氣液聯動執行機構18問

1. 氣液聯動執行機構有哪些基本功能和控制方式?


氣液聯動執行機構的基本功能是開關閥門。氣液執行機構的控制方式還包括:遠程開關閥門,破管自動保護(鎖定位),ESD緊急關斷(鎖定復位)。

在沒有動力氣或者動力氣不足情況下就地手動液壓泵開關閥門;在動力氣達到要求時實現人工氣動開關閥門。當管道壓力或壓降速率超過設定值時並達到閥門動作條件時,氣液執行機構自動開關閥門。


2. 氣液聯動執行機構主要由哪幾部分組成?


氣液執行機構的組成部分:機械驅動機構,氣液轉換機構,流體控制單元(氣體控制部分液體控制部分),以及電子控制單元。


各部分作用如下:

  • 機械驅動機構:與閥門連接,接收液壓動力,輸出開關閥門所需的驅動扭矩;
  • 氣液轉換單元(主要包括儲氣罐、氣液罐):執行器動作時將氣源動力轉換為液壓動力;
  • 流體控制單元:通過控制氣液迴路的通斷,實現多種閥門開關方式;
  • 電子控制單元:實時監測管道壓力參數,緊急情況下執行自動切斷,同時還具有人機交互,數據記錄等功能。


3. 天然氣管道上哪些地方需要安裝氣液聯動?


  • 緊急關斷
  • 破管保護、高低壓關斷
  • 站場放空、站場旁通閥、進出口保護
  • 雙向遠程控制
  • 河道穿越閥室
  • 代替大扭矩氣動執行器、壓縮機加載卸載保護


4. 為什麼輸氣管道站場進出口需安裝氣液聯動而非電動球閥?


場站進出口控制關係整個站場的安全,氣液執行機構球閥控制功能齊全(緊急情況ESD、遠程控制)。在站場起火或者斷電緊急情況下,氣液執行機構可以ESD動作關斷進出站閥門,而電動球閥則會失效,無法保障安全。電動球閥事故狀態下供電無法保證,無法保證安全。


5. 氣液執行機構球閥和電動球閥在應用上有哪些差別?


氣液執行機構球閥一般作為天然氣幹線閥門緊急關斷,可以無需外部供電,開關時間迅速,對於場站等進出站閥門能夠失電ESD動作,保護場站安全。


電動球閥開關時間較長,需要380VAC或者220VAC配置作為驅動電源才能工作,比較困難。但氣液執行機構有排放,而電動球閥無排放。在長輸管道幹線閥門,場站進出閥門適合使用氣液執行機構球閥;而在場站的工藝閥門等地方適合使用電動球閥。


6. 氣液執行機構與直接氣驅執行器的差別?


氣液執行機構執行器輸出扭矩大,功能齊全;直接氣驅扭矩較小,功能單一。

直接氣驅動利用氣直接驅動液壓,油作不平穩,對動力氣要求高,成本比氣液執行機構低20-30%。多用於單作用。


7. 氣液聯動與氣動執行器的應用有什麼不同?


氣液執行機構需要高壓動力氣源作為動力,可配套多種控制功能,在失電失氣時保持或者關斷閥門,實為雙作用執行器;

氣動執行器採用低壓氣(管線取氣調壓或者壓縮空氣)作為動力,具有雙作用和單作用形式。


8. 什麼是氣液執行機構的ESD控制功能?


ESD英文Emergency Shutdown,意為緊急關斷,即在緊急情況發生時,實現系統保護,使氣液執行機構處於故障安全位置。

氣液執行機構的單一ESD,指氣液執行機構緊急動作時只涉及本身一個設備;另外ESD聯鎖將氣液執行機構作為其中一個控制對象,動作時會對整個系統實現保護。

使用條件:持續穩供24VDC電源;動力氣源。


9. 為什麼在站場的氣液執行機構球閥的控制方式需要增加ESD功能?


站場的進出站球閥配備ESD功能,當站場發生火災或者其他緊急事故時,保護整個站場的安全。


10. 氣液執行機構能否實現單作用氣動執行器的失電失氣關的功能?


可以實現。通過氣路控制的控制,當失電或者失氣時,先導氣排出,即可完成失電失氣關(Fail Close)的功能。


11. 氣液執行機構能否實現ESD和遠程開關閥門?


可以同時配置ESD和遠程開關閥門功能。

ESD功能通常為失電動作,同時系統鎖定需要現場復位,適用於緊急情況下的保護;遠程開關等同於將就地氣動遠程化,可以不用在現場即可完成閥門的開關動作功能。


12. 氣液執行機構選型需用戶提供哪些基本數據?


1. 環境條件:溫度和地理位置

2. 現場條件:電源情況、氣質組份

3. 管道運行壓力波動範圍

4. 功能要求:破管保護、遠程開關、ESD緊急截斷、部分行程測試等


13. 氣液執行機構選型需閥門供應商提供哪些基本數據?


1. 閥門尺寸

2. 閥門壓力等級

3. 閥門在管道運行最高、最低壓下的開啟扭矩

4. 閥杆最大承受扭矩


14. 為什麼推薦使用大於1.7倍安全係數選型?


氣液執行器長期處於開閥狀態,長時間不動作,閥球與管道密封處會累積大量雜質,且由於地面的沉降,管道、閥門的變形,初始扭矩會變得很大。此時,1.5倍的安全係數無法保證閥門能夠可靠動作,所以在條件允許的情況下,最好選用安全係數較高的執行機構配置(安全係數>1.7倍)。


15. 什麼情況下需要給氣液執行機構配置限扭矩裝置?


當管道運行的高低壓差較大,選型保證了低壓時足夠的安全係數,高壓時卻超過了執行器或者閥杆承受扭矩時,此時須配置限扭矩裝置。其作用是:當動作閥門到位,壓力達到設定的起跳壓力時,限扭矩裝置可阻塞進氣,排出氣液罐內的動力氣,達到限制扭矩的作用。


16. 什麼情況下考慮採用氮氣作為氣液執行機構動力氣源?


1. 管道氣不可取用(如高含硫,焦煤氣等)時

2. 天然氣管道含水量較大且可能造成系統冰堵時

3. 管線壓力超低(0.5MPa以下)時

4. 輸油管道


氮氣屬於惰性氣體,無害,含水量低,作為執行器動力氣源安全可靠;其缺點是需要更換氮氣瓶組,增加了更換和維護的工作量,而且對氣動部件的零洩漏要求高。


17. 什麼是氣液執行機構PST部分行程測試功能?


在不影響管線輸氣的前提下,通過PST可以實現閥門自動關閉10~15°(可調)再自動回到全開位置的測試,防止閥門因常年不動作帶來的潛在風險,提高管道運營的安全性。


18. 什麼情況下需要給氣液執行機構配置調壓閥?


當從管道直接取氣壓力過高,或採用氮氣瓶供氣時,都需要配置調壓閥。

調壓閥作用是調節進入氣液聯動執行器的動力氣壓力,保障執行器輸出扭矩的安全性和可靠性。

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