冗余阀集成系统（RVM）- 集成智慧

作者：诺冠能源业务发展总监 Phil Keating

欢迎访问e展厅 展厅 8 阀门展厅 球阀, 蝶阀, 闸阀, 电动阀, ... 在上游与下游石油、天然气、化工处理和发电站应用中，实现过程安全性与可靠性这一目标颇具挑战性，过去多年来它一直在考验着系统设计人员的资源。冗余阀系统已被业界广泛视为实现这一目标的最优方案，但是直到近年这些系统仍然只有”管道连接”的型式，其中包含了多个元件，管路中的也存在许多潜在的问题。然而，随着阀门行业的领导厂商在研发中投入了大量资金，现在已经出现了一种极具创意的新型系统，它在性能与使用寿命总成本方面具有前所未的优势。 我们需要冗余 在处理原油、天然气、化学品以及石化产品等高价值但具有潜在危险的物质时，我们面临着特殊的挑战。 一方面，我们需要将意外停产减少到最低限度，因为每天损失1 百万英镑的产量早已不是罕见的情况。另外，与机械问题或者系统故障相关的健康与安全问题（随之而来的还有法律和声誉问题）也涉及到大多数公司都无力承担的运营和商业费用。在不允许出现意外中断的场合中，解决办法是使用”二选二”（2oo2）系统，其中包含两个阀，即使其中之一出现故障，介质也能继续流动。 在安全至关重要的场合中，必须立即停止加工过程，所以通常会安装一个”二选一”（1oo2）系统。同样，即使两个阀门中的一个卡在开启位置或失效，也可使用另一个阀门来停止生产。虽然大多数加工厂都会根据自身的特定要求在这两种方案中选择其一，但仍有一些单位只使用一个阀门来控制过程，这就会带来许多问题。因为在阀门出现故障时不仅没有停止生产的冗余措施，而且也无法保证迅速恢复生产。另一方面，客户现在需要一种在安全性与可靠性两方面都能达到最佳状态的系统，这也促进了”三选二”（2oo3）阀门系统的开发。 当前系统提供的选择 - 以及它们存在的问题 传统的冗余系统，无论是1oo2 还是2oo2，都倾向于将阀门用螺栓固定在底板上，并使用不锈钢或硬管连接在一起。但是，一旦选定了某一种配置，就无法轻易改变（例如 2oo3），只能再增加一块底板，这种做法不仅成本高，而且麻烦。 同时，这些系统会带来许多安全性和操作问题。首先，即使系统本身只使用获得 SIL（安全完整性等级）批准的部件，最终构成的系统也无法获得 SIL批准。不合理的设计、错误的规格以及不理想的安装和配置都可能导致系统远未达到国内与国际标准，系统构件方面的潜在安全性问题十分麻烦。 同时，所用元件的数量本身就会产生问题。每一个新增的元件都会产生潜在的泄漏途径，随着这些元件之间的距离加大，泄漏途径会更多。这不仅会造成浪费，而且带来了极大的潜在危险。自然，每一个系统的装配也会因为各个阶段都需要测试而耗费大量时间。 但是，如果考虑到计划外的维护或者更换工作，故障停机问题将更为突出。即使是简单的阀门维护操作，也不得不停止整个过程。在大多数情况下，如果考虑到系统重启和冲洗所需的时间，停机时间至少需要一天。停机一天的费用最少100,000 英镑，而在将石油分馏成不同产品的裂化厂中，停产损失可能高达1 百万英镑，更不用说加热元件因没有进料而烧坏的可能。实际上，与延误订单和因此造成的商誉损失相比，这些损失可谓小巫见大巫。 最后，在通过管道连接的 1oo2或者2oo2 系统中，除非两个阀门都已失效，否则也无法显示其中一个阀门出现故障的情况。目前市场上提供的其他选择包括允许将各个阀门通过螺栓连接在一起的系统，这种系统的拆卸十分麻烦，而且通常只适合阀门与过滤减压阀组合。同时，”冗余控制系统” 常常只是装在机柜中的一套管道连接系统。它们庞大的体积不仅会带来安装问题，而且工作温度范围也更小（一般只有0°C至50°C），更不可能进行在线维修。最重要的是，它们只能采用1oo1或者2oo2 配置，因此不适合安全至关重要的应用场合。 冗余阀系统解决方案 最近市场上推出了一套系统能够解决所有这些问题，这就是来自诺冠的冗余阀集成（RVM）系统。通过与一流客户的密切合作，诺冠在英国（两家机构）与德国（一家机构）的工程师们运用自己的专业知识打造了这套系统。 它以Herion 阀的可靠技术为基础，通过重新设计Maxseal 阀实现了相同的占用空间，从而简化了集成。这是目前市场上唯一能够以这种方式集成阀门的系统，具有无与伦比的灵活性。 RVM 是名副其实的第一款可用于能源行业冗余应用的商业集成系统。采用紧凑型模块化结构的RVM 产品可选用铝和不锈钢材质，通过将所有安全性与可用性控制功能整合在一个紧凑、易于安装和维护的集成阀控制单元中，第一次实现了无管道系统。该系列提供所有可能采用的配置 – 1oo2、2oo2和2oo3 – 几乎适合各种应用。它只有一个进口和一个出口，不仅安装快捷简单，而且将潜在泄漏途径减少到最低限度。 整个装置都已获得 SIL 批准，工作温度范围介于-60°C至90°C之间，因此适用于全球石油、天然气和化工行业中常见的极端温度工作环境。与使用间接作用式阀的其它系统不同，RVM 产品使用直动式阀，因为它们的操作力-摩擦力之比（FFR）更高，这样阀门在必要时更容易正常执行动作。在开采作业的极端温度条件下，摩擦力在极低温度下必然会增大，而密封在较高温度下的”粘性”更大，这也会增加摩擦力，这就是RVM产品的一个主要特性。 每一个装置都配有不锈钢状态可视指示器及/或电子传感器，用于在出现故障时提供信息，以便更快地完成维护和更换。 此外还可选配手动或者电动旁通系统，以便进行电磁阀的在线维修和测试，而不必关闭整个工艺系统。 该系列包括标准流量和大流量型号，这意味着不需要可能未获得 SIL 批准的增压器，同时还可减少元件数量。所有 RVM 产品都得到了 TUV和SIRA 批准。排气罩能防止周围环境中的颗粒侵入，而电缆终端在线圈内部，因此无需额外的防爆终端。 发展的方向 为了满足日新月异的客户要求，RVM 系列还将在其他诸多方面实现更深远的发展。 对于需要对系统进行全面控制的应用场合，我们推出了配有互锁装置的RVM 产品，以满足本地关于操作员与维护工程师安全的要求。此外，对于压力高达 400 巴的超高压应用场合，例如石油平台上的升管阀或发电站中的轮机控制，由于不能使用气动系统且只能使用液压系统，我们开发了液压式 2oo3RVM。在这些应用中，过程连续性和安全性都是关键，但不能使用管道系统，因为一管道系统在高压作用下出现应力破损，工作人员和设备都可能受到伤害。 详见www.norgren.com/cn/rvm 关于诺冠 作为运动和流体控制技术的全球领导者，诺冠与客户密切合作，旨在加深对其工程需求的认识。此外，通过结合人力、产品与专业技术，诺冠为客户提供设备并助其大幅提升竞争优势。诺冠凭借世界一流的高性能产品，6000余人的创新和技术专长，以及卓越的本土服务能力享誉全球。作为营业额达21.3亿英镑的IMI PLC工程集团的子公司，诺冠在75个国家和地区拥有销售和服务网络，在美国、德国、英国和中国拥有技术中心，同时还拥有遍布世界各地的生产厂房。

文章内容仅供参考 (投稿) (5/3/2013)