榆林配氣站流量調節閥改造及效果評價

姚 政，張衍梅，田 建，魏 霞，孫玉強，李 峰，高 波，侯曉云

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

1 研究背景

榆林配氣站主要負責蘇里格第二處理廠和第四處理廠來氣的轉接、計量和外輸任務。其中蘇里格第二處理廠來氣共計9 路計量，并通過流量調節閥實現對氣量的控制。改造前只有2 路計量的流量調節閥作用方式是故障開，其余7 路流量調節閥的作用方式均為故障關。流量調節閥的故障關斷將直接影響榆林配氣站正常轉輸天然氣任務，嚴重時會造成上游系統超壓導致大面積關井事故。為了保證天然氣正常轉輸，需要對故障關的流量調節閥的作用方式改造為故障開，繼而提升榆林配氣站數字化控制系統的可靠性。因此本次改造的主要方向是改變流量調節閥的作用方式，滿足現場生產需求，同時對改造效果做出評價。如何能夠在不破壞流量調節閥功能完整性和可靠性的前提條件下，實現對調節閥的作用方式的改造是此次創新的關鍵之處[1，2]。

2 改造思路及方案實施

2.1 流量調節閥的結構和工作原理

2.1.1 流量調節閥的結構 榆林配氣站計量管線流量調節閥采用的是薩姆森VETEC 旋轉旋塞閥，同時加裝R 型氣動執行器（見圖1）。該閥的主要特點是自由通道，無死角，高壓蓋螺母，高壓差控制，緊湊型設計和非常好的控制性能。同時R 型執行器配有滾動隔膜和內部復位彈簧，可移動安裝的活塞桿直接連接到閥軸的杠桿上。由于活塞桿的行程非常長，可實現高扭矩和非常精細的控制。特殊設計允許使用不同的旋轉角度，可實現流量由小至最大的精確調節。

2.1.2 流量調節閥的工作原理 VETEC 流量調節閥的工作原理與普通氣動調節閥的基本一致，閥由開到關的動作過程是，當控制系統輸出開命令，指揮器接到命令后，打開氣源控制閥，壓縮空氣進入氣缸后，推動活塞，繼而帶動閥軸轉動，直至將閥打開，此時彈簧處于完全壓縮狀態。同時可以根據控制系統輸出的電流大小的不同，控制閥的開度，可實現流量的調節；閥由關到開的動作過程是，當控制系統給出關命令，指揮器接到命令后，關閉氣源進氣閥，同時打開氣缸排氣閥，此時彈簧開始復位，活塞桿帶動閥軸轉動，直至閥門關閉。

圖1 VETEC 流量調節閥結構圖

圖2 調整執行器示意圖

2.2 改造思路

2.2.1 方案的提出 通過對VETEC 調節閥的基本結構及工作原理的深入研究后，初步設想兩套方案。方案一，給執行器加裝額外的旋轉限制機構，實現對閥門故障關閉的限制，即當控制系統命令丟失或者非正常停電，無法給指揮器輸出命令時，彈簧將要復位帶動閥門關閉，但是旋轉限制機構將阻止彈簧的復位，閥門將保持在開狀態；方案二，調整執行器的安裝位置（見圖2），改變原調節閥的作用方式，即，將故障關改造為故障開，控制系統程序改變為反向輸出。當指揮器打開氣源控制閥，氣缸進氣，帶動閥門關閉。當指揮器關閉氣源閥時，氣缸排氣，帶動閥門關閉。

2.2.2 方案的可行性研究 從方案實施的困難性，安全性，可靠性，經濟性等多方位對提出的兩套方案進行可行性研究。對于方案一，雖然實現了閥門故障無法關閉，提高了工藝運行的安全性，但是也破壞了原調節閥流量調節的功能。當閥門被旋轉限制機構限位后，指揮器無法實現對閥門的控制，閥位將會保持不動，如果需要進行流量調節，還需要人工去旋轉手輪，增加了員工的勞動強度，且無法緊急關斷調節閥；對于方案二，需要調整執行器的位置，并更改控制系統程序即可實現調節閥由故障開變為故障關。此改造過程，既保證了流量調節閥功能的完整性，又實現了預期目的。將兩套方案對比可知（見表1），方案二具有更高的可行性，因此本次技術創新采用方案二。

2.3 方案的實施

經科學論證確定了此次創新方案后，嚴格按照方案要求進行現場實施。具體步驟為：

（1）斷開壓縮空氣連接；

（2）從定位器上取下凸輪板；

（3）擰下螺絲，脫開執行器臂和框架；

（4）從框架上取下執行器并安裝在框架的另一邊，取下密封套夾，將套夾向相反方向移動，并松開鎖緊螺帽，以便擰上框架；

（5）將壓縮空氣送入執行器使執行器桿到達最大行程；

（6）在臂和框架上插入螺栓并用保持銷釘鎖?。?/p>

（7）將執行器中的壓縮空氣放掉；

（8）鎖住防松螺帽，將波紋管推到框架上用密封套夾緊固；

（9）將凸輪放入并安裝定位器；

（10）重新連接新的壓縮空氣管；

（11）調整定位器。

3 應用效果評價

通過本次改造，實現了蘇里格第二處理廠來氣全部計量管線流量調節閥故障開的作用方式，實際生產過程中運行良好。通過以下幾方面來闡述流量調節閥閥位改造的應用效果。

（1）實施方法簡單。只調整執行器，控制系統反向輸出就實現最終目的。

（2）提升安全可靠性。改造后大幅度提升了原閥的安全可靠性，不再出現閥門的非正常關斷。

表1 方案可行性對比表

（3）經濟性較高。實施過程以及最終效益都具有很高的經濟性，不需要耗費任何資金就可以實現此次改造。

（4）保證功能完整性。本次改造未破壞原閥的功能，自改造后，該流量調節閥功能沒有受到任何影響，運行流暢。

4 總結

目前大部分采氣廠都采用VETEC 流量調節閥，而且多數閥的作用方式是故障關。所以，本次創新技術在采氣單位有很高的推廣性，將會大幅度提高各采氣單位天然氣外輸站的運行安全性，同時帶來巨大的經濟效益。