電液閥門在海上平臺應用分析與展望

陳建玲 金秋 高陽 孫勤江 孔冰

摘要：本文介紹了目前海上平臺常用的應急關斷閥門類型及應用現狀，闡述了新型的電液閥門的控制原理及特點，將電液閥門與其他類型閥門從優缺點和應用場合進行了對比分析，總結了電液閥門在無人平臺應用的優勢，隨著海上平臺無人化、少人化和智能化的發展，對電液閥門的應用進行了展望。

關鍵詞：應急關斷閥;智能化;電液閥門;

中圖分類號：TE953 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

0 引言

應急關斷閥是海上平臺進行生產工藝切斷的關鍵設備，當從中控系統發出應急關斷信號時，關斷閥需要快速進行閥門關閉，切斷工藝流程，保護平臺安全生產。目前海上平臺在有儀表氣源的情況下，主要采用氣動關斷閥門，對于沒有儀表氣源的無人平臺上，主要是采用的是液動閥門或者電動閥門。目前有一種較新型的電液閥門正在逐步得到較好的應用。

1 電液閥門原理

電液閥門主要應用在ESD緊急切斷或緊急放空的工作場合下;在丟失信號或ESD觸發時，電液閥門快速達到失效安全的位置，從而保護現場的安全。

電液執行機構包括集成型電/液動力裝置、一體式手動操作裝置、液壓控制單元、電子控制單元以及其它附屬設備，現場只需提供電源就可以實現動作。

電液執行機構的工作原理：當電子控制單元給一個開的指令，SV2電磁閥得電，液壓泵單元啟動，液壓油通過SV1電磁閥，0.5S后SV1電磁閥得電，液壓泵進行工作狀態。液壓油進入液壓缸推動執行機構到達所需的位置后（閥門開位），SV1電磁閥失電，由于SV2電磁閥和CV1止回閥的作用，保持當前位置，如果沒有其它指令，過一小段時間后液壓泵停止工作。

當電子控制單元給一個關的指令，SV2電磁閥失電，由于執行機構中彈簧的彈力作用，液壓油卸放到油箱中，在這個過程中如果SV2電磁閥得電，執行機構可以停在當前的位置。當液壓油卸放到油箱的過程中，可以通過調節FC1來控制執行機構關閉的速度。

在整個液壓油的系統中通過壓力傳感器PT1，可以實時監控液壓油的壓力，通過安全閥PR1實現超壓保護功能。

手動操作是在沒有電源的情況下進行的。使用手動泵前，將手動切換閥MO1切換到關的位置，這樣可以阻止液壓油的回流;操作手動泵手柄使執行機構達到開的位置，將手動切換閥MO1切換到開的位置，在彈簧彈力的作用下，液壓油卸放，執行機構達到關的位置。

2 電液閥門特點

電液閥門結構緊湊，模塊化設計，液壓控制單元模塊自帶內置電磁閥及流量控制閥。執行機構自帶油源，無需外接油源和管路。從而減少液壓管路泄漏點的風險。

采用智能一體化性結構，可在現場使用紅外線或藍牙遙控器進行各種參數的調整與設置，并可進行執行機構與閥門的故障自診斷。非侵入式設計，每臺執行器應具有液晶顯示窗口，可在液晶顯示窗口中使用數字百分比來反饋連續的閥位指示、扭矩或診斷信息，LED指示燈可指示閥門狀態，如開、關、中間位，在正常操作時，顯示窗口顯示閥位或扭矩，當有故障發生時，則顯示報警圖標。具有開到位，關到位，過力矩，故障報警等信號輸出。具有事件記錄功能，對于執行機構的操作具有可追溯性。

具有現場或遠程試驗閥門關的能力，實現部分行程測試功能，當閥門全開試驗時，閥門關閉的角度不能影響工藝過程的正常運行;在線確定閥門的使用性，減少現場的停產時間。具有獨立控制閥門全開、全關速度的功能。同時，在現場可以進行速度的調整。

電氣設備具有雙重密封結構，且防護等級不低于IP68。整體防爆等級不低于EXd II BT 4，產品安全完整性等級SIL3;適用于高危，需要防爆安全型的工況下。

3 電液閥門對比分析

氣動閥門結構簡單，閥門動作響應時間快，故障率低，易于掌握和維護。比電動和電液閥門要經濟實惠，應用較為成熟，這種類型的閥門被廣泛的應用于能提供氣源的有人平臺。

電動閥門不需要設置氣源和液壓動力單元，直接引入電源，利用電機帶動閥門打開和關閉，閥門動作響應時間相對較慢，無法達到快速關斷和閥門失電關閉的要求，適用于無人平臺開關控制的場合，不適用于快速動作和失效安全的場合。

電液閥門具有電動執行器的智能化、操作簡便特點，又具有液動執行器高精度、高可靠性、高壽命、負載能力大的優點。采用高度集成的模塊化結構，體積小、結構簡單、安裝調試及維護非常方便，不需要龐大的獨立外供油源或氣源。這種類型的執行機構被廣泛的應用于非常重要的失效安全，快速動作的場合。適用于無人平臺應急關斷工況。目前海上無人平臺多采用傳統的液動閥。在設計液動閥門時，都需要考慮液壓動力單元HPU的容量是否可以滿足液動閥門耗液量的需要;現場安裝時，需要考慮將液壓管路引到每臺閥門，施工工作量大，管路的泄漏風險點多。目前液壓動力單元多放置于井口控制盤內，使得井口控制盤的尺寸較大。電液閥門只需將電源線引到閥門，即可實現功能，簡單方便。

4 結論

隨著海上平臺，無人化、少人化及智能化的需求，既要提升生產效率，又要保證海上安全生產，安全可靠的智能化儀表逐步得到更多的應用。電液閥門具有智能化高、可靠性高，結構簡單、維護方便等諸多特點，更適合于未來無人平臺智能化發展的需求。

參考文獻

[1] 《海洋石油工程設計指南》編委會編著.海洋石油工程電氣、儀控、通信設計[M].北京：石油工業出版社，2007.6

第一作者簡介

陳建玲（1981-），女，高級工程師，現在主要從事海上油氣田開發工程儀控、通訊研究設計。