成品油管道調節閥執行機構的選型及應用

楊齊（中石化管道儲運公司華東管道設計研究院，江蘇 徐州 221008）

1 引言

成品油資源是保證和促進國民經濟持續、穩定、快速發展的重要能源。穩定的成品油供應，對管道沿線地區的經濟發展起到積極促進作用。成品油管道主要是將煉油產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，為各城市提供穩定的成品油。對于密閉輸送管道，采用調節閥實現管道進出站壓力和管道壓力波的自動調節，各站采用調節閥實現成品油下載壓力調節。調節閥的設置直接影響長輸管道的性能及安全，因此合理選擇調節閥至關重要。調節閥的選型包括調節閥本體和執行機構的選型。下面針對成品油管道調節閥的執行機構進行選型分析，并闡述調節閥實際使用情況。

2 壓力調節系統

壓力調節系統用來實現管道進出站壓力和管道壓力波的自動調節，確保成品油管道安全平穩運行，目前成品油管道壓力調節系統主要包括出站壓力調節系統和下載壓力調節系統。

2.1 出站壓力調節系統

出站壓力調節系統用來控制泵站進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；以及當輸油管道發生水擊時，通過提前改變泵站的出站壓力設定值，達到控制水擊的作用。

目前成品油管道均采用調節閥節流方式實現管道出站壓力自動調節。出站調節系統主要包括調節閥、截止閥、出站壓力、流量檢測儀表、泵入口匯管壓力檢測儀表等。針對出站流量較大、調節閥壓差較小的特點，出站調節閥大都采用球閥。

2.2 下載壓力調節系統

下載壓力調節系統用來控制各分輸站下載成品油進罐的壓力調節。當下載站需要下載成品油時，通過調節進罐壓力，使壓力降低到生產設施所承受壓力范圍之內，確保下載計量、儲罐等系統設施的安全。

目前成品油管道下載壓力調節系統采用調節閥實現下載壓力自動調節。下載壓力調節系統包括調節閥、截止閥、下載流量檢測儀表、下載壓力檢測儀表等。針對下載流量較小、大壓差的工藝特點，下載調節閥采用直行程閥。

3 調節閥執行機構類型

調節閥由閥體和執行機構兩部分組成，執行機構是調節閥閥體的動力部分，通常為了實現調節閥的精確控制，還配有閥門定位器。執行機構按照其能源形式可以分為氣動、電動、電液聯動三大類，下面分別論述執行機構的原理和特點。

3.1 執行機構工作原理

3.1.1 氣動執行機構

氣動執行機構是以壓縮空氣為工作介質來傳遞動力，采用電氣轉換器實現調節閥的控制。結構原理圖如圖1所示。

圖1 氣動執行機構原理圖

3.1.2 電動執行機構

電動執行機構是以交流伺服電動機為驅動裝置的位置伺服機構，并配有位置定位器實現調節閥的控制。結構原理圖如圖2所示。

圖2 電動執行機構原理圖

3.1.3 電液聯動執行機構

電液聯動執行機構是以液壓油為動力源來實現閥門的預定動作。電液聯動執行機構是通過電液伺服閥將小的電控制信號放大為功率較大的液壓能量輸出。結構原理圖如圖3所示。

圖3 電液聯動執行機構原理圖

3.2 執行機構特點

3.2.1 氣動執行機構

氣動執行機構具有結構簡單、體積小、響應速度快、操作方便、維護簡單等特點。它以空氣為介質，更具有清潔性。它最大的特點在于它的高安全性，具有防火和防爆的優點。因此具有很高的性價比。

氣動執行機構是以壓縮氣體為驅動方式的，由于氣體具有可壓縮性，因此它的抗偏移能力差、工作穩定性差，控制精度低。氣動執行機構必須附加閥門定位器，才能實現閥門的調節。氣動執行機構還需要有穩定的氣源，這就需要配套建設氣源站，相應增加建設費用。

3.2.2 電動執行機構

電動機執行機構具有輸出動力較大、穩定性較高、控制精度高等特點。它是以電能為動力，現場容易獲取。

電動執行機構的結構復雜，其故障率要高于氣動執行機構，其操作和維護需要專業人士完成。電動執行機構接受的是電信號，電打火容易出現問題，因此其安全性能要差些，對防護防爆的要求較高。

3.2.3 電液聯動執行機構

電液聯動執行機構具有輸出動力大、穩定性高、響應速度快、控制精度高等特點。它是以液壓油作為動力的，液體具有不可壓縮的特點，因此電液聯動執行機構具有很高的抗偏移能力和調節穩定性。電液聯動執行機構為機電一體化結構，因此執行機構和調節機構為統一整體，因此防爆防護性能好。

電液聯動執行機構的體積比較大、重量比較高的缺點。它的運行需要液壓油和油管路，因此結構復雜，造價較高。

4 執行機構選型

成品油管道壓力調節系統主要包括輸油泵站的出站壓力調節和下載站的下載壓力調節。目前采用調節閥實現壓力調節。兩種調節的作用和用途各不相同，因此采用的調節閥結構不同。不同結構的調節閥和不同的作用要求，確定調節閥的執行機構要合理選擇。

4.1 出站調節閥執行機構選型

出站壓力調節目的是實現管道壓力波的自動調節，確保輸油管道的平穩運行。出站壓力調節要求調節閥動作快，穩定性高，這樣才能實現管道的壓力波變動時的快速調節，保證管道的穩定運行。目前均采用球閥作為出站調節閥，閥門口徑比較大，因此需要大動力的執行機構才能實現快速調節。

氣動調節閥需要提供氣源，這就需要配備供氣系統，供氣系統包括空壓機、干燥機、過濾器、儲氣罐等設施，需要增加建設項目的用地和投資。因此成品油管道調節閥不采用氣動執行機構。電動和電液聯動執行機構有各自的優缺點，電液聯動執行機構費用比電動執行機構高，但是基于出站調節閥的快速穩定的調節要求，采用電液聯動執行機構具有較高的性價比。

4.2 下載調節閥執行機構選型

下載壓力調節目的是實現下載進罐油品的穩定運行，確保調節閥后的計量和儲罐設施的安全。下載壓力調節對穩定性要求較高，對時間要求沒有出站調節的要求高。目前均采用直行程閥門作為下載調節閥，閥門口徑比較小，因此對執行機構的動力要求不高。

由于氣動執行機構需要建立供氣系統，因此不考慮使用。電動和電液聯動比較，都能夠滿足下載壓力調節的功能。由于電液聯動執行機構價格較高，因此采用電動執行機構據較高的性價比。

5 應用

目前成品油管道出站調節閥選用液動執行機構和下載調節閥選用電動執行機構的方案已經應用于成品油管道。調節閥執行機構的選型滿足的調節閥的作用需要，確保了成品油管道的穩定運行和輸油設備及管道的安全。

[1]江秀漢，李琳，孟立宏等.長輸管道自動化技術[M].西安:西北工業大學出版社，2000.

[2]明賜東.調節閥應用[M].北京:化學工業出版社，2006.

[3]執行機構選型及方法[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/d74fd2c29ec3d5bbfd0a744b.html.

[4]執行機構的選型及概要[EB/OL]. http://wenku.baidu.com/view/ec557df4f61fb7360b4c6596.html.