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化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案 |
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一、化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案引言 定量裝車系統(tǒng)用于煉油廠、化工廠及一些中小型油庫，可滿足各種汽車和火車鶴管定量裝車的自動化控制和管理需求。從開單銷售、提貨、裝車到出庫、核算、報表，每一個環(huán)節(jié)都可以有相應的軟硬件功能支持。系統(tǒng)出錯自動報警，操作自動記錄，既可有效防止事故發(fā)生，又能防止操作上的人為錯誤，使操作和管理更完善。 產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)緊湊，密封可靠，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)沖蝕，易于操作和維修，適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等，在各行業(yè)得到廣泛的應用。
【產(chǎn)品特點】 1、流動阻力最小，全徑球閥打開時，球體通道、閥體通道和連接管徑相等并成一直徑，介質(zhì)幾乎可以毫無損失的流過； 2、球閥旋轉(zhuǎn)90°即可全關(guān)全開，啟閉迅速。與相同規(guī)格的閘閥、截止閥比較、球閥體積小、重量輕，便于管道安裝； 3、*閥座：聚多年球閥制造經(jīng)驗而設(shè)計的閥座，確保閥門密封，磨擦系數(shù)低，操作力矩小、多種閥座材料、適應范圍廣； 4、開關(guān)無誤的手柄：采用扁頭閥桿，與手柄的連接不會錯位，從而保證手柄指示的開關(guān)狀態(tài)與閥一致辭； 5、鎖緊裝置：為防止閥門開關(guān)誤操作，在閥門全開、全關(guān)位置有鎖定孔，確保閥門處于正確的位置； 6、閥桿防飛結(jié)構(gòu)：閥桿為下裝式，防止受壓飛出，同時可在火災后，與閥體形成金屬接觸，確保閥桿密封； 7、球閥是用帶有圓形通孔的球體作為啟閉件，在閥桿驅(qū)動下球體圍繞閥桿中心作0~90度旋轉(zhuǎn)，完成啟閉功能；具有結(jié)構(gòu)緊湊開關(guān)迅速的特點，轉(zhuǎn)動90度，即可關(guān)閉閥門，切斷管路介質(zhì)；閥桿為下裝式，杜絕了閥桿穿出的事故發(fā)生，保證了使用安全； 8、改換閥體、球體、密封件的材料可適用于多種工況場合，球閥閥體可以是整體的，也可以是組合式的。
1、 化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案應用背景 在化工廠，采用批量控制器對裝車的批次量進行精確控制，利用變頻技術(shù)實現(xiàn)了自動定量裝車，提高了生產(chǎn)的效率。在原料卸車系統(tǒng)，積極推進自動卸車系統(tǒng)攻關(guān)，以潛油泵綜合保護器、可編程控制器、變頻器等硬件為基礎(chǔ)，利用卸車中間罐液位為控制條件，實現(xiàn)了卸車自動開停泵，中間罐液位自動控制，有效防止了卸車液壓泵空轉(zhuǎn)帶來的安全隱患，提高了卸車效率。大力推進儲罐內(nèi)浮盤舌型密封帶、化工磁力泵等新技術(shù)的應用，有效減少了產(chǎn)品揮發(fā)，降低了產(chǎn)品損耗率，改善了作業(yè)環(huán)境。在鐵路系統(tǒng)，進一步完善微機連鎖、調(diào)度集中控制和調(diào)車無線監(jiān)控項目，實現(xiàn)了儲運廠鐵路系統(tǒng)自動化集中控制作業(yè)。通過以上項目的實施，儲運廠形成了具有自主創(chuàng)新水平的化工自動化裝卸車系統(tǒng)、鐵路自動化集中控制系統(tǒng)。 在化工與油品裝車系統(tǒng)應用中，由于控制閥的突然開關(guān)，容易造成管道中的壓力在一瞬間會突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為“水擊"或“水錘"現(xiàn)象。“水擊"產(chǎn)生的壓力峰值往往比正常工作壓力高好幾倍，且常伴有巨大的振動和噪聲，使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生溫升，有時會使一些液壓元件或管件損壞，并使某些液壓元件（控制閥、流量計等）產(chǎn)生誤動作，導致設(shè)備損壞。因此，在本系統(tǒng)設(shè)計主要目標之一，就是盡可能的消除控制閥的突然開關(guān)而產(chǎn)生的“水擊"現(xiàn)象。除此之外還要求控制閥能達到以下要求： •防止噴濺式進液 •低電壓，低功耗，控制較簡單 •啟閉工作可靠、無泄漏，便于維護 •能較好地解決過沖問題，重復性誤差小 •能適應各種工藝，包括流速不穩(wěn)定的單支和多支管路 •為了保證系統(tǒng)的可靠性，提高裝車精度單套裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2、化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案概述 2.1、 氣動二段式切斷球閥的作用 氣動二段式切斷球閥可以在打開或關(guān)閉過程中停頓一次，能夠根據(jù)系統(tǒng)要求精確控制流量，尤其適用于化工或油品裝車系統(tǒng)中，例如閥門一次全部打開，開始裝車，當流量接近設(shè)定值時，閥門關(guān)閉到小流量狀態(tài)，當達到設(shè)定值時閥門全部關(guān)閉。小流量可以在0~45%之間現(xiàn)場設(shè)定，比如5%，8%，10%，15%等，最終達到精確控制。 2.2、 氣動二段式切斷球閥的組成 氣動二段式切斷球閥一般由單作用或雙作用二段式氣動執(zhí)行器、閥體、減壓閥、隔爆型限位開關(guān)和隔爆電磁閥五部分組成。閥體材質(zhì)，法蘭標準，故障位置，電磁閥電壓，防爆等級，電氣接口，防護等級，環(huán)境溫度等技術(shù)參數(shù)*客戶需求。
2.3 、化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案特點 由于該球閥應用于比較苛刻的工況場合（化工廠、石油石化等行業(yè)的罐區(qū)或者儲運廠），現(xiàn)場環(huán)境可能有揮發(fā)性排放物、有毒氣體等危險化學品，使用要求比較高，一般采用防火球閥較多。防火球閥有以下特點： 采用固定球設(shè)計，相對運動部位均采用磨擦系數(shù)極小自潤滑材料，因而操作扭矩小，此外密封潤滑脂的長期密封，從而可以使我們的操作更加靈活。 采用全通徑或縮徑設(shè)計，流通阻力小。增加了預緊力彈簧，使得球閥具有自動泄壓功能。 每個球閥都有兩個可動密封座，兩個方向都能密封，因而安裝時不須考慮介質(zhì)的流向。 具有防火防靜電結(jié)構(gòu)，在閥桿與閥體及閥桿與球體之間設(shè)置導電彈簧，避免靜電打火點燃易燃介質(zhì)。達到API 607/API 6FA要求，確保系統(tǒng)安全。 雙層閥桿填料符合的閥桿泄露測試要求。 耐火結(jié)構(gòu)雙重保護，當萬一發(fā)生火災而使密封圈燒損時，球閥的各個密封部位均能形成金屬對金屬的硬密封結(jié)構(gòu)。 自動泄壓結(jié)構(gòu)，當滯留在閥門中腔的液體介質(zhì)由于溫度升高而氣化，從而中腔壓力異常升高時，中腔介質(zhì)能依靠本身的推力推動閥座而自動泄壓，從而確保閥門安全。 2.4 、二段式氣動執(zhí)行器工作原理 2.4.1 、二段式氣動執(zhí)行器概述 二段式氣動執(zhí)行器是一種特殊規(guī)格的氣動執(zhí)行機構(gòu)，提供了0°、X（5°~85°）和90°的三位式操作方式，中間位置是依靠二個輔助活塞的移動產(chǎn)生的機械制動來實現(xiàn)的，中間位置是可調(diào)的，如90°行程的執(zhí)行器能提供任意中間位置可調(diào)。出廠時中間位置已經(jīng)設(shè)定完畢，如果現(xiàn)場需要調(diào)節(jié)，步驟如下： （1）松開二端保護套管； （2）用內(nèi)六角扳手松開銅軸上的定位銷； （3）用手旋轉(zhuǎn)一段銅軸，設(shè)定更小流量，順時針旋轉(zhuǎn)銅軸，設(shè)定更大流量，逆時針旋轉(zhuǎn)銅軸，調(diào)節(jié)后固定緊定位銷，通氣試驗，看是否滿足要求，如果不能，則需反復調(diào)整幾次，直至滿足要求； （4）在第四項控制步驟，第2步時，用手旋轉(zhuǎn)另一段銅軸，保證二端在第四項控制步驟，第3步都同時緊密頂緊氣缸端蓋，同時受力，旋緊定位銷； （5）蓋好二端保護端蓋。 2.4.2 、雙作用二段式氣動執(zhí)行器工作原理（以氣開為例，氣關(guān)只需把執(zhí)行器調(diào)轉(zhuǎn)180°） 對于雙作用二段式氣動執(zhí)行器，主要是考慮氣源發(fā)生故障時要求閥門保持原位，就選用其作為驅(qū)動部件。 a.、雙作用二段式氣動執(zhí)行器（配2個電磁閥） 控制原理見圖3，以裝車為例，具體過程為電磁閥1帶電，閥門全部打開，進行裝車；當接近設(shè)定值時，電磁閥2帶電，電磁閥1失電（注意電磁閥2帶電3秒后電磁閥1失電），閥門進入小流量狀態(tài)；當流量達到設(shè)定值時，電磁閥2失電，閥門全部關(guān)閉。 b、雙作用二段式氣動執(zhí)行器（配3個電磁閥） 以裝車為例，如一開始需要進入小流量狀態(tài)，邏輯順序就會比只配二個電磁閥（圖1所示）更為直接，具體過程為電磁閥1和電磁閥2失電，電磁閥3帶電，閥門在小開度運行，進行裝車；當需要全部打開時，電磁閥1和電磁閥3帶電，電磁閥2失電；當裝車差不多時，閥門進入小流量狀態(tài)，電磁閥1失電，電磁閥2帶電（注意電磁閥1失電3秒后電磁閥2帶電），當流量達到設(shè)定值時，電磁閥3失電，閥門全部關(guān)閉。
2.4.3 、單作用二段式氣動執(zhí)行器工作原理（以氣開為例，氣關(guān)只需把執(zhí)行器調(diào)轉(zhuǎn)180°） 對于單作用二段式氣動執(zhí)行器，主要是考慮氣源發(fā)生故障時要求閥門關(guān)閉（或者打開），就選用其作為驅(qū)動部件。 控制原理，以裝車為例，如一開始需要進入小流量狀態(tài)，具體過程為電磁閥1和電磁閥2同時帶電，閥門在小開度運行，進行裝車；當需要全部打開時，電磁閥1失電，；當裝車差不多時，閥門進入小流量狀態(tài)，電磁閥1帶電；當流量達到設(shè)定值時，電磁閥1和電磁閥2同時失電，閥門全部關(guān)閉。
3、化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案 改進方案 3.1、氣動調(diào)節(jié)球閥組成部分 用二段式氣動執(zhí)行器目的其實就是實現(xiàn)小流量調(diào)節(jié)，要實現(xiàn)閥門在小開度的自動調(diào)節(jié)，只需一個定位器便能實現(xiàn)此功能，該方案就變成由單作用或雙作用氣動執(zhí)行器、閥體、定位器和減壓閥四個部分組成。首先從配置上大大的減少組成部件，減少邏輯順序，避免誤操作，大大提高工作效率。
3.2 氣動調(diào)節(jié)球閥工作原理 a、雙作用氣動執(zhí)行器（配雙作用定位器） 主要考慮氣源故障狀態(tài)時要求閥門保持原位，選用雙作用氣動執(zhí)行器，接受4-20mA輸入信號，即可實現(xiàn)0-100%任意開度的調(diào)節(jié)。 b、單作用氣動執(zhí)行器（配單作用定位器） 主要考慮氣源故障狀態(tài)時要求閥門關(guān)閉（或者打開），選用單作用氣動執(zhí)行器，接受4-20mA輸入信號，即可實現(xiàn)0-100%任意開度的調(diào)節(jié)。 3.3 、調(diào)節(jié)曲線 通常O型球閥作為二位式開關(guān)作用，該方案主要考慮實際使用過程中只是起調(diào)節(jié)流量大小的作用，不要求調(diào)節(jié)特性，所以采用配置定位器模式能*實現(xiàn)小流量調(diào)節(jié)的作用。
4、化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案二段式球閥方案和改進方案（配定位器球閥）對比 隨著自動化程度越來越高，降低人的勞動強度，實現(xiàn)精確控制，提高生產(chǎn)效率是大勢所趨，改進方案將會被越來越的工廠所采用，其相比較常規(guī)二段式球閥方案比較有如下特點： 組成部件少，從而故障率大大減少，成本也隨之降低，性價比高； 改進方案操作方便，可以自動給定任意開度；而二段式球閥的邏輯順序比較復雜，容易出現(xiàn)誤操作； 小開度的設(shè)定，二段式球閥非常麻煩，需要人工對機械部件進行調(diào)整，尤其對于大的執(zhí)行機構(gòu)，比較費時費力； 改進方案維護簡單方便，二段式球閥維護比較復雜。
5 、化工煉油控制氣動球閥優(yōu)化改進方案結(jié)束語 改進方案（配定位器球閥）經(jīng)過近一年半的運行，在裝車時運行穩(wěn)定、控制精確、操作簡單、維護方便和易于擴展，由此可見改進方案可以有效的替代傳統(tǒng)的二段式球閥方案。其應用前景也是非常可觀的。 |
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