中国西气东输管道智能电动阀门执行

几年来，中石油一直在建设连接中国市场和西方天然气资源的“西气东输”(WEPP)网络。Rotork被选中在这一发展中发挥核心作用，提供许多IQ范围的智能电动执行器和IQM调制执行器。

WEPP网络被称为中国有史以来最大、最重要的天然气工业项目。该项目为中国西部大开发，涉及建设四条连接中国东部市场和西部资源的天然气管道。数千公里的输油管道沿着高原、高山、沙漠、河流等不同地形，将新疆和土库曼斯坦的塔里木盆地与长三角、珠三角地区连接起来。

该管道项目由中石油的子公司中石油西气东输管道公司开发。中国最大的国有油气生产商中国石油天然气集团公司(CNPC)持有中石油的多数股权。该工程的第一阶段工程(WEPP 1)于2004年启动，将新疆塔里木盆地天然气田的天然气输送到长三角地区发电。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。第二条天然气管道从新疆到广州，随后还将开发两条天然气管道，旨在供应数十亿立方米的天然气，以满足中国工业和人口中心日益增长的能源需求。第二管道(WEPP II)于2008年2月开工建设，第三管道(WEPP III)于2012年10月破土动工。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执行机构。十多年来，在项目的各个阶段，已经安装了数千个这样的执行机构，用于压缩气站、歧管和存储设施的阀门控制。

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，并在多个行业建立。第一代IQ执行器最近被IQ Mk2取代，添加了在其他制造商的产品中无法找到的新功能，他们开始复制原来的设计。

当时，Rotork是唯一一家提供非侵入式坐封、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。在1993年推出时，IQ执行器通过与手持设定工具的红外连接开创了非侵入式数据通信，到2000年，IQ占据了该公司全球电动执行器销售的大部分。

到2006年，非侵入式技术得到了进一步发展，在执行器和坐封工具之间引入了双向通信，使得执行器配置数据能够被检索并重新传输到其他执行器，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。数据还可以下载到PC上，进行微调或调整，然后通过手持坐封工具重新传输到执行器。

每个执行机构的集成数据记录器记录调试数据“足迹”和后续阀门运行信息，包括两个阀门方向的扭矩剖面。在运行Rotork IQ Insight软件的PC上提取和分析这些数据，可以准确评估阀门性能，识别潜在的操作问题。然后，可以以更高的效率规划资产管理项目，消除为过于谨慎的维护计划制定计划的诱惑。意外流程中断的风险也被降到最低。数据可以通过手持坐封工具下载，也可以通过与执行器直接连接的笔记本电脑运行软件下载。

除了管道隔离阀的职责外，智能电动执行器还用于起飞站的控制阀职责，使气体能够以较低的压力转移到下游配电网。

在本例中，IQM调节执行器控制尺寸在100mm到250mm之间的轴向流量控制阀。这些600级阀门被描述为关键的“管道中第一个”阀门，可以降低从主输电线工作压力高达99巴到下游分配压力25到45巴的气体压力。仅在第一条输油管道上，沿途就修建了50多个这样的起飞站。(礼貌Mokveld阀门。)

非侵入式调试执行机构，无需拆卸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的永久性保护，不受湿气或灰尘的污染，确保了在管道沿线普遍存在的环境挑战条件下的长期可靠性。该技术通过一个“双密封”的接线盒进一步加强了电力和控制电缆的连接。端子与执行器的主体分开密封，以确保当拆卸端子盖时内部电气受到保护。因此，具有危险区域操作最高认证的执行机构还具有坚固、水密和临时潜水外壳，符合IP68和相应的国际标准。

新发展

第一条管道总长4000公里，还不到第二条管道及其八条支线总长的一半。同样，第一条管道的170亿立方米的年生产能力已经被更大口径的第二条管道的300亿立方米的生产能力所掩盖。

第三条管道的建设，其统计数据与第二条管道相似，目前正在进行中，从2013年初开始，该项目的订单将由另一代IQ驱动技术IQ3完成。来自诸如前两个西-东管道项目的经验和反馈，对Rotork引入更多功能和资产管理特性的能力做出了至关重要的贡献，这些功能和资产管理特性与现有的安装和控制协议无缝对接。为了满足终端用户在现场和控制室访问更多数据的需求，数据记录、显示和通信能力也得到了进一步的发展。

在IQ3的发展清单中，有三个关键的特点，对于长期可靠性、低维护和低拥有成本特别重要。

首先，执行机构局部位置指示窗口已经发展成为能够提供局部指示、阀门和执行机构状态、执行机构配置和设置菜单屏幕、故障诊断和资产管理信息的多功能显示器。曾经只是一个当地的位置指示器，现在是工厂过程的一个窗口。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视角的双显示器。前段显示器可以完全设置和操作驱动器，而第二段显示器可以永久显示详细的诊断和操作数据屏幕，提供“过程视图”。根据操作人员希望随时查看的信息，可选择四种屏幕，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。阀门位置显示到一个小数点，为诊断分析提供准确性和分辨率。诊断图形提供了一个窗口，显示阀门扭矩图，便于实时分析情况。

第二，执行器输出扭矩的精确测量是由蜗杆和车轮提供的功能。蜗杆轴的轴向力总是与蜗轮产生的扭矩成比例，这并不受齿轮传动长期运行所引起的效率变化的影响。扭矩是由一个力传感器测量的，而不是碟形弹簧或任何其他机械设备，这些设备会随着时间的推移磨损并改变其特性。这对资产管理非常重要，因为执行器数据记录仪会在调试期间记录阀门操作冲程的扭矩曲线，并随后在每次阀门操作期间进行记录。这些数据构成了可用于维护计划的信息的关键部分。

第三，可靠和可持续的阀门控制依赖于执行机构精确和可重复的位置测量。为了实现这一目标，IQ3现在使用了一种专利的绝对编码器。绝对编码器是一种机电位置测量装置，它可以感知从动齿轮的相对位置，从而计算执行机构输出的位置以及阀门的位置。它们的优点是不需要任何权力来跟踪位置的变化;它们的缺点是增加了复杂性并降低了可靠性。

采用最新的技术，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，可以测量高达8000个输出转高分辨率，冗余和自检。该设计提高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。