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化工炼油控制气动球阀优化改进方案

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详细介绍

一、化工炼油控制气动球阀优化改进方案引言

       定量装车系统用于炼油厂、化工厂及一些中小型油库,可满足各种汽车和火车鹤管定量装车的自动化控制和管理需求。从开单销售、提货、装车到出库、核算、报表,每一个环节都可以有相应的软硬件功能支持。系统出错自动报警,操作自动记录,既可有效防止事故发生,又能防止操作上的人为错误,使操作和管理更完善。

产品本身结构紧凑,密封可靠,维修方便,密封面与球面常在闭合状态,不易被介质冲蚀,易于操作和维修,适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等,在各行业得到广泛的应用。

气动带手动球阀.jpg

【产品特点】

1、流动阻力最小,全径球阀打开时,球体通道、阀体通道和连接管径相等并成一直径,介质几乎可以毫无损失的流过;

2、球阀旋转90°即可全关全开,启闭迅速。与相同规格的闸阀、截止阀比较、球阀体积小、重量轻,便于管道安装;

3、先进的阀座:聚多年球阀制造经验而设计的阀座,确保阀门密封,磨擦系数低,操作力矩小、多种阀座材料、适应范围广;

4、开关无误的手柄:采用扁头阀杆,与手柄的连接不会错位,从而保证手柄指示的开关状态与阀一致辞;

5、锁紧装置:为防止阀门开关误操作,在阀门全开、全关位置有锁定孔,确保阀门处于正确的位置;

6、阀杆防飞结构:阀杆为下装式,防止受压飞出,同时可在火灾后,与阀体形成金属接触,确保阀杆密封;

7、球阀是用带有圆形通孔的球体作为启闭件,在阀杆驱动下球体围绕阀杆中心作0~90度旋转,完成启闭功能;具有结构紧凑开关迅速的特点,转动90度,即可关闭阀门,切断管路介质;阀杆为下装式,杜绝了阀杆穿出的事故发生,保证了使用安全;

8、改换阀体、球体、密封件的材料可适用于多种工况场合,球阀阀体可以是整体的,也可以是组合式的。

1、 化工炼油控制气动球阀优化改进方案应用背景

       在化工厂,采用批量控制器对装车的批次量进行精确控制,利用变频技术实现了自动定量装车,提高了生产的效率。在原料卸车系统,积极推进自动卸车系统攻关,以潜油泵综合保护器、可编程控制器、变频器等硬件为基础,利用卸车中间罐液位为控制条件,实现了卸车自动开停泵,中间罐液位自动控制,有效防止了卸车液压泵空转带来的安全隐患,提高了卸车效率。大力推进储罐内浮盘舌型密封带、化工磁力泵等新技术的应用,有效减少了产品挥发,降低了产品损耗率,改善了作业环境。在铁路系统,进一步完善微机连锁、调度集中控制和调车无线监控项目,实现了储运厂铁路系统自动化集中控制作业。通过以上项目的实施,储运厂形成了具有自主创新水平的化工自动化装卸车系统、铁路自动化集中控制系统。

       在化工与油品装车系统应用中,由于控制阀的突然开关,容易造成管道中的压力在一瞬间会突然升高,产生很高的压力峰值,这种现象称为“水击"或“水锤"现象。“水击"产生的压力峰值往往比正常工作压力高好几倍,且常伴有巨大的振动和噪声,使液压系统产生温升,有时会使一些液压元件或管件损坏,并使某些液压元件(控制阀、流量计等)产生误动作,导致设备损坏。因此,在本系统设计主要目标之一,就是尽可能的消除控制阀的突然开关而产生的“水击"现象。除此之外还要求控制阀能达到以下要求:

    •防止喷溅式进液

    •低电压,低功耗,控制较简单

    •启闭工作可靠、无泄漏,便于维护

    •能较好地解决过冲问题,重复性误差小

    •能适应各种工艺,包括流速不稳定的单支和多支管路

    •为了保证系统的可靠性,提高装车精度单套装车系统结构如图1所示。

2、化工炼油控制气动球阀优化改进方案概述

2.1、 气动二段式切断球阀的作用

 气动二段式切断球阀可以在打开或关闭过程中停顿一次,能够根据系统要求精确控制流量,尤其适用于化工或油品装车系统中,例如阀门一次全部打开,开始装车,当流量接近设定值时,阀门关闭到小流量状态,当达到设定值时阀门全部关闭。小流量可以在0~45%之间现场设定,比如5%,8%,10%,15%等,最终达到精确控制。

 2.2、 气动二段式切断球阀的组成

        气动二段式切断球阀一般由单作用或双作用二段式气动执行器、阀体、减压阀、隔爆型限位开关和隔爆电磁阀五部分组成。阀体材质,法兰标准,故障位置,电磁阀电压,防爆等级,电气接口,防护等级,环境温度等技术参数完全满足客户需求。

 2.3 、化工炼油控制气动球阀优化改进方案特点

        由于该球阀应用于比较苛刻的工况场合(化工厂、石油石化等行业的罐区或者储运厂),现场环境可能有挥发性排放物、有毒气体等危险化学品,使用要求比较高,一般采用防火球阀较多。防火球阀有以下特点:

       采用固定球设计,相对运动部位均采用磨擦系数极小自润滑材料,因而操作扭矩小,此外密封润滑脂的长期密封,从而可以使我们的操作更加灵活。

       采用全通径或缩径设计,流通阻力小。增加了预紧力弹簧,使得球阀具有自动泄压功能。

       每个球阀都有两个可动密封座,两个方向都能密封,因而安装时不须考虑介质的流向。

       具有防火防静电结构,在阀杆与阀体及阀杆与球体之间设置导电弹簧,避免静电打火点燃易燃介质。达到API   607/API  6FA要求,确保系统安全。

       双层阀杆填料符合的阀杆泄露测试要求。

       耐火结构双重保护,当万一发生火灾而使密封圈烧损时,球阀的各个密封部位均能形成金属对金属的硬密封结构。

       自动泄压结构,当滞留在阀门中腔的液体介质由于温度升高而气化,从而中腔压力异常升高时,中腔介质能依靠本身的推力推动阀座而自动泄压,从而确保阀门安全。

2.4 、二段式气动执行器工作原理

2.4.1 、二段式气动执行器概述

        二段式气动执行器是一种特殊规格的气动执行机构,提供了0°、X(5°~85°)和90°的三位式操作方式,中间位置是依靠二个辅助活塞的移动产生的机械制动来实现的,中间位置是可调的,如90°行程的执行器能提供任意中间位置可调。出厂时中间位置已经设定完毕,如果现场需要调节,步骤如下:

    (1)松开二端保护套管;

    (2)用内六角扳手松开铜轴上的定位销;

    (3)用手旋转一段铜轴,设定更小流量,顺时针旋转铜轴,设定更大流量,逆时针旋转铜轴,调节后固定紧定位销,通气试验,看是否满足要求,如果不能,则需反复调整几次,直至满足要求;

    (4)在第四项控制步骤,第2步时,用手旋转另一段铜轴,保证二端在第四项控制步骤,第3步都同时紧密顶紧气缸端盖,同时受力,旋紧定位销;

    (5)盖好二端保护端盖。

2.4.2 、双作用二段式气动执行器工作原理(以气开为例,气关只需把执行器调转180°)

         对于双作用二段式气动执行器,主要是考虑气源发生故障时要求阀门保持原位,就选用其作为驱动部件。

        a.、双作用二段式气动执行器(配2个电磁阀)

  控制原理见图3,以装车为例,具体过程为电磁阀1带电,阀门全部打开,进行装车;当接近设定值时,电磁阀2带电,电磁阀1失电(注意电磁阀2带电3秒后电磁阀1失电),阀门进入小流量状态;当流量达到设定值时,电磁阀2失电,阀门全部关闭。

    b、双作用二段式气动执行器(配3个电磁阀)

 以装车为例,如一开始需要进入小流量状态,逻辑顺序就会比只配二个电磁阀(图1所示)更为直接,具体过程为电磁阀1和电磁阀2失电,电磁阀3带电,阀门在小开度运行,进行装车;当需要全部打开时,电磁阀1和电磁阀3带电,电磁阀2失电;当装车差不多时,阀门进入小流量状态,电磁阀1失电,电磁阀2带电(注意电磁阀1失电3秒后电磁阀2带电),当流量达到设定值时,电磁阀3失电,阀门全部关闭。

 2.4.3 、单作用二段式气动执行器工作原理(以气开为例,气关只需把执行器调转180°)

        对于单作用二段式气动执行器,主要是考虑气源发生故障时要求阀门关闭(或者打开),就选用其作为驱动部件。 控制原理,以装车为例,如一开始需要进入小流量状态,具体过程为电磁阀1和电磁阀2同时带电,阀门在小开度运行,进行装车;当需要全部打开时,电磁阀1失电,;当装车差不多时,阀门进入小流量状态,电磁阀1带电;当流量达到设定值时,电磁阀1和电磁阀2同时失电,阀门全部关闭。

3、化工炼油控制气动球阀优化改进方案 改进方案

3.1、气动调节球阀组成部分

         用二段式气动执行器目的其实就是实现小流量调节,要实现阀门在小开度的自动调节,只需一个定位器便能实现此功能,该方案就变成由单作用或双作用气动执行器、阀体、定位器和减压阀四个部分组成。首先从配置上大大的减少组成部件,减少逻辑顺序,避免误操作,大大提高工作效率。

 3.2 气动调节球阀工作原理

a、双作用气动执行器(配双作用定位器)

       主要考虑气源故障状态时要求阀门保持原位,选用双作用气动执行器,接受4-20mA输入信号,即可实现0-100%任意开度的调节。

b、单作用气动执行器(配单作用定位器)

       主要考虑气源故障状态时要求阀门关闭(或者打开),选用单作用气动执行器,接受4-20mA输入信号,即可实现0-100%任意开度的调节。

3.3 、调节曲线

        通常O型球阀作为二位式开关作用,该方案主要考虑实际使用过程中只是起调节流量大小的作用,不要求调节特性,所以采用配置定位器模式能完全实现小流量调节的作用。

电动自力式4.jpg

4、化工炼油控制气动球阀优化改进方案二段式球阀方案和改进方案(配定位器球阀)对比

        随着自动化程度越来越高,降低人的劳动强度,实现精确控制,提高生产效率是大势所趋,改进方案将会被越来越的工厂所采用,其相比较常规二段式球阀方案比较有如下特点:

       组成部件少,从而故障率大大减少,成本也随之降低,性价比高;

       改进方案操作方便,可以自动给定任意开度;而二段式球阀的逻辑顺序比较复杂,容易出现误操作;

       小开度的设定,二段式球阀非常麻烦,需要人工对机械部件进行调整,尤其对于大的执行机构,比较费时费力;

       改进方案维护简单方便,二段式球阀维护比较复杂。

5 、化工炼油控制气动球阀优化改进方案结束语

       改进方案(配定位器球阀)经过近一年半的运行,在装车时运行稳定、控制精确、操作简单、维护方便和易于扩展,由此可见改进方案可以有效的替代传统的二段式球阀方案。其应用前景也是非常可观的。

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