중국 동서지역 파이프라인에 설치된 지능형 전동밸브 액츄에이터

West-East Pipeline (WEPP) 시설은 중국에서 기존에 설계된 적이 없는 가장 큰 규모와 가장 중요한 가스산업 프로젝트로 설명됩니다. 프로젝트는 4개의 파이프라인 건설을 통해 서부지역 자원을 동부지역으로 연결하려는 목적입니다. 수천키로에 달하는 파이프라인은 다양한 고원, 산악, 사막 및 강을 따라 신장자치구 타림분지와 창강삼각주 그리고 주강삼각주로 연결됩니다.

이번 파이프라인 프로젝트는 Petro Chaina의 자회사인Petro China West-East Gas Pipeline Company 에 의해 진행됩니다. Petro China의 대부분의 지분은 가장 많은 국유 오일과 가스공급자인 China National Petroleum Corporation (CNPC) 가 소유하고 있습니다. 2004년에 시작된 이 거대한 사업의 첫 번째 단계는(WEPP1) 신장지구 타림분지의 천연가스를 전기생산을 위해 장강삼각주로 이송하는 사업이었습니다. 2008년에 시작된 두 번째 파이프라인 건설은 첫 번째 파이프라인과 평행하게 설치되어 기존 라인에 연결되었습니다. 두 번째 파이프라인은 신장지구로부터 광저우로 연결되며 두 개의 추가라인이 설치될 예정입니다. 모든 디자인은 수조 입방 미터의 가스를 인구과밀 지역과 산업시설의 공급량을 만족하기 위해 설계되었습니다. 두 번째 파이프라인 (WEPPII)건설은 2008년에 시작되었으며 2012년 10월에 3번째(WEPP II) 파이프라인 건설이 착공되었습니다. WEPP IV 현재 계획단계에 있습니다.

2002년에, 첫 번째 공사가 시작될 무렵, IQ 지능형 밸브 액츄에이터는 10년 가까이 많은 산업현장에 적용되어 왔습니다. 첫 번째 세대의 IQ제품은 IQ Mark 2로 대체되었으며, 기존 Rotork 제품을 모방하는 타 경쟁사 제품에서 찾을 수 없는 새로운 기술 이 추가되었습니다.
당시, Rotork는 non-intrusive 설정, 커미셔닝 데이터 로깅 및 데이터 전송기술을 제공할 수 있는 유일한 업체였으며 해당 제품은 이미 전세계의 오일 및 가스시설에 적용되고 있었습니다. 1993년에 출시하여 2000년대까지 당사 매출에 대부분을 차지하는 IQ 액츄에이터는 적외선 통신 무선 셋팅툴을 통해 Non-intrusive 데이터 통신의 선두 제품이었습니다.
2006년에 이르러 Non-intrusive 기술은 액츄에이터의 설정 데이터를 추출 및 다른 액츄에이터로 다시 전달할 수 있는 액츄에이터와 셋팅툴사이의 양방향 통신이 개발되었습니다. 이를 통해 많은 수의 제품을 커미셔닝할때 엄청난 시간을 절약할 수 있었습니다. 이러한 데이터들은 또한 무선 셋팅툴을 통해 PC로 다운로드가 가능하며, 재설정 후 재전송이 가능합니다.
각 액츄에이터의 통합 data loggers는 커미셔닝 데이터 ‘footprint’ 그리고 토크 프로파일을 포함한 시간에 따른 밸브 작동정보를 저장합니다. 이런 DATA는 PC 용 Rotork IQ Insight 소프트웨어(무료)를 통해 파일추출 및 데이터 분석이 가능하며 이를 통해 밸브 성능의 정확한 평가 그리고 잠재적인 문제점을 인지할 수 있습니다. Asset management 프로그램은 효율적인 예방정비 스케줄을 계획할 수 있게 해주며, 불필요한 정비계획을 방지해 줍니다. 또한 예상치 못한 공정 중단 위험을 최소화 할 수 있습니다. 데이터는 휴대용 세팅 툴을 이용해 다운로드 하거나 노트북을 통해 액츄에이터와 직접 연결하여 다운로드 가능합니다.

예를 들어, IQM 모듈레이팅 액츄에이터는 100mm에서 250mm 사이의 밸브를 제어합니다. 이 Class 600 밸브는 라인에 첫 번째 위치하는 중요한 밸브이며 메인 트랜스미션 라인의 운전압력인 최대 99bar에서 다운스트림 분배 압력인 25에서 45bar사이의 가스 압력으로 감소시키는 역할을 합니다. 첫 번째 파이프라인을 따라 50 개이상의 스테이션이 건설되었습니다. (Courtesy Mokveld Valves)

전원커버를 분해하지 않고 토크설정 및 리밋 설정을 하는 것은 사용자에게 많은 이점을 제공했습니다. 또한 효율적인 측면이 향상된 커미셔닝 작업은 내부에 전자기기들이 외부의 수분, 먼지 등 긴 세월 자연의 악조건으로부터 영구적으로 보호할 수 있습니다. 이 기술은 결선부의 이중 실링을 통해 보다 강화되었습니다. 결선부는 별도로 분리되어 밀봉처리되기 때문에 결선부 커버가 분리되어도 내부의 전자기기들은 완벽하게 보호됩니다. 결과적으로, 높은등급의 방폭에서 부터 IP68 등 동등한 방수 국제규격을 만족할 수 있습니다.

New developments
4,000 Km 길이의 첫 번째 파이프라인의 절반에 해당하는 두 번째 파이프라인과 8개의 분계 되는 라인이 있습니다. 유사하게, 170억 제곱미터 용량의 첫 번째 파이프라인과 300억 제곱미터 용량의 두 번째 파이프라인이 있습니다.
3번째 파이프라인이 동일한 방식으로 건설 중에 있으며, 2013년 초부터3세데의 IQ3 모델이 발주되어 적용될 예정입니다.
처음 두 동서파이프라인 공사의 경험과 피드백을 통해 기능적이고 효율적인 Rotork의 기술력을 소개할 수 있었습니다. 최신기술의 데이터 로깅을 통해 현장과 제어반에서 사용자가 원하는 정보에 보다 많이 접근이 가능합니다
이와 같은 발전된 내용에 추가로, IQ3 디자인에는 장기간 신뢰성, 적은 유지보수, 적은 관리 비용을 위한 3가지 중요한 특징이 있습니다.

첫번째로, 액츄에이터의 로컬포지션 창이 밸브 및 액츄에이터의 위치, 액츄에이터 설정을 위한 메뉴창, 오류진단 및 자산관리 정보 등을 제공합니다. 추가로, 로컬 인디케이션을 통해 컬리브레이션 및 설정을 돕기 위한 그래픽 화면이 제공됩니다 – 밸브의 서비스 컨디션, 중요한 성능데이터 또는 문제 발생 예상시기를 예측할 수 있도록 사용자에 정보를 제공해 줍니다.

디스플레이 창이 이중 창으로 구성되어있으며, 넓은 화면으로 제공됩니다. 첫 번째 창은 액추에이터의 설정 및 동작 정보를 제공해주며, 두 번째 창은 진단 및 동작 DATA를 표시해줍니다. 진단화면, 토크 및 포지션 그리고 액츄에이터 설정을 포함한 사용자가 보고 싶은 4가지의 화면 정보를 선택할 수 있습니다. 밸브 포지션은 소수점 첫 번째 자리까지 표현되며 진단분석을 위한 정확성과 뛰어난 분해능을 제공합니다.

두 번째로, 액츄에이터의 출력토크는 윔휠과 웜기어에 의해 정확하게 측정됩니다. 웜휠에 의해 발생하는 토크는 항상 웜 샤프트 축과 비례하며, 이는 장시간 사용으로 인한 효율변화에도 영향을 받지 않습니다. 토크는 오랜 시간 동작에 의해 손상 받을 수 있는 디스크 스프링이나 기계적인 장치가 아닌 응력 트랜듀서를 통해 측정됩니다. 데이터로거를 통해 밸브 동작의 토크정보를 기록하고 출력하며 이는 자산관리에 매우 중요합니다. 이정보는 또한 계획예방정비 시기를 결정하는 데 중요한 부분입니다.

세 번째는, 안정적이고 지속적인 밸브제어는 정확하고 반복적인 포지션측정을 통해 가능합니다. 이를 실현하기 위해, IQ3는 현재 특허 등록된 Absolute encoder를 사용합니다. Absolute encoders는Electro - mechanical 포지션 측정 장치이며 포지션과 관련된 작동기어를 측정하며 이에 따라 밸브의 포지션을 계산합니다. 장점은, Absolute encoder는 포지션 측정을 위해 별도의 전원이 필요 없으나 장치의 복잡성은 신뢰성을 감소시킬 수 있는 우려가 있습니다.
그러나 최신기술을 이용 수년의 시험을 거쳐, IQ3에 적용된 absolute encoder는 이러한 문제를 해결했습니다. 이는 비 접촉 방식이며, 정확하고 이중화된 단지 4개의 작동 파트를 통해 최대 8,000번 회전을 측정할 수 있습니다. 이 디자인을 통해 별도의 전원이 없이도 정확하고 신뢰성 있는 포지션을 측정할 수 있습니다.