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在自動(dòng)化較高的化工控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥作為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置，接受控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工流程的連續(xù)調(diào)節(jié)，運(yùn)行期間出現(xiàn)的故障直接關(guān)系著生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際統(tǒng)計(jì)大約70%的故障來(lái)源于調(diào)節(jié)閥。

    1 概述

    某合成氨裝置中，一段爐是轉(zhuǎn)化工段的核心，引起一段爐停運(yùn)的任何聯(lián)鎖動(dòng)作均將導(dǎo)致其后續(xù)工藝系統(tǒng)的停車，其中一段爐爐膛負(fù)壓的控制是關(guān)鍵。空氣壓縮機(jī)燃?xì)馔钙匠隹谌紵猓徊糠肿鳛橐欢螤t燃燒空氣，由AV－03010控制進(jìn)一段爐燃燒空氣的氧含量，保證一段爐內(nèi)燃?xì)馊紵浞郑涣硪徊糠种烈欢螤t對(duì)流段利用余熱，由PV－03048A/B輔助控制爐膛負(fù)壓；還有一部分由HV－02001控制進(jìn)行放空。這些閥門控制的氣道口徑大，采用了相同的多翻板連桿推動(dòng)機(jī)構(gòu)，需要的動(dòng)力較大，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制氣路較復(fù)雜。為控制，PV－03048采用A閥（小閥）、B閥（大閥）分別控制，根據(jù)工況需要開(kāi)啟其中一個(gè)或兩個(gè)。這些閥門參與聯(lián)鎖TRIP03.5控制，保證一段爐系統(tǒng)在正常的負(fù)壓下安全運(yùn)行。當(dāng)燃?xì)馔钙教嚮蛞欢螤t膛壓力升高大于100Pa時(shí)，TRIP03.5動(dòng)作：切斷一段爐燃燒空氣AV－03010和對(duì)流段乏氣排放閥PV－03048A/B，同時(shí)打開(kāi)乏氣放空閥HV－02001，并向TRIPB發(fā)出一個(gè)跳車信號(hào)。這些閥門屢次在開(kāi)車或行程校驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)失控不動(dòng)作現(xiàn)象，危害爐膛負(fù)壓的控制。

    2 存在問(wèn)題

    PV－03048A/B的作用是穩(wěn)定調(diào)節(jié)從燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫乏氣去一段爐對(duì)流段，輔助控制爐膛負(fù)壓。在大修中做行程校驗(yàn)和開(kāi)車時(shí)PV－03048A/B閥不動(dòng)作，該閥是氣缸式調(diào)節(jié)閥，氣路非常復(fù)雜，初步檢查發(fā)現(xiàn)電磁閥線圈磁性不夠，導(dǎo)致電磁閥輸出氣量小，氣控閥不切換，閥門不動(dòng)作。更換電磁閥后仍不行，無(wú)法控制爐膛負(fù)壓，負(fù)壓聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)就會(huì)連鎖引起跳車。AV－03010在大修后開(kāi)車不動(dòng)作，檢查電磁閥有電，開(kāi)閥側(cè)氣路不通，閥門調(diào)節(jié)失靈，無(wú)法正常開(kāi)啟一段爐加熱系統(tǒng)。

    3 原因分析

    3.1 控制介紹

    以PV－03048B閥控制為例，原控制氣路圖見(jiàn)圖1。

圖1 原控制氣路圖

    控制圖中I、II、III、IV分別是四個(gè)氣控閥。PLT是控制氣口，R是放空口，P、A是通氣口。其中氣控閥II、III、IV是FC事故關(guān)型，PLT有氣時(shí)氣控閥P—A通，PLT無(wú)氣時(shí)P—A不通，A—R通；氣控閥Ⅰ是FO事故開(kāi)型，PLT有氣時(shí)P—A不通，A—R通，PLT無(wú)氣時(shí)P—A通。

    正常運(yùn)行時(shí)，電磁閥帶電通氣，控制氣經(jīng)電磁閥后連至各氣控閥PLT口之氣路送至四個(gè)氣控閥PLT端，閥Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ打開(kāi)，閥I關(guān)閉。I/P轉(zhuǎn)換器接受主控4～20mA信號(hào)，轉(zhuǎn)換后輸出至氣動(dòng)定位器，兩路輸出C1、C2，C1經(jīng)氣控閥Ⅳ氣路至調(diào)節(jié)閥氣缸開(kāi)閥側(cè)；C2經(jīng)氣控閥II、III關(guān)調(diào)節(jié)閥氣路至調(diào)節(jié)閥氣缸關(guān)閥側(cè)。上止逆閥保證關(guān)閥氣不能去氣控閥I放空。這樣隨主控4～20mA信號(hào)開(kāi)、關(guān)調(diào)節(jié)閥門。

    需要強(qiáng)調(diào)的是氣控閥I的線路，它的作用是在電磁閥失電或失去氣源的事故狀態(tài)下，強(qiáng)制去關(guān)閉調(diào)節(jié)閥PV－03048B，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的事故關(guān)功能。這時(shí)閥I打開(kāi)，當(dāng)有氣源時(shí)，氣源經(jīng)下止逆閥、閥I、上止逆閥、關(guān)閥氣路去關(guān)調(diào)節(jié)閥；無(wú)氣源時(shí)，平時(shí)儲(chǔ)存在氣罐內(nèi)的氣源，經(jīng)閥I、上止逆閥、關(guān)閥氣路去關(guān)調(diào)節(jié)閥。下止逆閥保證氣罐內(nèi)的氣源不致流失。同時(shí)，氣控閥III的作用是在電磁閥失電、失去氣源的事故狀態(tài)下關(guān)閉并保證事故關(guān)閥氣不致由此放空，因?yàn)闅饪亻yIII的P、A氣口是反接的，PLT失氣后P—A關(guān)閉，A—R導(dǎo)通，P口是接在事故關(guān)閥氣側(cè)，保證了事故關(guān)閥氣不能放空。

    3.2 PV－03048B不能動(dòng)作原因分析

    （1）經(jīng)觀察該閥門有時(shí)動(dòng)作緩慢。檢查發(fā)現(xiàn)閥門氣缸有串氣現(xiàn)象，更換了雙氣缸的活塞密封環(huán)，有時(shí)可以動(dòng)作，即使能動(dòng)作但全關(guān)后再啟動(dòng)非常困難。

    （2）由于閥門是多翻板連桿機(jī)構(gòu)，啟動(dòng)不順，懷疑是否是閥門運(yùn)行動(dòng)作阻力大。檢查各個(gè)聯(lián)軸節(jié)及軸承，發(fā)現(xiàn)這些地方由于閥門運(yùn)行環(huán)境溫度高，干澀活動(dòng)阻力大。加注耐高溫潤(rùn)滑脂，手動(dòng)開(kāi)關(guān)靈活了。

    （3）再次停車后開(kāi)車，又出現(xiàn)該閥不動(dòng)作。檢查發(fā)現(xiàn)，不論給多少信號(hào)，關(guān)閥側(cè)始終有氣，閥門全關(guān)。斷開(kāi)定位器C2側(cè)輸出，關(guān)閥側(cè)仍有氣。懷疑氣控閥I故障不切換。換了閥I后，現(xiàn)象依舊，說(shuō)明不是閥I故障。

    （4）分析認(rèn)為，氣控閥不切換的原因是控制氣壓不足，控制氣壓低的原因可能有：①測(cè)量電磁閥供電電壓，不帶負(fù)載為20VDC左右，帶負(fù)載時(shí)為14VDC左右，電磁閥功率3W，可能帶負(fù)載能力不足使電磁閥不能*開(kāi)啟；②VP－41氣動(dòng)定位器是耗氣型定位器，其中控制C1、C2兩路輸出的平衡滑閥閥芯*滑動(dòng)磨損，漏氣量增大，已使閥門定位不準(zhǔn)確，必定使整個(gè)回路耗氣量增大，控制氣壓降低，氣控閥不能切換；③一旦停車PLC也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的檢查或其他原因，閥門的電磁閥往往會(huì)斷電，氣控閥復(fù)位，恢復(fù)送電時(shí)由于上述原因會(huì)造成電磁閥開(kāi)啟不足、定位器分壓太大，氣控閥控制氣壓低，氣控閥不能切換。

    4 控制氣路改造

    同樣以PV－03048B為例，改造后的氣路控制圖見(jiàn)圖2。

圖2 改造后的氣路控制圖

    綜合故障原因，除更換氣動(dòng)定位器、定期給各聯(lián)軸節(jié)軸承加注耐高溫潤(rùn)滑脂外，另引一路氣源直接給電磁閥供氣，并將電磁閥更換成大通量、低功耗閥，提高控制氣壓力，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)四個(gè)氣控閥均能正常切換，問(wèn)題得到圓滿解決。

    5 結(jié)語(yǔ)

    大修將PV－03048B、PV－03048A、AV－03010進(jìn)行了控制氣路改造，改造后開(kāi)車控制氣路均切換控制正常，閥門動(dòng)作自如。經(jīng)過(guò)近一年的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐，這三臺(tái)閥門工作正常，至今沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)一次故障。這種改造簡(jiǎn)單易行、成本低、實(shí)用性強(qiáng)，為合成裝置其他控制閥故障排除摸索出一條新路。