西气东输管道智能电动阀门执行

多年来，中石油一直在进行连接中国市场和西方天然气来源的“西气东输”(WEPP)网络建设。Rotork在这一发展中发挥了核心作用，提供了许多IQ范围的智能电动执行器和IQM调制执行器。

WEPP网络被描述为中国计划的最大和最重要的天然气工业项目。该项目是中国西部大开发项目，主要建设连接中国东部市场和西部资源的四条天然气管道。管道跨越高原、山脉、沙漠、河流等多种地形，长达数千公里，将新疆塔里木盆地和土库曼斯坦与长三角、珠三角地区连接起来。

该管道项目由中国石油天然气股份有限公司旗下的西气东输公司负责开发。最大的国有石油和天然气生产商中国石油天然气集团公司(CNPC)拥有中石油的多数股权。这项巨大工程的第一阶段(WEPP 1)于2004年启动，将新疆塔里木盆地气田的天然气输送到长三角地区用于发电。2008年，第二条管道开始建设，部分与第一条管道平行并相互连接。第二条管道从新疆通往广州，接下来还有两条管道的开发，都是为了供应数十亿立方米的天然气，以满足中国工业和人口中心不断增长的能源需求。第二条管道(WEPP II)的建设于2008年2月开始，第三条管道(WEPP III)的破土动工于2012年10月。WEPP IV仍处于规划阶段。

从一开始，整个项目就采用了Rotork IQ智能非侵入式技术的电动阀门驱动。十多年来，在压缩机站、歧管和存储设施的阀门控制项目的所有阶段，已经安装了数千个这样的驱动器。

2002年第一条管道开工建设时，IQ智能阀门技术已经存在近10年，并在许多行业建立。第一代IQ执行器最近被IQ Mk2所取代，增加了其他制造商的产品所没有的新功能，这些制造商开始复制最初的设计。

当时，Rotork是唯一一家在执行器中提供非侵入式设置、数据记录和数据传输技术的制造商，这些技术已经在国际油气行业得到了验证。IQ致动器在1993年推出时率先通过红外连接到手持设置工具的非侵入性数据通信，到2000年IQ占了该公司全球电动致动器销售的大部分。

到2006年，非侵入式技术得到了进一步的发展，实现了致动器和整定工具之间的双向通信，使致动器配置数据能够被检索并重新传输到其他致动器，当许多阀门需要接近相同的调试设置时，可以节省大量的时间。数据也可以下载到PC上，进行微调或调整，然后通过手持设置工具重新传输到执行器。

每个执行器中的集成数据记录器记录调试数据“足迹”和随后的阀门操作信息，包括阀门两个方向上的扭矩曲线。通过Rotork IQ Insight软件对这些数据进行提取和分析，可以准确评估阀门性能，并识别潜在的操作问题。然后，可以以更高的效率来规划资产管理计划，从而消除为过于谨慎的维护计划制定计划的诱惑。意外进程中断的风险也被降到最低。数据可以通过手持设置工具下载，也可以通过一台运行与执行器直接相连的软件的笔记本电脑下载。

除了执行管道隔离阀的任务外，智能电动执行器还用于起飞站的控制阀任务，使气体能够在较低的压力下传输到下游分配网络。

在本例中，IQM调制执行器控制尺寸在100mm和250mm之间的轴向流量控制阀。这些600级阀门被描述为关键的“第一个管道”阀门，减少气体压力从主传输管道操作压力高达99 bar到下游分配压力25至45 bar。仅在第一条管道上，沿线就建立了50多个起飞站。(礼貌Mokveld阀门。)

非侵入式地调试执行器，无需拆除电气盖来设置行程开关和扭矩设置，为操作人员提供了许多好处。除了提高调试过程的效率外，该技术还确保了内部电子元件永久不受水分或灰尘污染的可能性，确保了在管道沿线普遍存在的环境恶劣条件下的长期可靠性。该技术进一步加强了“双密封”终端室布线电源和控制电缆。端子与执行器主体分开密封，以确保在取下端子盖时保护内部电气。因此，执行机构具有危险区域操作的最高认证，还具有坚固的、水密的、可暂时潜水的外壳，并符合IP68和同等的国际标准。

新发展

第一条管道4000公里的长度还不到第二条管道及其8条支线总长度的一半。同样，第一条管道170亿立方米的年输送能力已经被大口径第二条管道300亿立方米的年输送能力所超越。

第三条管道的建设与第二条管道的统计数据相似，目前正在进行中，从2013年开始，该项目的订单将以另一种新一代IQ驱动技术IQ3完成。来自项目的经验和反馈，如前两个West-East管道项目，为Rotork引入更多的功能和资产管理特性，无缝对接到现有的安装和控制协议做出了重要贡献。为了满足终端用户在现场和控制室中获取更多数据的需求，数据记录、显示和通信功能得到了进一步发展。

在开发清单中，IQ3设计的三个关键特征对于长期可靠性、低维护和低拥有成本尤为重要。

首先，执行器本地位置指示窗口已经发展成为一个多功能显示器，能够提供本地指示、阀门和执行器状态、配置和设置执行器的菜单屏幕、故障诊断和资产管理信息。曾经只是一个局部位置指示器，现在是工厂过程的窗口。除了当地位置指示它还提供了一个图形界面,协助设置和校准和它显示-在阀门致动器性能关键性能数据关系,允许用户确定阀门的使用情况或预测可能发生的问题。

显示器本身被设计成具有非常宽的观看角度的双显示器。前段显示使执行器能够完全设置和操作，而第二段能够永久显示详细的诊断和操作数据屏幕，提供“过程视图”。根据操作员希望随时看到的信息，有四个可选择的屏幕，包括诊断图形、同时需求和位置、扭矩和位置以及执行机构设置。阀门位置显示为一个小数点，为诊断分析提供准确性和分辨率。诊断图形提供了一个显示阀门扭矩图的过程窗口，便于实时分析情况。

其次，执行器输出扭矩的精确测量是由蜗杆和轮提供的功能。蜗杆轴的轴向力总是与蜗轮产生的扭矩成正比，这并不受长期运行引起的传动效率变化的影响。扭矩是通过力传感器测量的，而不是圆盘弹簧或任何其他机械设备，这些设备会磨损并随时间改变其特性。这对于资产管理非常重要，因为在调试期间，执行器数据记录器会将阀门操作行程的扭矩曲线记录为“足迹”，随后在每个阀门操作期间都会记录下来。这些数据构成了信息的关键部分，可用于维护计划。

第三，可靠和可持续的阀门控制依赖于执行器精确和可重复的位置测量。为了实现这一点，IQ3现在使用专利绝对编码器。绝对编码器是机电位置测量装置，感知从动齿轮的相对位置，以计算执行器输出的位置，从而阀门位置。它们的优点是它们不需要追踪位置的变化;它们的缺点是增加了复杂性并降低了可靠性。

使用最新的技术和经过几年的测试，IQ绝对编码器克服了这些问题。它是无触点的，只有四个运动部件，可以测量多达8000个输出匝数，具有高分辨率，冗余和自检。该设计增加了位置传感的可靠性，同时提供位置测量，无论是否连接电源。