1、1新型先导电磁阀在海洋平台应用可行性研究摘要：在海洋平台石油和天然气采集的控制中，不锈钢先导阀扮演者虽然小但是十分关键的角色。作为大型紧急关断阀的先导阀，这些阀一般安装在平台的气动逻辑控制面板上，针对阀门休眠、腐蚀、可用性、耗电量、设计平衡、先导方式选择、温度和使用寿命的方面进行可行性研究。 关键词：海洋平台；先导阀；阀门；研究 中图分类号：TS737+.3 文献标识码： A 文章编号： 1.先导阀的常见问题及新型先导电磁阀的解决方法 先导阀通常暴露在海水和其他较差的环境中，所以阀体的材质全部为 316 不锈钢。目前有多种形式的先导阀可供选择，如气控式，手动操作式，电磁驱动式以及其他更多形式。
2、 1.1 先导阀的休眠问题及解决方法 每当操作员或者 PLC 要打开或者关断一个阀门，启停一个过程或者进行例行检查时装在海上的先导阀就会运作。由于这些阀是很少运作的，人造橡胶做成的 O 型密封，经常几天，几周甚至几个月都一直和先导阀的阀体或阀杆相接触。所以密封环很有可能卡住接触面的沟槽或者有不平滑的地方。为了对付这个问题，一些操作员会为阀进行定期的保养。他们必须让让阀断电，检查他们，有可能还会为每个密封圈添加润滑油，就是为了这些阀能在需要的时候正常的工作。有的人甚至采用一个更极2端的方法，就是用扳手或锤子敲打那些不听使唤或者疑似不能运作的阀的外部，以此来达到让阀运作的目的。 这个“粘性问题”一
3、直存在于传统先导阀的设计中，然而，这显然构成了对设备连续运行的威胁。 新型先导电磁阀以 T 型密封替代 O 型密封解决了这个“粘性问题” 。这种 T 型密封圈和 O 型密封圈相比，减少了密封圈与阀体和阀杆的接触点的面积，实际上这样的设计就让电磁阀休眠带来的问题被解决了。T 型密封的滑阀响应时间随休眠时间的变化如图 1 所示。 图 1 T 型密封的滑阀响应时间随休眠时间的变化图 1.2 先导阀的腐蚀问题及解决方法 空气和水中的盐分，鸟类和昆虫：污垢和油脂：近海环境包含了加快设备污染和腐蚀的众多元素。常规电磁阀采用不锈钢作为阀体标准的材质和那种在往复过程中与空气进行交换的“呼吸式”设计。但是那些污
4、染物在海上平台总是供不应求的，一旦进入阀门，就会降低阀门的性能和可靠性。 新型先导电磁阀选择“不呼吸式”设计。阀门通过内部排气孔排出了气体，从而完全隔绝了受污染的/腐蚀性的大气。这样就使污染物难以进入阀门。 1.3 先导阀的耗电量问题及解决方法 3大多数海洋平台上使用的先导阀的功率都在 1.5W-1.8W 之间。但是，在近海采油的时间中直流电也是一笔额外的费用。 新型先导电磁阀产品功率已能达到 0.5W，这些产品的电量消耗将是传统产品的三分之一。 2.新型先导电磁阀使用寿命 先导阀在海油平台上用于 ESD 面板通常使用周期很低，很少进行动作。尽管如此，一个给定的使用寿命可以很好的提供阀的一般结
5、构特征、坚固性、甚至能提供可靠的阀的正常运行时间。 密封件和弹簧，除了 T 型密封（如图 2 所示）也表现出了更长的寿命。同时，有些产品也能确保弹簧往复使用一百万次。 线圈，新型先导阀可以减少线圈故障，通常可以运作远远超过 100万次。 低功耗，新型先导阀的低功率损耗对线圈意味着低发热量。由于工作温度没降低 10C，线圈的寿命将要提高大概两倍，所以指定低功耗的产品能达到更好的可靠性。 图 2 T 型密封产品示意图 3.温度 一些寒冷天气环境中工作的海洋石油平台需要在寒冷的环境下去使用他们的设备，这其中也包括常用的先导阀。 一些新的先导电磁阀使用了特殊的密封材料。这样就能在低温下正4常的操作先导
6、阀了。这种产品通常使用相同的温度上限。 在极端温度中使用 O 型密封将会使电磁阀休眠变得更加明显。所以那些结合了低温技术的创新密封圈设计就是最佳的解决方案了。 4.平衡设计 一个先导阀有时候会被用作分流阀，这时它的气流会从汽缸口流到排气口或者进气口。当对所有口来说流量都是不一样的，那么面板设计变得更加复杂。在这里流量平衡就变成了一个很有用的特征。 新型先导电磁阀是可以提供平衡流量的新产品。这些阀在所有的运行模式中都保留相同的流量特性，无论阀是常开型还是常闭型。这对面板制造商尤其有用，因为可预见的流量特征会使气动逻辑控制面板变得更简单，也让设计过程变得更灵活。 操作压力和先导压力不受入口过程压力
7、影响的产品更加符合现场需求。这些在设计中，手动操作产品需要操作员在操作阀门的过程中存在一贯的压力，不受入口压力的变化影响。这种同样的方式也适用用那些用一个小先导阀做驱动的气动先导阀，这种类型也不会受入口压力的影响。 5.先导方式选择 在使用电磁阀的情况下，如何辨别先导阀是通过定位器去驱动执行机构还是简单的开启和关断执行机构是非常重要的。如果使用定位器，那么流体的过程压力通常是很低的，大概在在 3 到 15 psi（0.2 至 1.0 bar）的范围内，所以对于电磁先导阀来说一个外加的起源将是非常必要的。这种阀还要上双向的，气体既可以从进口流向阀门也可以从阀门流5向进口。 最后，阀门必须有强大流
8、通能力，这样它可以在执行机构紧急停机时快速地排出空气。 在其他仅用于关断执行机构的先导阀大量应用中，内部先导阀 用进口的压力来移动活塞用以克服弹簧的弹力就已经够用了。 因此通常指定电磁阀是外部先导还是内部先导也是非常重要的。一种非常有用的例外就是有种电磁阀既可以选择内部先导也可以选择外部先导。这种类型需要在不同应用中使用同样的电磁阀，并且最低限度的减少零件总量。 6.结论 正确的选择一款在海上使用的先导阀是非常具有挑战性的。其中，需要考虑很多的关键因素，其中包括传统阀门带来的问题，诸如：阀门休眠、腐蚀、可用性、耗电量、设计平衡、先导方式选择、温度和使用寿命。新型先导电磁阀解决了这些难题，并且更加高效，同时拥有比以往任何时候都要可靠的性能。 参考文献 1刘林发.提高电磁阀气密性研究.航空兵器.2012.（1）66-68 2兰晋.电磁先导阀的动态特性仿真与流场分析.太原理工大学.2012
