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。

產品本身結構緊湊,，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,，而且還適用于工作條件惡劣的介質，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,，介質幾乎可以毫無損失的流過,；

2、球閥旋轉90°即可全關全開,，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：聚多年球閥制造經驗而設計的閥座，確保閥門密封,，磨擦系數低,，操作力矩小、多種閥座材料,、適應范圍廣,；

4、開關無誤的手柄：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狀態(tài)與閥一致辭；

5,、鎖緊裝置：為防止閥門開關誤操作,，在閥門全開、全關位置有鎖定孔,，確保閥門處于正確的位置,；

6,、閥桿防飛結構：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，在閥桿驅動下球體圍繞閥桿中心作0~90度旋轉,，完成啟閉功能,；具有結構緊湊開關迅速的特點，轉動90度,，即可關閉閥門,，切斷管路介質；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，利用變頻技術實現了自動定量裝車,，提高了生產的效率,。在原料卸車系統，積極推進自動卸車系統攻關,，以潛油泵綜合保護器,、可編程控制器、變頻器等硬件為基礎,，利用卸車中間罐液位為控制條件,，實現了卸車自動開停泵，中間罐液位自動控制,，有效防止了卸車液壓泵空轉帶來的安全隱患,，提高了卸車效率。大力推進儲罐內浮盤舌型密封帶,、化工磁力泵等新技術的應用,，有效減少了產品揮發(fā),，降低了產品損耗率，改善了作業(yè)環(huán)境,。在鐵路系統,，進一步完善微機連鎖、調度集中控制和調車無線監(jiān)控項目,，實現了儲運廠鐵路系統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,、鐵路自動化集中控制系統,。

       在化工與油品裝車系統應用中，由于控制閥的突然開關,，容易造成管道中的壓力在一瞬間會突然升高,，產生很高的壓力峰值，這種現象稱為“水擊"或“水錘"現象,。“水擊"產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,，使液壓系統產生溫升，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）產生誤動作，導致設備損壞,。因此,，在本系統設計主要目標之一，就是盡可能的消除控制閥的突然開關而產生的“水擊"現象,。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

    •為了保證系統的可靠性，提高裝車精度單套裝車系統結構如圖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閉過程中停頓一次，能夠根據系統要求精確控制流量,，尤其適用于化工或油品裝車系統中,，例如閥門一次全部打開,，開始裝車，當流量接近設定值時,，閥門關閉到小流量狀態(tài),，當達到設定值時閥門全部關閉。小流量可以在0~45%之間現場設定,，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,、隔爆型限位開關和隔爆電磁閥五部分組成,。閥體材質，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)境溫度等技術參數*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：

       采用固定球設計，相對運動部位均采用磨擦系數極小自潤滑材料,，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的流向,。

       具有防火防靜電結構,，在閥桿與閥體及閥桿與球體之間設置導電彈簧，避免靜電打火點燃易燃介質,。達到API   607/API  6FA要求,，確保系統安全。

       雙層閥桿填料符合的閥桿泄露測試要求,。

       耐火結構雙重保護,，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構,。

       自動泄壓結構,，當滯留在閥門中腔的液體介質由于溫度升高而氣化，從而中腔壓力異常升高時,，中腔介質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，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生的機械制動來實現的,，中間位置是可調的,，如90°行程的執(zhí)行器能提供任意中間位置可調。出廠時中間位置已經設定完畢,，如果現場需要調節(jié),，步驟如下：

    （1）松開二端保護套管；

    （2）用內六角扳手松開銅軸上的定位銷,；

    （3）用手旋轉一段銅軸,，設定更小流量，順時針旋轉銅軸,，設定更大流量,，逆時針旋轉銅軸，調節(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，氣關只需把執(zhí)行器調轉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),；當流量達到設定值時,，電磁閥2失電，閥門全部關閉,。

    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），當流量達到設定值時,，電磁閥3失電,，閥門全部關閉。

 2.4.3 ,、單作用二段式氣動執(zhí)行器工作原理（以氣開為例,，氣關只需把執(zhí)行器調轉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閉（或者打開）,，就選用其作為驅動部件,。 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,；當流量達到設定值時，電磁閥1和電磁閥2同時失電,，閥門全部關閉,。

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小流量調節(jié)，要實現閥門在小開度的自動調節(jié),，只需一個定位器便能實現此功能,，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0-100%任意開度的調節(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0-100%任意開度的調節(jié)。

3.3 ,、調節(jié)曲線

        通常O型球閥作為二位式開關作用,，該方案主要考慮實際使用過程中只是起調節(jié)流量大小的作用，不要求調節(jié)特性,，所以采用配置定位器模式能*實現小流量調節(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,，實現精確控制，提高生產效率是大勢所趨,，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，容易出現誤操作,；

       小開度的設定,，二段式球閥非常麻煩，需要人工對機械部件進行調整,，尤其對于大的執(zhí)行機構,，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)化改進方案結束語

       改進方案（配定位器球閥）經過近一年半的運行,，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的二段式球閥方案,。其應用前景也是非常可觀的,。