ICON2000电动阀主板短路故障的改进

ICON2000电动阀主板短路故障的改进

杨军  买买提江·吐尔逊  朱成立  徐千贻  牟鑫

准东采油厂

摘要：在石油工业的自动化控制中，电动调节阀起着十分重要的作用，其稳定性、可靠性也越来越重要；火烧山联合站多功能处理器的电动调节阀主板每年夏季经常发生故障损坏，影响生产的同时还增加了运行成本；针对这一问题，我们对该故障进行了改进。

关键词：电动调节阀；主板；绝缘软管

1 前言

火烧山作业区李晓华站于1988年底建成，主要担负着火烧山及沙北油田各区块油气集输任务，目前我站年处理原油25万吨，油田污水73万方，注水145万方，伴生气1400万方。

李晓华站原油处理采用热化学沉降脱水工艺，具体流程如下图： 进入联合站的原油（含水75%左右）经过多功能处理器进行加热及油、气、水三相分离，分离出的原油（≤10%）在夏季直接进净化油罐经过沉降放水（≤0.5%）后进行外输；冬季则进入加热炉增温到55～65℃后进净化油罐经过沉降放水后外输。

由于电动调节阀具有体积小，重量轻、连线简单、流量大、调节精度高等特点；我站的多功能处理器原油和处理后的污水出口均采用电动调节阀进行控制。

2 电动阀简介及存在问题：

电动调节阀在工业自动化领域中起着十分重要的作用，它主要是借助电能操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的控制元件。

我站多功能处理器使用的是意大利BIFFI公司生产的ICON2000(2010)电动调节阀,是一种直行程电动阀，主要由两个可拆分的执行机构和调节阀（调节机构）部分组成；上部电动执行机构的总体控制是由电动机、传动机构及控制部分组成，其中控制部分由电源卡、主控卡、I/O卡（输入/输出卡）及相关的传感器（速度、位置）、检测元件组成。当380V电源通过端子腔接到电源卡上后，分为2路，一路给K1、K2开关继电器供电，来控制电机正反转；另一路通过变压器给其它控制部分供电（如主控卡、位置传感器等），进行信号处理。最后由电机将其转换成相应的直线位移，带动传动机构（蜗轮蜗杆机构）实现阀门的开关。

电动执行机构原理方块图如下所示，当控制器的输入端有一个信号输入时，此信号与位置信号进行比较，当两个信号的偏差值大于规定的死区时，控制器产生功率输出，驱动伺服电动机转动使减速器的输出轴朝减小这一偏差的方向转动，直到偏差小于死区为止。此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。

我站有三台多功能共6个电动阀在同时使用（另三个故障待料），主要安装油、水出口管线上，作用主要是根据多功能处理器内部安装的油水界面液位计反馈的参数来对多功能油水界面进行调控，以保证脱水效果。

电动阀内主板的主要是通过接受控制系统的指令并根据指令内容对执行机构下达执行命令，在近几年的使用过程中，我们发现多功能处理器内油水界面超限时，存在电动阀不动作的情况，尤其是在夏季高温天气经常发生这种故障，从而导致多功能处理器脱水效果不好，通过检测判定主要是电动阀主板高温烧毁损坏造成（右图），主板损坏后导致中控系统给电动阀发出开关的指令，电动阀不能接受并执行系统的开关指令，使多功能处理器内液位过高或过低，严重影响整个处理系统工况的运行。

3 分析及改进：

通过对现场烧毁损坏的主板检测发现，主要是由于主板的连接排线绝缘软管老化造成短路，由于每年都是夏季高温时发生故障，因此我们断定是该绝缘软管耐温等级达不到现场要求造成；根据软排线绝缘软管的型号（UL20080）我们查阅相关资料发现该线使用环境的额定温度是在60~80℃之间（下图），多功能原油夏季经过加热后在操作间温度最高可达46℃，而为了保证在油气场所的防爆性能，电动阀主板控制电路必须全密封，由于新疆夏季温度较高，加上电路运行时本身也产生热量，通过现场多次测量，夏季天气预报温度超过35℃，主板控制电路盒内的温度就在86℃以上，超过了该绝缘软管的耐温等级，新疆夏季超过35℃的天气一般都在15-30天左右，因此在长时间的高温环境下，排线绝缘软管表面就会发硬老化而损坏，造成主板内部连接线路短路。

在对排线的绝缘软管进行检查中我们发现：电动阀控制电路的PCB板在长时间的使用过程中从未有明显老化现象，查阅相关资料得知电路PCB板一般使用的材料耐温≥120℃，由此我们决定选择使用≥120℃的排线绝缘软管。

通过和自动化维护人员沟通，我们重新定制排线的绝缘软管（下图），并配合自动化维护人员对所有电动阀主板内控制电路的排线进行了更换，经过现场连续几年的运行使用，再未发生过电动阀主板短路烧毁的问题。

4 效益分析：

4.1、经济效益：

一套电动阀主板的材料费约18800元，在对排线的绝缘软管改造前，每年主板因高温短路烧毁需更换两次，每次两人需两小时完成，人工成本=22（300÷8）=150元（一人1天8小时约300元）；这样一年主板更换成本=150+218800=37750元；购置新绝缘软管0.5mm

长100米约65元，0.75mm长100米的85元（100米能用5年以上），两名维修人员组装和更换6台电动阀排线的绝缘软管用时约8小时，这样一年可节约成本：37750-[（65+85）/5+2300]=37120元。

4.2、社会效益

1）通过对多功能电动阀排线绝缘软管的更换，降低了岗位操作员工因电动阀开关不及时而带来的额外工作量。

2）减少了因短路故障电动阀对原油处理系统造成的扰动，保障了原油系统的平稳运行。

参考文献：

[1]黄日新 《工业专用阀门手册》 1997年 机械工业出版社