榆林配气站流量调节阀改造及效果评价

2019-09-16张衍梅孙玉强侯晓云

石油化工应用 2019年8期

姚政，张衍梅，田建，魏霞，孙玉强，李峰，高波，侯晓云

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

1 研究背景

榆林配气站主要负责苏里格第二处理厂和第四处理厂来气的转接、计量和外输任务。其中苏里格第二处理厂来气共计9 路计量，并通过流量调节阀实现对气量的控制。改造前只有2 路计量的流量调节阀作用方式是故障开，其余7 路流量调节阀的作用方式均为故障关。流量调节阀的故障关断将直接影响榆林配气站正常转输天然气任务，严重时会造成上游系统超压导致大面积关井事故。为了保证天然气正常转输，需要对故障关的流量调节阀的作用方式改造为故障开，继而提升榆林配气站数字化控制系统的可靠性。因此本次改造的主要方向是改变流量调节阀的作用方式，满足现场生产需求，同时对改造效果做出评价。如何能够在不破坏流量调节阀功能完整性和可靠性的前提条件下，实现对调节阀的作用方式的改造是此次创新的关键之处[1，2]。

2 改造思路及方案实施

2.1 流量调节阀的结构和工作原理

2.1.1 流量调节阀的结构榆林配气站计量管线流量调节阀采用的是萨姆森VETEC 旋转旋塞阀，同时加装R 型气动执行器（见图1）。该阀的主要特点是自由通道，无死角，高压盖螺母，高压差控制，紧凑型设计和非常好的控制性能。同时R 型执行器配有滚动隔膜和内部复位弹簧，可移动安装的活塞杆直接连接到阀轴的杠杆上。由于活塞杆的行程非常长，可实现高扭矩和非常精细的控制。特殊设计允许使用不同的旋转角度，可实现流量由小至最大的精确调节。

2.1.2 流量调节阀的工作原理 VETEC 流量调节阀的工作原理与普通气动调节阀的基本一致，阀由开到关的动作过程是，当控制系统输出开命令，指挥器接到命令后，打开气源控制阀，压缩空气进入气缸后，推动活塞，继而带动阀轴转动，直至将阀打开，此时弹簧处于完全压缩状态。同时可以根据控制系统输出的电流大小的不同，控制阀的开度，可实现流量的调节；阀由关到开的动作过程是，当控制系统给出关命令，指挥器接到命令后，关闭气源进气阀，同时打开气缸排气阀，此时弹簧开始复位，活塞杆带动阀轴转动，直至阀门关闭。

图1 VETEC 流量调节阀结构图

图2 调整执行器示意图

2.2 改造思路

2.2.1 方案的提出通过对VETEC 调节阀的基本结构及工作原理的深入研究后，初步设想两套方案。方案一，给执行器加装额外的旋转限制机构，实现对阀门故障关闭的限制，即当控制系统命令丢失或者非正常停电，无法给指挥器输出命令时，弹簧将要复位带动阀门关闭，但是旋转限制机构将阻止弹簧的复位，阀门将保持在开状态；方案二，调整执行器的安装位置（见图2），改变原调节阀的作用方式，即，将故障关改造为故障开，控制系统程序改变为反向输出。当指挥器打开气源控制阀，气缸进气，带动阀门关闭。当指挥器关闭气源阀时，气缸排气，带动阀门关闭。

2.2.2 方案的可行性研究从方案实施的困难性，安全性，可靠性，经济性等多方位对提出的两套方案进行可行性研究。对于方案一，虽然实现了阀门故障无法关闭，提高了工艺运行的安全性，但是也破坏了原调节阀流量调节的功能。当阀门被旋转限制机构限位后，指挥器无法实现对阀门的控制，阀位将会保持不动，如果需要进行流量调节，还需要人工去旋转手轮，增加了员工的劳动强度，且无法紧急关断调节阀；对于方案二，需要调整执行器的位置，并更改控制系统程序即可实现调节阀由故障开变为故障关。此改造过程，既保证了流量调节阀功能的完整性，又实现了预期目的。将两套方案对比可知（见表1），方案二具有更高的可行性，因此本次技术创新采用方案二。