劉楊生李合輝 劉翠芬 河南能源化工集團中原大化公司 濮陽457004

在自動化較高的化工控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥作為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置，接受控制信號，實現(xiàn)對化工流程的連續(xù)調(diào)節(jié)，運行期間出現(xiàn)的故障直接關(guān)系著生產(chǎn)裝置的安全運行。據(jù)現(xiàn)場實際統(tǒng)計大約70%的故障來源于調(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，引起一段爐停運的任何聯(lián)鎖動作均將導(dǎo)致其后續(xù)工藝系統(tǒng)的停車，其中一段爐爐膛負壓的控制是關(guān)鍵。空氣壓縮機燃氣透平出口燃燒乏氣，一部分作為一段爐燃燒空氣，由AV－03010控制進一段爐燃燒空氣的氧含量，保證一段爐內(nèi)燃氣燃燒充分;另一部分至一段爐對流段利用余熱，由PV－03048A/B輔助控制爐膛負壓;還有一部分由HV－02001控制進行放空。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機構(gòu)，需要的動力較大，氣動執(zhí)行機構(gòu)及控制氣路較復(fù)雜。為精確控制，PV－03048采用A閥(小閥)、B閥(大閥)分別控制，根據(jù)工況需要開啟其中一個或兩個。這些閥門參與聯(lián)鎖TRIP03.5控制，保證一段爐系統(tǒng)在正常的負壓下安全運行。當燃氣透平跳車或一段爐膛壓力升高大于100Pa時，TRIP 03.5動作:切斷一段爐燃燒空氣AV－03010和對流段乏氣排放閥PV－03048A/B，同時打開乏氣放空閥HV－02001，并向TRIP B發(fā)出一個跳車信號。這些閥門屢次在開車或行程校驗時出現(xiàn)失控不動作現(xiàn)象，危害爐膛負壓的控制。

2 存在問題

PV－03048A/B的作用是穩(wěn)定調(diào)節(jié)從燃氣輪機排出的高溫乏氣去一段爐對流段，輔助控制爐膛負壓。在大修中做行程校驗和開車時PV－03048A/B閥不動作，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，閥門不動作。更換電磁閥后仍不行，無法控制爐膛負壓，負壓聯(lián)鎖開關(guān)就會連鎖引起跳車。AV－03010在大修后開車不動作，檢查電磁閥有電，開閥側(cè)氣路不通，閥門調(diào)節(jié)失靈，無法正常開啟一段爐加熱系統(tǒng)。

3 原因分析

3.1 控制介紹

以PV－03048B閥控制為例，原控制氣路圖見圖1。

圖1 原控制氣路圖

控制圖中I、II、III、IV分別是四個氣控閥。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有氣時氣控閥P—A通，PLT無氣時P—A不通，A—R通;氣控閥Ⅰ是FO事故開型，PLT有氣時P—A不通，A—R通，PLT無氣時P—A通。

正常運行時，電磁閥帶電通氣，控制氣經(jīng)電磁閥后連至各氣控閥PLT口之氣路送至四個氣控閥PLT端，閥Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ打開，閥I關(guān)閉。I/P轉(zhuǎn)換器接受主控4～20mA信號，轉(zhuǎn)換后輸出至氣動定位器，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信號開、關(guān)調(diào)節(jié)閥門。

需要強調(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，強制去關(guān)閉調(diào)節(jié)閥PV－03048B，實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的事故關(guān)功能。這時閥I打開，當有氣源時，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;無氣源時，平時儲存在氣罐內(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，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，因為氣控閥III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 不能動作原因分析

(1)經(jīng)觀察該閥門有時動作緩慢。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)，有時可以動作，即使能動作但全關(guān)后再啟動非常困難。

(2)由于閥門是多翻板連桿機構(gòu)，啟動不順，懷疑是否是閥門運行動作阻力大。檢查各個聯(lián)軸節(jié)及軸承，發(fā)現(xiàn)這些地方由于閥門運行環(huán)境溫度高，干澀活動阻力大。加注耐高溫潤滑脂，手動開關(guān)靈活了。

(3)再次停車后開車，又出現(xiàn)該閥不動作。檢查發(fā)現(xiàn)，不論給多少信號，關(guān)閥側(cè)始終有氣，閥門全關(guān)。斷開定位器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，說明不是閥I故障。

(4)分析認為，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測量電磁閥供電電壓，不帶負載為20VDC左右，帶負載時為14VDC左右，電磁閥功率3W，可能帶負載能力不足使電磁閥不能完全開啟;②VP－41氣動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長期滑動磨損，漏氣量增大，已使閥門定位不準確，必定使整個回路耗氣量增大，控制氣壓降低，氣控閥不能切換;③一旦停車PLC也會進行相應(yīng)的檢查或其他原因，閥門的電磁閥往往會斷電，氣控閥復(fù)位，恢復(fù)送電時由于上述原因會造成電磁閥開啟不足、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圖2。

圖2 改造后的氣路控制圖

綜合故障原因，除更換氣動定位器、定期給各聯(lián)軸節(jié)軸承加注耐高溫潤滑脂外，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)過試驗四個氣控閥均能正常切換，問題得到圓滿解決。

5 結(jié)語

大修將PV－03048B、PV－03048A、AV－03010進行了控制氣路改造，改造后開車控制氣路均切換控制正常，閥門動作自如。經(jīng)過近一年的生產(chǎn)運行實踐，這三臺閥門工作正常，至今沒有出現(xiàn)過一次故障。這種改造簡單易行、成本低、實用性強，為合成裝置其他控制閥故障排除摸索出一條新路。