来源：Valve World（2023-07-11 发布）。作者：Chris（Rotork 油气事业部战略负责人）。本文为中文编译版，原文链接：https://valve-world.net/how-electrification-can-help-reduce-methane-emissions/
执行机构的电气化改造（图源：Valve World）
油气仍是世界第一大能源来源，同时也是排放的主要来源。电气化是减排的核心解决方案，也是包括《全球甲烷承诺》在内的关键减碳倡议的重要组成部分。
在油气应用中，长期以来，由工艺自身产生的气体驱动的弹簧返回式和膜片式执行机构一直是首选的控制方式（尤其在偏远井口和极端工况下）。但这类气动执行机构会把甲烷直接排入大气——每一次开关动作都是一次排放。
原油从井口和采油树流出，经过 various 处理撬块和模块，把原油与伴生气和水分离，以满足下游管道的输送规格。通过用电动流量控制方案替代气动流量控制产品，企业可以实现更有成效的运营、减少（或消除）排放，并提升环保与安全表现。
在油气市场，当前的趋势是用外部压缩机供气的压缩空气替代以甲烷为动力的气动执行机构，而电动执行机构可以进一步简化这一过程——彻底摆脱对工艺气源的依赖。
核心技术是无刷直流电机加数字编码器。电动执行机构通过动力电缆和控制电缆连接；而气动执行机构则需要钢管来输送来自复杂压缩机/干燥处理系统的高压空气。
从开采到终端使用，油气生产全流程都存在逸散排放的可能。在上游、中游、下游各环节配置正确的电动流量控制技术，是堵住排放的关键。
气动膜片执行机构的另一个运行挑战是：必须保证工艺气体足够干燥，否则冷凝会导致系统失效。但油田上每一台气动执行阀门其实都有电动替代方案。例如 Rotork 最近为偏远页岩气田交付了一套高效可靠的过程控制解决方案，按新环保法规的要求消除了放空和温室气体排放。
大多数页岩气井和集输管线无人值守、地处偏远，监控既困难又昂贵。电动执行机构是远程井口阀门自动化的理想方案——解决方案是在每口井安装电动执行机构，通过 SCADA 系统远程监控。
与流体动力执行机构配合工作的电子线路断裂（ELB）系统，可以解决中游过程中的逸散排放难题：即时发现泄漏至关重要，尤其是管道输送甲烷时。ELB 通过监测管道压力，快速定位并辅助隔离爆管或破损段——微控制器可以触发电磁阀，让执行机构管路中的管道气快速泄放、使阀门动作关闭。
一旦发生管道破裂，这类设备可以迅速隔离相应的管道段，减轻潜在的安全、财务和环境影响。
甲烷排放常见于燃气分配系统。美国遍布着降低天然气压力的调压站，为居民用户控制下游压力。当下游需求变化时，调压器需要调整——传统上这由气动执行机构完成，伴随持续的甲烷排放。
电动执行机构是替代方案：可直接安装在调压器上自动改变压力设定点，运行过程中不排放任何污染物或废气，也没有稳态放散。
电气化是解决执行机构甲烷排放问题的最有效方案。纵观油气行业，到处都有把气动执行机构替换为电动执行机构的机会——提升效率、消除排放。随着 2050 年净零排放目标的临近，还需要更多解决方案来应对气候变化，而减少甲烷排放将对这一目标产生显著影响。
注：IEA 油气甲烷排放估算、EPA 工业过程与产品使用、Kearney 分析（原文脚注）。
