崔靜艷 王小杰

（河南省中原大化集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 濮陽457004）

大型連續(xù)性化工生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行取決于流動介質(zhì)的正確分配和控制。無論是對能量交換還是流量、液位等工藝參數(shù)的控制，通常都需要通過應(yīng)用最為廣泛的執(zhí)行器完成[1]。然而，在許多系統(tǒng)中執(zhí)行器所經(jīng)受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕、污染等都是高溫、高壓、易腐蝕、易結(jié)晶的惡劣環(huán)境。長此以往，就會造成執(zhí)行器不動作或者誤動作的情況，導(dǎo)致工藝參數(shù)調(diào)節(jié)難度加大，影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的甚至造成安全事故。

1 氣動執(zhí)行器

執(zhí)行器是工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，接收來自控制單元輸出的控制信號，通過改變控制閥的流通面積，控制流入或流程被控對象的物料或者能量，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制[2]。

氣動執(zhí)行器有薄膜式和活塞式2種。氣動執(zhí)行器控制過程如圖1所示。

圖1 氣動執(zhí)行器控制過程Fig 1 Control process of pneumatic actuator

氣動執(zhí)行器就是以壓縮空氣為動力源，以20～100kPa氣壓信號為輸入控制信號，借助于電氣閥門定位器、電磁閥等附件去驅(qū)動閥門，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)如DCS的控制信號來完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)。

2 運(yùn)行風(fēng)險分析

化工生產(chǎn)過程中，氣動執(zhí)行器長期處于高溫、高壓等環(huán)境中，容易造成填料泄漏等情況的發(fā)生；且氣動執(zhí)行器動作相對頻繁，運(yùn)行一段時間后執(zhí)行機(jī)構(gòu)與電氣元件等的連接容易脫開，造成執(zhí)行器不動作或者誤動作；帶有電磁閥的氣動執(zhí)行器很有可能由于電磁閥原因造成氣動執(zhí)行器動作異常，為正常生產(chǎn)帶來隱患。

2.1 填料泄漏等常見風(fēng)險

氣動執(zhí)行器的連接部件一般通過螺紋連接。環(huán)境溫度高、壓力高加上系統(tǒng)自身的震動等容易導(dǎo)致螺紋松動，其中填料的泄漏就是較為常見的一種。填料泄漏雖不會造成生產(chǎn)事故，但不利于延遲執(zhí)行器的使用壽命。針對部件松動、閥體腐蝕、過濾器減壓閥損壞、膜頭泄漏等，某公司制定了點(diǎn)檢定修制度。

點(diǎn)檢定修就是按照一定的標(biāo)準(zhǔn)、一定周期、對設(shè)備規(guī)定的部位進(jìn)行檢查，以便早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，及時加以修理調(diào)整，使設(shè)備保持其規(guī)定功能的設(shè)備管理方法。其執(zhí)行器運(yùn)行工況檢查內(nèi)容見表1。

根據(jù)儀表對生產(chǎn)的影響大小、重要程度對儀表進(jìn)行分級管理，制定了點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的考核辦法。要求點(diǎn)檢員每月5日前對包區(qū)所有儀表按照點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)逐一全方位檢查，對點(diǎn)檢數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，找出儀表存在的問題，然后采取“定時間、定責(zé)任人、定整改措施、定資金、定措施”的“五定”方法進(jìn)行跟蹤，將查出的儀表隱患進(jìn)行徹底解決。點(diǎn)檢定修制度能夠及時發(fā)現(xiàn)儀表隱患，通過“五定”將隱患消滅于萌芽狀態(tài)，做到儀表設(shè)備的預(yù)知檢修、狀態(tài)檢修。

表1 執(zhí)行器運(yùn)行工況檢查內(nèi)容Tab 1 Examination contents of actuator operation班組：責(zé)任人： 檢查日期： 年 月 日

2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與電氣元件連接脫開

在化工自動控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器的準(zhǔn)確定位常將氣動執(zhí)行器與電-氣閥門定位器配套使用。定位器接收控制器的輸出信號，產(chǎn)生與之成比例關(guān)系的輸出信號來控制氣動執(zhí)行器?；どa(chǎn)的特殊性，設(shè)備會由于震動而導(dǎo)致氣動執(zhí)行器與定位器連接部位脫開甚至閥桿脫開的狀況。該公司為了吸取事故教訓(xùn)、做到事故的預(yù)知、預(yù)防，從而達(dá)到預(yù)治的效果，開展了執(zhí)行器連接部件專項(xiàng)檢查活動并將其形成了制度使其常態(tài)化。

執(zhí)行器連接部件專項(xiàng)檢查即制定專門的標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則，抽調(diào)專門的工程技術(shù)人員每月按照規(guī)定的檢查內(nèi)容對所負(fù)責(zé)裝置區(qū)內(nèi)所有執(zhí)行器的連接部件進(jìn)行檢查。對檢查出的問題制定整改方案和整改期限責(zé)令相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行整改并根據(jù)相關(guān)考核標(biāo)準(zhǔn)對人員進(jìn)行獎懲考核?；顒娱_展至今，未出現(xiàn)過執(zhí)行器與定位器等脫開的隱患，保證了裝置的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

執(zhí)行器連接部件專項(xiàng)檢查內(nèi)容如表2所示。

表2 執(zhí)行器連接部件專項(xiàng)檢查內(nèi)容Tab 2 Special inspection contents of actuators connected components班組：責(zé)任人： 檢查日期： 年 月 日

2.3 電磁閥故障

在氣動執(zhí)行器控制回路中，電氣轉(zhuǎn)化組件將電信號轉(zhuǎn)化為氣動信號，電氣信號輸入控制了氣動輸出，最常用的電氣轉(zhuǎn)換組件就是電磁閥。電磁閥既是電器控制部分和氣動執(zhí)行部分的接口，也是和氣源系統(tǒng)的接口。電磁閥接受命令去釋放、停止或改變壓縮空氣的流向。在化工生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)如果執(zhí)行器采用單電磁閥進(jìn)行控制就有可能由于電磁閥線圈燒毀等原因?qū)е码姶砰y的誤動作使執(zhí)行器故障，進(jìn)而影響生產(chǎn)穩(wěn)定。為了有效降低由于電磁閥原因給氣動執(zhí)行器帶來的運(yùn)行風(fēng)險，可以對單電磁閥進(jìn)行雙電磁閥改造。雙電磁閥改造原理如圖2所示。

圖2 雙電磁閥改造原理Fig 2 Reconstruction principle of double solenoid valve

定位器輸出的壓縮空氣經(jīng)過三通引至電磁閥1、電磁閥2的輸入端，將電磁閥1的排放孔與電磁閥2的輸出孔通過氣源管連接起來，而電磁閥1的輸出接執(zhí)行器。這樣一來電磁閥1故障、電磁閥2線圈單獨(dú)產(chǎn)生故障不會對執(zhí)行器造成影響，當(dāng)且僅當(dāng)電磁閥1與電磁閥2同時故障時才會導(dǎo)致執(zhí)行器不動作。然而，從概率角度來講2個電磁閥同時故障的概率比單個出現(xiàn)故障的概率要低很多。值得注意的是，為了減少2個電磁閥同時故障在DCS中須將其接到不同的DO卡上，以避免雙電磁閥接在同一卡件上由于卡件故障而導(dǎo)致雙電磁閥同時出現(xiàn)問題。

3 結(jié)束語

點(diǎn)檢定修制度的執(zhí)行能夠有效降低氣動執(zhí)行器填料泄漏等一般風(fēng)險，據(jù)不完全統(tǒng)計，該公司點(diǎn)檢員平均每人每月能夠發(fā)現(xiàn)執(zhí)行器隱患10余處，自2012年3月至今未發(fā)生因執(zhí)行器故障而導(dǎo)致裝置斷料、減負(fù)荷等情況；專項(xiàng)檢查能夠?qū)鈩訄?zhí)行器連接部件松動脫開風(fēng)險消滅于萌芽狀態(tài)；氣動執(zhí)行器的雙電磁閥改造極大地提高了氣動執(zhí)行器的安全系數(shù)，有效避免了不必要的停車。總的說來，氣動執(zhí)行器運(yùn)行過程中的各種風(fēng)險均可以通過各種手段得到有效降低。

[1]張愛輝.化工電氣與儀表[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2012:115-116.

[2]謝玉東,王勇,劉延俊.調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)研究[J].液壓與氣動,2008(9):72-74.