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電動執行機構為液體管道公司項目節約了大量的成本
來源：上海自動化儀表有限公司作者：發表時間：2019-01-28 08:53:45【小中大】
中國一家主要的液體管道公司改造了其現有的一條成品油管道。該管道為該路線上的許多發展中城市以及兩個軍事基地提供了主要的汽油，噴氣和柴油供應。該項目旨在提高吞吐量和可靠性。
用于生產線的現有控制閥是球型，減速口，舊式節流執行機構已經過時。這些執行機構由于部件可用性而難以維護，并且易于發生外部液壓泄漏。如果液壓油到達地面，這種泄漏將成為現場可記錄的事故。在改造項目的早期做出決定，為整個項目購買新的控制閥和執行機構。本文詳細介紹了上海自動化儀表有限公司采用電動執行機構為液體管道公司項目提供解決方案。
應用
控制閥所需的應用包括泵的背壓控制，站入口壓力控制（由于某些站之間的高度變化而需要）和罐輸送壓力控制。這些應用被確定為失效，最后作為執行機構的期望失效動作（4-20mA DC控制信號的損失或功率損失）。行程時間要求為每英寸控制閥標稱孔徑3-5秒。選擇的控制閥對于較小的球閥，其所需的運行扭矩范圍為52,000英寸 - 磅（in-lbs）（5,875 Nm），對于較大的嚴重工作球閥，其需要超過115,000英寸 - 磅（12,993 Nm）。
技術考慮
項目團隊考慮了兩種不同類型的驅動技術：現代節流執行機構和電動執行機構。因為它們曾在過去使用，所以項目團隊最初傾向于使用電動執行機構。然而，基于所需的電動執行機構的數量和由此產生的成本節省，電動執行機構被選擇并從上海自動化儀表有限公司訂購。
安裝和啟動
現場電動執行機構的初始安裝和設置順利進行，部分原因是現場技術人員已熟悉該技術 - 多個電動閥（MOV）已在同一管道上下安裝。除了4-20 mA DC控制（與離散開/關控制信號相反）之外，標準MOV和電動執行機構之間的連接是相同的。
在管道啟動之前，一切都運行順暢。在啟動幾周后，電機熱量開始在一半的執行機構上跳閘。由于這不是一個理想的結果，因此開始進行調查。
啟動發現
執行機構跳閘電機熱量的設定值在一小時內變化超過3,600次（執行機構額定值的兩倍）。這是由于幾個因素，包括：
比例 - 積分 - 微分（PID）控制方案
管道系統響應時間
使用嚴重的服務控制閥的特殊性
控制系統的初始設置是每20毫秒需要時監控和更改設定值。電動執行機構無法跟上設定值的變化，這意味著執行機構不斷尋找其設定值，從而導致過熱。
由于泵站之間的距離超過100英里，因此管道需要時間來穩定過程變化。控制方案必須考慮這一現實。客戶收集數據點并確定不同管道運行的過程需要4-7秒，以使管道從設定點變化穩定（在圖1中稱為DT）。一旦控制閥發生設定值變化，管道就會像小的階躍變化那樣在降級的正弦波上作出反應，幅度為3-6 psig。
使用的嚴重服務控制閥的特殊雙曲線性質也提出了PID挑戰。
比較了雙曲線Cv曲線與等百分比（EQ％）曲線和線性曲線。
考慮到新發現的信息，確定了控制方案中的變化。第一個變化涉及進行100次原始壓力掃描并在確定的DT時間段內對它們求平均值。這個新的時間加權和平均壓力讀數用于確定管道是否在其所需的壓力設定點內運行。
第二個變化是對雙曲線控制閥施加軟件行程限制，以保持閥門運動實際上對過程壓力產生影響的范圍（圖3）。
控制方案的最后一個挑戰是站點出口以最大允許工作壓力（MAWP）運行。每14.7 psi的壓力消耗相當于管道成本的8％。
為了保持管道的設計參數，我們決定當工作站的出口達到MAWP時，控制系統會將控制閥設定值降低到低于MAWP 2 psig（圖4）。
結果
PID控制方案的改變意味著管道操作員可以在壓力控制上以0.5％的精度運行管道，這遠遠優于舊式節流執行機構。該過程從每小時3,600次設定值變化變為30次，從而消除了執行機構的過熱。同時，迄今為止，執行機構的維護更具成本效益，幾乎消失。
鑒于在第一個項目中實現了成本節約和性能，電動執行機構已成為參與此案例研究的管道公司的新標準。
結論：
上海自動化儀表有限公司的電動執行機構是許多成功的過程控制環境的一部分。如果使用得當，并且在失效時可以接受失效電源，電動執行機構可以為新項目節省大量成本。
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