电液阀门在海上平台应用分析与展望

陈建玲 金秋 高阳 孙勤江 孔冰

摘要：本文介绍了目前海上平台常用的应急关断阀门类型及应用现状，阐述了新型的电液阀门的控制原理及特点，将电液阀门与其他类型阀门从优缺点和应用场合进行了对比分析，总结了电液阀门在无人平台应用的优势，随着海上平台无人化、少人化和智能化的发展，对电液阀门的应用进行了展望。

关键词：应急关断阀;智能化;电液阀门;

中图分类号：TE953            文献标识码：A

0 引言

应急关断阀是海上平台进行生产工艺切断的关键设备，当从中控系统发出应急关断信号时，关断阀需要快速进行阀门关闭，切断工艺流程，保护平台安全生产。目前海上平台在有仪表气源的情况下，主要采用气动关断阀门，对于没有仪表气源的无人平台上，主要是采用的是液动阀门或者电动阀门。目前有一种较新型的电液阀门正在逐步得到较好的应用。

1 电液阀门原理

电液阀门主要应用在ESD紧急切断或紧急放空的工作场合下;在丢失信号或ESD触发时，电液阀门快速达到失效安全的位置，从而保护现场的安全。

电液执行机构包括集成型电/液动力装置、一体式手动操作装置、液压控制单元、电子控制单元以及其它附属设备，现场只需提供电源就可以实现动作。

电液执行机构的工作原理：当电子控制单元给一个开的指令，SV2电磁阀得电，液压泵单元启动，液压油通过SV1电磁阀，0.5S后SV1电磁阀得电，液压泵进行工作状态。液压油进入液压缸推动执行机构到达所需的位置后（阀门开位），SV1电磁阀失电，由于SV2电磁阀和CV1止回阀的作用，保持当前位置，如果没有其它指令，过一小段时间后液压泵停止工作。

当电子控制单元给一个关的指令，SV2电磁阀失电，由于执行机构中弹簧的弹力作用，液压油卸放到油箱中，在这个过程中如果SV2电磁阀得电，执行机构可以停在当前的位置。当液压油卸放到油箱的过程中，可以通过调节FC1来控制执行机构关闭的速度。

在整个液压油的系统中通过压力传感器PT1，可以实时监控液压油的压力，通过安全阀PR1实现超压保护功能。

手動操作是在没有电源的情况下进行的。使用手动泵前，将手动切换阀MO1切换到关的位置，这样可以阻止液压油的回流;操作手动泵手柄使执行机构达到开的位置，将手动切换阀MO1切换到开的位置，在弹簧弹力的作用下，液压油卸放，执行机构达到关的位置。

2 电液阀门特点

电液阀门结构紧凑，模块化设计，液压控制单元模块自带内置电磁阀及流量控制阀。执行机构自带油源，无需外接油源和管路。从而减少液压管路泄漏点的风险。

采用智能一体化性结构，可在现场使用红外线或蓝牙遥控器进行各种参数的调整与设置，并可进行执行机构与阀门的故障自诊断。非侵入式设计，每台执行器应具有液晶显示窗口，可在液晶显示窗口中使用数字百分比来反馈连续的阀位指示、扭矩或诊断信息，LED指示灯可指示阀门状态，如开、关、中间位，在正常操作时，显示窗口显示阀位或扭矩，当有故障发生时，则显示报警图标。具有开到位，关到位，过力矩，故障报警等信号输出。具有事件记录功能，对于执行机构的操作具有可追溯性。

具有现场或远程试验阀门关的能力，实现部分行程测试功能，当阀门全开试验时，阀门关闭的角度不能影响工艺过程的正常运行;在线确定阀门的使用性，减少现场的停产时间。具有独立控制阀门全开、全关速度的功能。同时，在现场可以进行速度的调整。

电气设备具有双重密封结构，且防护等级不低于IP68。整体防爆等级不低于EXd II BT 4，产品安全完整性等级SIL3;适用于高危，需要防爆安全型的工况下。

3 电液阀门对比分析

气动阀门结构简单，阀门动作响应时间快，故障率低，易于掌握和维护。比电动和电液阀门要经济实惠，应用较为成熟，这种类型的阀门被广泛的应用于能提供气源的有人平台。

电动阀门不需要设置气源和液压动力单元，直接引入电源，利用电机带动阀门打开和关闭，阀门动作响应时间相对较慢，无法达到快速关断和阀门失电关闭的要求，适用于无人平台开关控制的场合，不适用于快速动作和失效安全的场合。

电液阀门具有电动执行器的智能化、操作简便特点，又具有液动执行器高精度、高可靠性、高寿命、负载能力大的优点。采用高度集成的模块化结构，体积小、结构简单、安装调试及维护非常方便，不需要庞大的独立外供油源或气源。这种类型的执行机构被广泛的应用于非常重要的失效安全，快速动作的场合。适用于无人平台应急关断工况。目前海上无人平台多采用传统的液动阀。在设计液动阀门时，都需要考虑液压动力单元HPU的容量是否可以满足液动阀门耗液量的需要;现场安装时，需要考虑将液压管路引到每台阀门，施工工作量大，管路的泄漏风险点多。目前液压动力单元多放置于井口控制盘内，使得井口控制盘的尺寸较大。电液阀门只需将电源线引到阀门，即可实现功能，简单方便。

4 结论

随着海上平台，无人化、少人化及智能化的需求，既要提升生产效率，又要保证海上安全生产，安全可靠的智能化仪表逐步得到更多的应用。电液阀门具有智能化高、可靠性高，结构简单、维护方便等诸多特点，更适合于未来无人平台智能化发展的需求。

参考文献

[1] 《海洋石油工程设计指南》编委会编著.海洋石油工程电气、仪控、通信设计[M].北京：石油工业出版社，2007.6

第一作者简介

陈建玲（1981-），女，高级工程师，现在主要从事海上油气田开发工程仪控、通讯研究设计。