馬 駿

中國(guó)航空油料有限責(zé)任公司河北分公司 河北石家莊 050000

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種自動(dòng)控制領(lǐng)域的常用機(jī)電一體化設(shè)備，是自動(dòng)化儀表的三大組成部分（檢測(cè)設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備）中的執(zhí)行設(shè)備。電動(dòng)閥主要是對(duì)一些設(shè)備和裝置進(jìn)行自動(dòng)操作，控制或調(diào)節(jié)設(shè)備開(kāi)關(guān)，代替人工作業(yè)。電動(dòng)閥在使用過(guò)程中，外部環(huán)境及自身設(shè)計(jì)對(duì)其穩(wěn)定性都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。如電動(dòng)閥產(chǎn)品質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)，或施工單位未按要求進(jìn)行布線與安裝調(diào)試，或者使用單位操作與維護(hù)保養(yǎng)方式不當(dāng)，最終導(dǎo)致出現(xiàn)故障。應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)油庫(kù)的電動(dòng)閥常與油罐液位等重要參數(shù)進(jìn)行聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能，同時(shí)參與日常自動(dòng)收發(fā)油換罐等作業(yè)，其重要性可想而知，如果電動(dòng)閥無(wú)法正常開(kāi)閉到位或失控，將嚴(yán)重影響機(jī)場(chǎng)油庫(kù)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電動(dòng)閥在機(jī)場(chǎng)油庫(kù)的應(yīng)用

1.1 電動(dòng)閥代替人工現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作閥門(mén)

電動(dòng)閥最基本的功能是實(shí)現(xiàn)控制室遠(yuǎn)程開(kāi)閉閥門(mén)。

1.2 電動(dòng)閥的安全聯(lián)鎖功能

根據(jù)民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)供油工程設(shè)計(jì)規(guī)范（MH5008—2017）13.4.1 要求“儲(chǔ)罐進(jìn)、出口電動(dòng)閥與液位控制器報(bào)警信號(hào)應(yīng)聯(lián)鎖。儲(chǔ)罐進(jìn)、出口電動(dòng)閥應(yīng)互鎖”。（MH5008—2017）13.4.2 要求“收油入庫(kù)總管電動(dòng)閥及輸油泵與儲(chǔ)罐高高液位控制器報(bào)警信號(hào)應(yīng)聯(lián)鎖”。（MH5008—2017）13.5.2 要求“航油儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置進(jìn)油操作閥與高高液位報(bào)警開(kāi)關(guān)之間、出油操作閥與低低液位報(bào)警開(kāi)關(guān)之間的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)、出油作業(yè)的緊急關(guān)閉功能”。（MH5008—2017）13.5.3 要求“航油供油系統(tǒng)的緊急關(guān)閉系統(tǒng)應(yīng)包括啟停裝置（ESD 按鈕）、聯(lián)鎖停泵、聯(lián)鎖關(guān)閥、聲光報(bào)警、超控等功能，并應(yīng)具備在線診斷和定期檢測(cè)功能”。同時(shí)，一些運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)的機(jī)坪管道系統(tǒng)設(shè)置了電動(dòng)隔斷閥，緊急關(guān)閉系統(tǒng)觸發(fā)停止按鍵后除停止加油泵外，還設(shè)置了同時(shí)關(guān)閉加油泵出油總管的電動(dòng)閥及相應(yīng)觸發(fā)管段對(duì)應(yīng)的電動(dòng)閥，以最大限度地切斷危險(xiǎn)源的蔓延。

1.3 電動(dòng)閥用于機(jī)場(chǎng)油庫(kù)緊急切斷系統(tǒng)

對(duì)電動(dòng)閥進(jìn)行防火措施與應(yīng)急供電電源改造后，可作為大型常壓儲(chǔ)罐的緊急切斷閥使用，具體根據(jù)《油氣儲(chǔ)存企業(yè)緊急切斷系統(tǒng)基本要求（試行）》要求：“電動(dòng)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)配備應(yīng)急電源（如UPS、EPS、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組等），并采取火災(zāi)安全保護(hù)措施，滿足SH/ T3005- 2016 第10.3.7.11 條的要求”。

1.4 無(wú)需人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)油庫(kù)自動(dòng)化作業(yè)

例如，經(jīng)過(guò)軟件編程，按照停泵、關(guān)閉發(fā)油罐出口電動(dòng)閥、打開(kāi)備發(fā)罐出口電動(dòng)閥及啟動(dòng)發(fā)油泵的邏輯順序，可實(shí)現(xiàn)發(fā)油油罐的自動(dòng)切換；按照關(guān)閉收油罐進(jìn)口電動(dòng)閥（設(shè)置關(guān)閉程度，不關(guān)到位）、打開(kāi)備收罐進(jìn)口電動(dòng)閥（設(shè)置打開(kāi)程度，不開(kāi)到位）、關(guān)到位收油罐進(jìn)口電動(dòng)閥及開(kāi)到位備收罐進(jìn)口電動(dòng)閥的邏輯順序，可實(shí)現(xiàn)不停泵自動(dòng)收油換罐的功能，電動(dòng)閥在整個(gè)自動(dòng)作業(yè)過(guò)程中起著重要的執(zhí)行作用。

1.5 應(yīng)用于消防自控系統(tǒng)

根據(jù)《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50074- 2014）15.1.11 要求：“一級(jí)石油庫(kù)消防泵的啟停、消防水管道及泡沫液管道上控制閥的開(kāi)關(guān)均應(yīng)在消防控制室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟?？刂?，總控制臺(tái)應(yīng)顯示泵運(yùn)行狀態(tài)和控制閥的閥位信號(hào)”。這就要求必須使用電動(dòng)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作及消防系統(tǒng)一鍵啟動(dòng)滅火等應(yīng)急功能。

2 電動(dòng)閥的常見(jiàn)故障

下面以廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)油庫(kù)的ROTORK IQ 系列電動(dòng)閥為例進(jìn)行電動(dòng)閥常見(jiàn)故障分析。

2.1 電動(dòng)閥無(wú)法關(guān)到位，出現(xiàn)內(nèi)漏

ROTORK IQ 系列電動(dòng)閥可通過(guò)設(shè)定的兩種方式實(shí)現(xiàn)停轉(zhuǎn)。一種是限位停轉(zhuǎn)，即當(dāng)閥門(mén)開(kāi)、關(guān)到達(dá)預(yù)先設(shè)定好的開(kāi)閥、關(guān)閥位置后，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)；另一種是力矩停轉(zhuǎn)，即當(dāng)閥門(mén)開(kāi)、關(guān)瞬時(shí)力矩到達(dá)預(yù)先設(shè)定好的開(kāi)閥、關(guān)閥力矩后，電機(jī)實(shí)現(xiàn)停轉(zhuǎn)。所以，當(dāng)力矩設(shè)置過(guò)小或關(guān)到位行程設(shè)置過(guò)高，便會(huì)造成閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，出現(xiàn)閥門(mén)內(nèi)漏的情況[1]，可通過(guò)重新設(shè)置停轉(zhuǎn)參數(shù)解決此類(lèi)問(wèn)題。

2.2 電動(dòng)閥無(wú)法停留在設(shè)定位置

當(dāng)開(kāi)閉電動(dòng)閥時(shí)，若閥位不能停留在設(shè)定的行程位置，閥桿與閥體可能發(fā)生發(fā)生頂撞，此時(shí)可通過(guò)在線設(shè)定器重新設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)，以及檢查電動(dòng)閥內(nèi)置9V 電池電壓是否偏低等方法來(lái)解決此類(lèi)故障，注意電池電量低可能造成主控報(bào)警故障，更換電池后需重新設(shè)置參數(shù)。

2.3 電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)到位閥位顯示錯(cuò)誤

當(dāng)電動(dòng)閥在全開(kāi)位置時(shí)，液晶顯示屏全關(guān)指示綠燈點(diǎn)亮，并顯示全關(guān)閥位指示條，可能是內(nèi)置9V 電池低電量的原因造成的。當(dāng)電動(dòng)閥供電電源關(guān)斷后，且內(nèi)置9V電池低電量時(shí)，會(huì)造成電動(dòng)閥存貯器內(nèi)的記錄數(shù)據(jù)丟失，造成閥位紊亂，若恢復(fù)供電電源時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)上述故障，此時(shí)液晶顯示屏?xí)@示執(zhí)行器報(bào)警圖標(biāo)與電池報(bào)警圖標(biāo)。電池報(bào)警可以通過(guò)將電動(dòng)閥斷電，更換9V 電池，由于執(zhí)行器1 個(gè)小時(shí)檢查一次電池狀態(tài)，更換電池后，電池報(bào)警圖標(biāo)將繼續(xù)顯示1 個(gè)小時(shí)，直到下一次檢測(cè)到電池狀態(tài)為良好，電池報(bào)警圖標(biāo)方會(huì)消失。再對(duì)電動(dòng)閥重新上電，使用在線設(shè)定器重新進(jìn)行關(guān)閥限位設(shè)定，設(shè)定完成后關(guān)閥指示綠燈點(diǎn)亮。此時(shí)，執(zhí)行器報(bào)警圖標(biāo)將消失，同樣方法進(jìn)行開(kāi)閥限位設(shè)定。

2.4 閥位丟失

電動(dòng)閥供電電源斷電后，若電動(dòng)閥顯示窗不顯示閥位，則應(yīng)首先檢查是否內(nèi)置電池電量不足，若更換電池后仍不顯示閥位，則需檢查內(nèi)置主板是否出現(xiàn)故障[2]。

2.5 開(kāi)關(guān)閥門(mén)過(guò)力矩

新安裝的閥門(mén)經(jīng)調(diào)試后，通常開(kāi)閉比較順暢，阻力比較小。但是閥門(mén)隨著使用年限的增長(zhǎng)，閥門(mén)磨損程度增加，閥芯與閥座磨損變形以及操作保養(yǎng)不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)閥門(mén)卡澀等情況，導(dǎo)致開(kāi)閉阻力增加[3]，閥門(mén)開(kāi)閉過(guò)程中的力矩會(huì)增加，導(dǎo)致過(guò)力矩故障報(bào)警，此時(shí)通過(guò)檢查閥門(mén)機(jī)械故障與調(diào)整開(kāi)閉力矩或行程設(shè)置的方法可以解決，注意調(diào)整行程設(shè)置時(shí)一定要確保閥門(mén)可以關(guān)到位。同時(shí)，由于閥門(mén)內(nèi)部流通介質(zhì)的熱脹冷縮造成的體積變化也可能引起開(kāi)閉力矩增加。

2.6 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作異常

當(dāng)ROTORK IQ 系列遠(yuǎn)程或近控電動(dòng)開(kāi)閉閥門(mén)時(shí)，若出現(xiàn)閥門(mén)執(zhí)行開(kāi)或關(guān)動(dòng)作2～3 秒后停止，如此反復(fù)的情況下，無(wú)論電動(dòng)還是手動(dòng)開(kāi)閉閥門(mén)，閥位開(kāi)度指示無(wú)變化，則說(shuō)明電動(dòng)閥供電電源及控制電路正常，是內(nèi)部計(jì)數(shù)器板卡故障。此時(shí)，可通過(guò)斷電更換內(nèi)部計(jì)數(shù)器模塊的方法解決此類(lèi)問(wèn)題。

3 電動(dòng)閥的典型故障案例分析

3.1 電動(dòng)閥因閥板與閥桿脫落導(dǎo)致無(wú)法打開(kāi)

案例描述：進(jìn)行電動(dòng)閥（明桿閘閥）遠(yuǎn)程開(kāi)啟操作時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，且顯示窗閥位變化，同時(shí)閥桿也跟著旋轉(zhuǎn)，而電動(dòng)閥實(shí)際未開(kāi)啟。

問(wèn)題排查與分析：由于該電動(dòng)閥類(lèi)型為明桿閘閥，正常開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)，閥桿只是上下運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，故上述閥桿在電動(dòng)閥開(kāi)啟過(guò)程中跟著電機(jī)動(dòng)作而旋轉(zhuǎn)為異常情況，分析判斷為閥門(mén)本身機(jī)械故障，經(jīng)閥門(mén)拆解檢查，發(fā)現(xiàn)閥桿與閘板脫落，進(jìn)行閥桿復(fù)位，重新與閘板焊接固定后，該故障解除。

3.2 電動(dòng)閥頻繁力矩跳斷故障

案例描述：電動(dòng)閥在開(kāi)閉過(guò)程中，頻繁出現(xiàn)過(guò)力矩報(bào)警，導(dǎo)致閥門(mén)動(dòng)作中斷，造成閥門(mén)無(wú)法完全打開(kāi)或關(guān)閉。

問(wèn)題排查與分析：力矩跳斷就是當(dāng)電動(dòng)閥開(kāi)閉過(guò)程中產(chǎn)生的力矩到達(dá)所設(shè)定的開(kāi)閥或關(guān)閥力矩值時(shí)，執(zhí)行器停止運(yùn)行，用以保護(hù)設(shè)備本身及閥門(mén)不被損壞。根據(jù)分析，判斷故障原因主要分為機(jī)械故障與參數(shù)設(shè)置問(wèn)題兩種。針對(duì)機(jī)械故障，檢查電動(dòng)閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是否有卡澀、缺少潤(rùn)滑或填料過(guò)緊的情況，經(jīng)檢查無(wú)機(jī)械故障，則考慮電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)限位設(shè)置對(duì)力矩的影響。電動(dòng)閥在實(shí)際動(dòng)作過(guò)程中，關(guān)閥限位偏關(guān)與開(kāi)到位偏開(kāi)都會(huì)導(dǎo)致力矩增大，可以在確保電動(dòng)閥關(guān)到位的前提下，將電動(dòng)閥關(guān)閥限位往偏開(kāi)方向調(diào)整，重新標(biāo)定關(guān)閥限位，以減小關(guān)閥力矩。同樣方式調(diào)整開(kāi)閥限位，以減小過(guò)力矩，解決力矩跳斷故障。

3.3 ROTORK電動(dòng)閥遠(yuǎn)程控制功能偶發(fā)性故障

案例描述：油罐進(jìn)出口電動(dòng)閥遠(yuǎn)程控制功能時(shí)好時(shí)壞，重新對(duì)電動(dòng)閥供電電源斷送電后，電動(dòng)閥遠(yuǎn)程開(kāi)閉操作功能恢復(fù)，而數(shù)小時(shí)或數(shù)天后再次遠(yuǎn)程操作失靈，反復(fù)如此。問(wèn)題排查與分析：當(dāng)電動(dòng)閥遠(yuǎn)程控制失靈時(shí)，按照從控制柜信號(hào)發(fā)出到現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥信號(hào)接收的順序，依次進(jìn)行故障排查。

（1）首先使用萬(wàn)用表檢查PLC 控制柜對(duì)應(yīng)電動(dòng)閥控制線是否有信號(hào)輸出，檢查正常。

（2）檢查電動(dòng)閥信號(hào)線防雷模塊是否對(duì)信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生影響，使用熔斷器短接防雷模塊后，雖然暫時(shí)恢復(fù)正常，但依然出現(xiàn)電動(dòng)閥遠(yuǎn)程控制偶發(fā)性故障。檢查信號(hào)線防雷模塊本身是否故障，拆除防雷模塊后測(cè)量?jī)?nèi)部阻值，存在接觸不良，阻值偏大的情況，進(jìn)行更換。

（3）罐區(qū)電動(dòng)閥采用RS485 總線通訊方式，按照ROTORK 電動(dòng)閥廠家要求，電動(dòng)閥全部采用手拉手方式進(jìn)行連接，最后一個(gè)電動(dòng)閥接120Ω 末端電阻，故其中一個(gè)電動(dòng)閥的通訊線路出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)影響后面連接的所有電動(dòng)閥的通訊。經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥全部開(kāi)蓋檢查，檢查線路連接情況，發(fā)現(xiàn)8 個(gè)電動(dòng)閥中有5 個(gè)電動(dòng)閥的信號(hào)線屏蔽層現(xiàn)場(chǎng)未做絕緣保護(hù)，并與金屬外殼接觸，由于電動(dòng)閥外殼已接地，從而導(dǎo)致信號(hào)線屏蔽層兩端接地（屏蔽層在控制柜端已經(jīng)一端接地），會(huì)影響信號(hào)傳輸穩(wěn)定性。對(duì)信號(hào)線屏蔽層現(xiàn)場(chǎng)端重新做絕緣保護(hù)后，滿足信號(hào)線一端接地要求。

（4）檢查電動(dòng)閥供電電源配電箱，8 個(gè)電動(dòng)閥供電電源開(kāi)關(guān)指示燈有3 個(gè)故障，雖然供電開(kāi)關(guān)可以正常斷送電，由于電動(dòng)閥采用三相供電，電源指示燈取其中一相供電，故若指示燈內(nèi)部短路，則可能導(dǎo)致電動(dòng)閥三相供電不平衡，從而影響電動(dòng)閥正常控制，故對(duì)電動(dòng)閥供電電源防爆配電箱開(kāi)蓋檢查，更換故障電源指示燈。

按上述內(nèi)容進(jìn)行排查整改后，罐區(qū)8 個(gè)油罐進(jìn)出口ROTORK 電動(dòng)閥遠(yuǎn)程控制功能偶發(fā)性故障消失。

4 結(jié)論

現(xiàn)如今，電動(dòng)閥在機(jī)場(chǎng)油庫(kù)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，不同電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理大同小異，也存在著許多共性問(wèn)題，應(yīng)用單位在日常工作中要善于總結(jié)與分析排故解故的經(jīng)驗(yàn)，提升維保人員的技術(shù)水平，以便在日常維護(hù)或處理故障時(shí)，可以準(zhǔn)確定位，快速解決，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。文中對(duì)電動(dòng)閥在機(jī)場(chǎng)油庫(kù)的應(yīng)用，常見(jiàn)故障及典型案例進(jìn)行了詳細(xì)介紹與分析，以期對(duì)同行業(yè)單位具有借鑒意義。