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節(jié)流電動執(zhí)行機構在節(jié)流系統(tǒng)應用中的成本影響

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發(fā)表時間：2018-09-18 08:45:44【小中大】

幾年前，美國一家主要的液體管道公司改造了其現(xiàn)有的一條成品油管道。該管道為該路線上的許多發(fā)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(xiàn)有控制閥是球型，減速口，舊式電液執(zhí)行機構已經(jīng)過時。這些執(zhí)行機構由于部件可用性而難以維護，并且易于發(fā)生外部液壓泄漏。如果液壓油到達地面，這種泄漏將成為現(xiàn)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(zhí)行機構。較新型的節(jié)流電動執(zhí)行機構符合項目要求。原因如下：

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(zhí)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）。行程時間要求是每英寸控制閥標稱孔徑的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），對于較大的重型球閥，其所需的運行扭矩范圍超過115,000 in-lbs（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(xiàn)代電液執(zhí)行機構和節(jié)流電動執(zhí)行機構。因為它們曾在過去使用過，所以項目團隊最初傾向于使用電液執(zhí)行機構。然而，基于所需的致動器的數(shù)量和由此產生的成本節(jié)省，節(jié)流電動致動器被選擇并從上海自動化儀表股份有限公司訂購。

安裝和啟動：

現(xiàn)場節(jié)流電動執(zhí)行機構的初始安裝和設置順利進行，部分原因是現(xiàn)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和節(jié)流電動執(zhí)行機構之間的連接是相同的。

一切都順利運行，直到管道啟動。在啟動幾周后，電機熱量開始在一半的執(zhí)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(fā)現(xiàn)：

執(zhí)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(zhí)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(tǒng)響應時間；

使用嚴重的服務控制閥的特殊性；

控制系統(tǒng)的初始設置是每20毫秒需要時監(jiān)控和更改設定值。節(jié)流電動執(zhí)行機構無法跟上設定值的變化，這意味著執(zhí)行器不斷尋找其設定值，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(wěn)定過程變化?？刂品桨副仨毧紤]這一現(xiàn)實?？蛻羰占瘮?shù)據(jù)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(wěn)定（在圖1中稱為DT）。一旦控制閥發(fā)生設定值變化，管道就會像小的階梯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特性也提出了PID挑戰(zhàn)。

圖比較了雙曲線Cv曲線與等百分比（EQ％）曲線和線性曲線。