòng)保位閥并重復(fù)步驟a。
c.斷開信號。低信號保護(hù)模塊摩爾SPA檢測到電路電流小于32mA之后，斷開單電控電磁閥的電壓信號，重復(fù)步驟b。
液壓單元在DVC6010定位器的三斷保位功能起著關(guān)鍵作用。因此，如果發(fā)現(xiàn)三斷保位功能無法實(shí)現(xiàn)，可以初步判斷為液壓單元損壞。根據(jù)測試經(jīng)驗(yàn)，液壓油缺失或液壓鎖銹死亡可能導(dǎo)致三斷保位功能無法實(shí)現(xiàn)。如果液壓鎖生銹，可以用細(xì)砂紙打磨。如果生銹嚴(yán)重，只能更換液壓單元；如果液壓油缺失，應(yīng)補(bǔ)充。
專業(yè)人員使用補(bǔ)充液壓油MOKVELD液壓油為專用工具(注油泵、軟管、接頭)SHELL15#或其他具有相同性能指標(biāo)的品牌。液壓油補(bǔ)充操作步驟如下：
a.將閥門放在全關(guān)位置，切換到手動(dòng)操作狀態(tài)，防止遠(yuǎn)程控制信號干擾，并將氣壓鎖定到底，防止液壓單元鎖定，無法注油；
b.打開三個(gè)快速接頭上的保護(hù)帽，分別連接轉(zhuǎn)換接頭和軟管，氣缸下的一個(gè)需要注油泵；
c.操作注油泵，注入液壓油，觀察另外兩個(gè)軟管接口，是否有排氣和連續(xù)液壓油流出。確認(rèn)內(nèi)部儲(chǔ)氣完全排空后，拆下溢油軟管，繼續(xù)注油，直至壓力表顯示1.4MPa，停止注油，拆下注油泵和軟管，恢復(fù)；
d.注油后，手動(dòng)操作液壓桿，開關(guān)閥門一次，檢查效果。此時(shí)，液壓手動(dòng)桿下壓有阻力，調(diào)節(jié)閥門位置的變化，手動(dòng)桿可自動(dòng)反彈。如果壓力仍然是空的，表明內(nèi)部氣體沒有完全排空，則需要按照上述步驟再次補(bǔ)充液壓油。
4 MOKVELD處理控制閥常見問題
4.1 選擇閥門定位器
管道輸油行業(yè)對現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥響應(yīng)速度要求較高，天津應(yīng)用FISHER-DVC6010定位器。幾年的使用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摩爾與定位器相匹配SPA當(dāng)?shù)托盘柋Ｗo(hù)模塊失去信號時(shí)，現(xiàn)場約為0.4s如天津中轉(zhuǎn)油庫某調(diào)節(jié)閥失去信號，閥位由故障位50%開至60%。由于輸油的生產(chǎn)和運(yùn)行，低信號保護(hù)模塊摩爾沒有出現(xiàn)SPA2.改進(jìn)。新建的日照-儀征輸油管道已全部使用phoenix低信號保護(hù)模塊消除了延遲現(xiàn)象，但在使用過程中應(yīng)注意安裝環(huán)境的磁干擾強(qiáng)度，以免誤動(dòng)電磁閥，影響輸油生產(chǎn)。在永滬寧管道上的應(yīng)用ABBTZIDC200定位器具有功能強(qiáng)大、自動(dòng)設(shè)置控制參數(shù)、適應(yīng)終端控制元件等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是故障率高，無法提供失氣保位功能。
4.2 限位問題
軸流控制閥從全關(guān)開到7%以上為過流，如果機(jī)械限位和軟限位設(shè)置在7%以下，對輸油行業(yè)毫無意義。
4.3 閥門動(dòng)作異常
軸流控制閥在使用過程中，如果卡滯、異常聲音、無法正常保存等現(xiàn)象，多次輕頂減壓過濾器下端的污水細(xì)頂針，不能解決時(shí)，注意檢查液壓單元是否有液壓油缺陷或液壓鎖銹。如果問題不能解決，應(yīng)在停止輸送和排放時(shí)拆下閥門，以清理內(nèi)部污垢。
4.4 閥門超調(diào)值大，振蕩不穩(wěn)定
MOKVELD控制閥是一種精確的壓力調(diào)節(jié)閥，一般可控壓力為50kPa在范圍內(nèi)，如果調(diào)節(jié)閥反復(fù)振蕩，超調(diào)值大，可以調(diào)整反饋螺釘，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的平穩(wěn)快速調(diào)節(jié)。一般來說，這個(gè)螺釘是默認(rèn)的。
4.5 閥門內(nèi)漏或外漏
如果閥門有輕微的內(nèi)部泄漏（從閥體泄漏檢測閥可以看出，閥門一般完全打開），可能是密封圈輕微損壞或密封圈內(nèi)表面劃痕，然后可連續(xù)幾次閥門開關(guān)，檢查是否仍有內(nèi)部泄漏，必要時(shí)由廠家更換密封圈，如果油生產(chǎn)不允許廠家拆卸調(diào)節(jié)閥，可暫時(shí)關(guān)閉泄漏檢測閥，原油泄漏被閥桿主密封圈鎖定；如果閥桿泄漏，制造商只能更換閥桿的主密封圈。如果閥門泄漏嚴(yán)重，應(yīng)考慮閥活塞是否卡住或損壞。
5 結(jié)束語
管道輸油行業(yè)越來越規(guī)范調(diào)節(jié)閥的使用，尤其是調(diào)節(jié)閥的三斷保位功能。作者只針對天津MOKVELD控制閥在SCADA交流一些系統(tǒng)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合其他在線經(jīng)驗(yàn)，探索一些工作經(jīng)驗(yàn)，希望為同行提供參考。
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