αMax C型執(zhí)行機(jī)構(gòu)在淺海平臺(tái)的應(yīng)用探究

姜華+++馬超+++周林+++李濤+++孟昭凱

摘要：本文以勝利油田中心三號(hào)平臺(tái)為依托，介紹其緊急關(guān)斷（ESD）系統(tǒng)中αMax C執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理。并針對(duì)設(shè)備在運(yùn)用和日常維護(hù)中暴露出的問(wèn)題提出見(jiàn)解，旨在優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行機(jī)制及強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管理。

關(guān)鍵詞：淺海平臺(tái) 緊急關(guān)斷 設(shè)備 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)

1、前言

中心三號(hào)平臺(tái)是中石化勝利油田在淺海建設(shè)的第三座綜合型中心平臺(tái)。其設(shè)計(jì)理念、施工方法、工藝流程隨各工程學(xué)科技術(shù)進(jìn)步已達(dá)到了中國(guó)淺海油田大型平臺(tái)建設(shè)的較高水平，特別是其設(shè)計(jì)有一套可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行自行調(diào)控的自動(dòng)化系統(tǒng)。而該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)控的方式即是利用現(xiàn)場(chǎng)工藝管線(xiàn)中設(shè)有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)閥門(mén)關(guān)斷進(jìn)行控制。

2、αMax C型執(zhí)行機(jī)構(gòu)介紹

此執(zhí)行機(jī)構(gòu)為美國(guó)泰科公司生產(chǎn)，含氣動(dòng)、液動(dòng)兩種控制方式。因其設(shè)計(jì)成熟，制造工藝精湛的特點(diǎn)，全部安裝在中心三號(hào)平臺(tái)的重點(diǎn)部位，擔(dān)任著重要工藝的切斷工作。

2.1工藝自動(dòng)化系統(tǒng)工作原理

作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的大腦，中心三號(hào)工藝自動(dòng)化系統(tǒng)控制部分分為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)及中控室兩部分?，F(xiàn)場(chǎng)部分進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)安裝在設(shè)備各處的電子儀表對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。各層分別將收集到的數(shù)據(jù)以電信號(hào)的模式傳輸給生產(chǎn)平臺(tái)各層的遠(yuǎn)程I/O柜，而后頂層、中層、底層的數(shù)據(jù)又匯至開(kāi)排甲板潤(rùn)滑油撬塊處的兩臺(tái)遠(yuǎn)程I/O柜（RCP-1111、RCP-1101），通過(guò)它們內(nèi)置的光電轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并以光纖輸至電力值班室的兩臺(tái)遠(yuǎn)程I/O控制柜，最終與電力系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)共同進(jìn)入位于中控室機(jī)柜間的PCS PLC和SIS PLC。

系統(tǒng)中的PCS PLC以及SIS PLC，不斷對(duì)遠(yuǎn)程I/O口進(jìn)行順序采樣，在發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)超出程序設(shè)定值后，便輸出指令使得相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上電磁閥中的電磁線(xiàn)圈得電（或失電），電磁閥閥芯在電磁力驅(qū)動(dòng)下在閥體中滑動(dòng)改變閥內(nèi)部通路，繼而改變壓縮空氣的流動(dòng)方向，造成閥門(mén)狀態(tài)改變。

2.2控制開(kāi)啟方式

2.2.1氣動(dòng)控制方式開(kāi)啟執(zhí)行機(jī)構(gòu)

閥門(mén)開(kāi)位時(shí)，手動(dòng)閥位于2位，電磁閥線(xiàn)圈得電位于1位（AB口聯(lián)通）。此時(shí)，壓縮空氣經(jīng)過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件的減壓、過(guò)濾和加入霧化潤(rùn)滑油后經(jīng)手動(dòng)閥和電磁閥構(gòu)成的通路進(jìn)入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸中。如圖1.4在壓強(qiáng)1Mpa左右的壓縮空氣推動(dòng)下，活塞被推動(dòng)向左運(yùn)動(dòng)，活塞軸上的豎銷(xiāo)帶動(dòng)撥叉向左旋轉(zhuǎn)90°，此扭矩通過(guò)與撥叉連接的傳動(dòng)軸套傳遞給閥門(mén)閥芯完成打開(kāi)動(dòng)作，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)左側(cè)氣缸內(nèi)的彈簧隨即被壓縮儲(chǔ)能。

若在自動(dòng)控制狀態(tài)下，當(dāng)SIS PLC檢測(cè)到有生產(chǎn)數(shù)據(jù)超出設(shè)限值，將會(huì)輸出指令使電磁閥線(xiàn)圈失電，這時(shí)電磁閥內(nèi)彈簧將會(huì)把閥芯推至2位使得BC口聯(lián)通，在彈簧彈性勢(shì)能和氣缸內(nèi)外壓差的共同作用下氣體沿BC通路排入大氣，撥叉按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，從而將閥門(mén)關(guān)閉。

2.2.2手動(dòng)操作方式開(kāi)啟執(zhí)行機(jī)構(gòu)

倘若在平臺(tái)出現(xiàn)緊急狀況，此時(shí)自動(dòng)控制的關(guān)斷功能由于各方面原因一旦失效，我們不得不對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行手動(dòng)操作，從而完成對(duì)工藝的切斷。

在進(jìn)行手動(dòng)關(guān)斷閥門(mén)時(shí)，我們需要先將氣源切斷，然后按下手動(dòng)按鈕將手動(dòng)閥閥芯打至1位，這樣氣缸中的壓縮空氣將沿電磁閥中的AB通路流入到手動(dòng)閥中，并從節(jié)流閥排入大氣，當(dāng)氣體排空后閥門(mén)完成關(guān)斷。

2.2.3液動(dòng)操作方式開(kāi)啟執(zhí)行機(jī)構(gòu)

αMax C型執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅可利用壓縮空氣進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也可進(jìn)行液動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，作為氣動(dòng)方式失效后的彌補(bǔ)措施。在需要進(jìn)行液動(dòng)方式前先切斷空壓機(jī)氣源，將氣缸與大氣聯(lián)通并排進(jìn)缸內(nèi)空氣，并把液壓油回路中的截止閥關(guān)閉以保證整個(gè)系統(tǒng)可靠鎖壓。后利用手動(dòng)泵將油箱內(nèi)的32#液壓油泵入油缸，并利用溢流閥進(jìn)行回路中的壓力調(diào)節(jié)（最高不可超過(guò)12MPa）。在液壓油進(jìn)入到油缸后，推動(dòng)活塞壓縮彈簧完成閥門(mén)開(kāi)啟。

而閥門(mén)關(guān)斷的操作完全受控于回路中的截止閥，當(dāng)截止閥開(kāi)啟后，油缸中的液壓油沿管路全部回流至油箱中，油缸泄壓，彈簧推動(dòng)活塞完成閥門(mén)關(guān)閉。

3、αMax C型執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀及改進(jìn)措施

作為該設(shè)備在埕島油田的首次批量使用，我們?nèi)栽诓粩嗝髌涫褂梅椒ㄒ约熬S護(hù)措施。同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用，對(duì)該執(zhí)行機(jī)構(gòu)提出了以下整改措施：

（1）液壓驅(qū)動(dòng)裝置中，未設(shè)計(jì)可觀察油箱液位的油窗，導(dǎo)致使用過(guò)程中無(wú)法判斷液壓油缸是否會(huì)因?yàn)樵O(shè)備長(zhǎng)期使用造成單流閥以及截止閥失效。

解決方法：通過(guò)改裝油箱，對(duì)油箱加裝帶有示數(shù)的油窗解決。

（2）受管線(xiàn)流程位置及走向影響，很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝方式采用非常規(guī)方法，對(duì)人員操作和設(shè)備維護(hù)造成很大不便，易造成液壓裝置供油不暢以及電磁閥排氣口易進(jìn)水腐蝕閥芯的問(wèn)題。

解決方法：重新改進(jìn)油箱出口位置至最低點(diǎn)，使油可順利進(jìn)入手動(dòng)泵，解決了油缸供油不足的問(wèn)題。利用彎管連接，將出氣方向改至向下，可解決電磁閥排氣口朝向問(wèn)題，。

（3）由于長(zhǎng)期裸露在海上含鹽度較高的空氣中，且在動(dòng)作過(guò)程中的摩擦?xí)?dǎo)致防腐涂層破壞。長(zhǎng)此以往會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)形成一定程度的腐蝕，若不處理將會(huì)影響設(shè)備使用壽命。

解決方法：在對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行保養(yǎng)時(shí)，將此位置涂抹黃油，如有條件可增設(shè)護(hù)套盡量防止與空氣的接觸。

參考文獻(xiàn)

[1]李軍，韓義.氣液聯(lián)動(dòng)閥的應(yīng)用和維護(hù)[J].設(shè)備管理與維修，2005（S1）

[2] 韓勇，宋志軍，白建文，牟春國(guó).蘇里格氣田遠(yuǎn)控緊急切斷閥與電磁閥研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010 19期：14-16