閥門定位器及調節(jié)閥日常故障和判斷

智能閥門定位器在石油化工裝置自動化控制系統(tǒng)中的應用在石油化工裝置自動化控制系統(tǒng)中，調節(jié)閥的選用對精度而言至關重要，它的使用情況影響到產品質量，并關系到裝置安全生產。獨山子乙烯廠各裝置使用的調節(jié)閥包括各個廠家多種類型的產品。但絕大多數調節(jié)閥安裝的是普通類型閥門定位器?，F(xiàn)在獨山子乙烯廠使用了美國FISHER-ROSEMOUNT公司生產的FIELDVUE智能閥門定位器，經過一年多的運行，與普通閥門定位器的性能、使用情況、性能價格比等方面進行了比較類型配用普通定位器的調節(jié)閥配用智能定位器的調節(jié)閥基本誤差小于全行程的20%小于全行程的0.5%閥門穩(wěn)定性穩(wěn)定極其穩(wěn)定調校在現(xiàn)場手動調校通過校驗儀在現(xiàn)場、機柜或與DCS通訊調校信號源4~20mA或氣動信號模擬信號或數字信號性能/價格比低高PID操作無有通訊無HART協(xié)議1FIELDVUE智能閥門定位器的工作原理和特性1.1智能定位器原理FIELDVUE系列數字式閥門控制器有一個獨立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場更換而不必拆現(xiàn)場的導線或導管。這個模塊基座包括一些子模塊：I/P轉換器；PWB（印刷電路板）組件；氣動中繼器；指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合FIELDVUE系列數字式閥門控制器通過進入端子盒的一對雙絞線接受輸入信號和電能，輸入信號同時到PWB組件子模塊，在那里它被附加許多參數，例如多段折線性化中的節(jié)點坐標，極限值和其他數值。然后PWB組件子模塊送信號給I/P轉換器子模塊。I/P轉換器轉變輸入信號成為氣壓信號。該氣壓信號送到氣動中繼器，加以放大并作為輸出信號送到執(zhí)行機構。該輸出信號也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受。用于閥門執(zhí)行機構的診斷信息。閥門和執(zhí)行機構的閥桿位置當作輸入信號引入PWB子模塊，用作數字式閥門控制器的反饋信號，數字式閥門控制器上也可以配備指示表，指示氣源壓力和輸出壓力。1.2智能閥門定位器的智能特性1.2.1實時信息控制、提高安全性和減少開支1）改善控制：雙向數字通訊把閥門當前情況的信息帶給你，你可以依靠閥門工作信息有根據地對過程控制進行管理決定，確保及時控制。2）提高安全性：可以從現(xiàn)場接線盒、端子板或在控制室這樣的安全地區(qū)使用手操器、PC機或系統(tǒng)工作站選取信息，將你面對危險環(huán)境的機會減到最小，并且不必親臨現(xiàn)場。3）保護環(huán)境：可以把閥門泄漏檢測儀或限位開關接到智能數字式閥門控制器的輔助端子，免得額外增加現(xiàn)場布線，若發(fā)生超限該儀表將會報警。4）節(jié)省硬件開支：當FIELDVUE系列數字式閥門定位器用在集成系統(tǒng)時，由于FIELDVUE數字式閥門控制器替代調節(jié)器可以節(jié)省硬件和安裝費用。FIELDVUE系列數字式閥門控制器使布線投資、端子和I/O需求投資節(jié)省50%。同時FIELDVUE儀表采用二線制供電，不要求單獨而價高的供電導線。它們替換掉現(xiàn)有的配裝于閥門的模擬儀表，節(jié)省了單獨敷設電源線和信號線的高額費用。1.2.2結構可靠和HART信息1）結構經久耐用：全密封結構阻止了震動、溫度和腐蝕性環(huán)境對它的影響，獨立的防風雨現(xiàn)場接線盒把現(xiàn)場導線接點和儀表其他部分隔離開。2）加快開工準備步驟：數字式閥門控制器的雙向通訊能力使你可以通過遠程識別每臺儀表，檢驗它的校準情況，查閱對比以前存儲的維修記錄及其他更多信息，達到盡快啟動回路的目的。3）便于選取信息：FIELDVUE數字式閥門定位器和變送器應用HART通訊協(xié)議可以方便地選取現(xiàn)場信息。如實地看到控制過程的基礎——控制閥本身——在閥門或現(xiàn)場接線盒上借助于手持通訊器，在DCS控制室借助于個人計算機或操作員的控制臺。采用HART協(xié)議也意味著FIELDVUE儀表可以組合在集成系統(tǒng)之內，或作為自成一體的控制設備來用。這種多方面的適應性，使得無論現(xiàn)在或將來，系統(tǒng)設計工作更為方便容易。1.2.3自診斷與控制能力1）現(xiàn)場總線的通信所有DVC5000f數字式閥門控制器都包含現(xiàn)場總線通訊能力，包括A0功能塊及下列診斷：a） 關鍵閥門使用跟蹤參數；b） 儀表健康狀態(tài)參數；c） 預定格式閥門性能階躍維護測試。關鍵閥門使用跟蹤參數可監(jiān)控閥桿的總行程（行程累積）及閥桿行程轉向（周期）的次數。如果儀表的內存、處理器或檢測器有任何問題，則儀表的健康狀態(tài)參數報警一旦有問題發(fā)生，可確定該儀表將如何對該問題作出反應。假如，若壓力檢測器有故障時，儀表是否應當關閉？也可選擇哪一個元件出毛病將引起儀表關閉（是否問題嚴重，足以引起關閉）。這些參數指示以報警形式報告。監(jiān)控性報警可以提供有關有問題的儀表、閥門或過程的瞬間指示。2）標準控制與診斷所有DVC5000f數字式閥門控制器都包含標準的控制與診斷。標準控制包括A0與PID功能塊。標準診斷包括下列診斷測試：a）動態(tài)誤差帶；b）驅動信號；c）輸出信號。動態(tài)誤差帶、驅動信號及輸出信號是動態(tài)掃描測試。這些測試是在被控制的速度下轉變傳送器塊（伺服機構）的設定點并繪出閥門的操作以確定閥門的動態(tài)性能。例如動態(tài)誤差帶測試是滯后與死區(qū)加“回轉”。滯后與死區(qū)是靜態(tài)的質量。然而由于閥門是在運動著的，就帶來了動態(tài)誤差和“回轉”誤差。動態(tài)掃描測試給出了較好的指示，即閥門在過程條件下將如何操作，那將是動態(tài)而不是靜態(tài)。在個人計算機上運行ValveLink軟件可完成標準與先進診斷測試。3） 先進診斷具有先進診斷的儀表可完成標準診斷所包含的動態(tài)掃描測試內容加上第4個動態(tài)掃描測試，即閥門特征測試以及4個階躍診斷測試。閥門特征測試可讓您確定閥門/執(zhí)行機構的摩擦力、臺架測試壓力信號范圍、彈簧剛度及閥座關閉力。4） 過程總線費希爾控制設備性能服務部門可使用具備過程診斷能力的儀表來評估閥門、過程及變送器而基金會現(xiàn)場總線控制回路仍處于自動狀態(tài)，而且過程繼續(xù)生產產品。利用過程診斷，性能服務部門將能夠識別與找出哪一個過程的組成單元有可能今天引起質量問題。盡管過程診斷需要啟動運行，其終點卻是要由過程或操作員干預才能確定的。過程診斷可同時在多個閥門上進行。2應用和維護2.1應用FIELDVUE智能閥門定位器于1998年4月安裝使用于裂解和乙二醇裝置共16臺。主要用于更換一些重要控制點的回路場合。如裂解爐的進料流量閥和乙二醇環(huán)氧反應器的進料流量閥的控制。我們使用手操器對其進行了組態(tài)和校驗，其線性度可達99%，零點和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內，控制極其穩(wěn)定且抗干擾的能力也特別強，完全滿足工藝控制的要求。2.2維護FIELDVUE定位器維護量極少，基本上無需維護。其現(xiàn)場適應性特強。但為了保證長期、穩(wěn)定地運行，儀表人員應作好以下幾個方面的工作。1）為保證其良好的工作環(huán)境，防止意外損壞，應定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境。同時保證其工作氣源的穩(wěn)定和潔凈，減少外界因素造成的儀表波動和故障。2）儀表人員應每周檢查閥門和定位器的泄露和工作情況，及時消除隱患。每月使用手操器對定位器進行特性曲線檢查，檢查零點、量程、線性和回差等參數，并對其優(yōu)化和調整，保證其工作質量。3）定期對調節(jié)閥進行檢修和維護，確保閥門工作質量。同時對DCS調節(jié)控制回路參數進行優(yōu)化，以確保與定位器互相工作的協(xié)調性和穩(wěn)定性。4）由于DCS方面和其它原因，其現(xiàn)場總線和軟件功能我們沒有完全得到開發(fā)和利用，對智能維護和診斷功能無法完全使用，但還是大大減輕了日常維護量。通過近兩年在化工裝置的使用效果來看，智能型閥門控制器性能穩(wěn)定、調校方便；能實現(xiàn)與DCS的直接通訊，并具備自診斷功能，維修簡單；可移植到現(xiàn)場總線，代表當今儀表技術發(fā)展的方向。進一步開發(fā)和使用其軟件功能是我們今后努力的目標方向。調節(jié)閥的預先維護及故障檢修指南摘要：從工程實用的角度概述了調節(jié)閥在安裝設定時應做的常規(guī)性維護和準備工作，并介紹了一些有關調節(jié)閥常見故障的維護檢修常識。關鍵詞：調節(jié)閥；維護方式；預先性維護；故障查找檢修典型的調節(jié)閥維護方式有3種：1)應答性維護(ReactiveMaintenance)；2)預防性維護(PreventiveMaintenance)；3)預估性(PredictiveMaintenance)維護。眾所周知，前兩種方式早已在工業(yè)控制領域得到廣泛應用，而第3)種方式卻是近十幾年才發(fā)展起來的模式。特別是通過借助計算機技術，先進的專家診斷系統(tǒng)使預估性維護更加簡單快捷。調節(jié)閥的預先性維護(PreemptiveMaintenance)是一種演繹過來的方式。它基于全面質量管理(TotalQualityControl)理論—事先花點時間做一些工作，把那些可能會發(fā)生的問題消除在萌牙狀態(tài)。預先性維護是安裝設定調節(jié)閥時的一個重要環(huán)節(jié)，也是延長調節(jié)閥使用壽命的關鍵因素之一。那么在安裝設定調節(jié)閥時應做些什么前期準備工作，這些工作又能起什么作用？“預先性維護”將給您提供一些信息和答案見表1。表1預先性維護應做的工作結果和作用安裝前要保護好調節(jié)閥組件不受外界損傷移去閥門的包裝物品（如固定物、保護塞或蓋面罩等）安裝調節(jié)閥前應沖洗工藝管道，并進行水壓試驗選用合適的法蘭墊圈在安裝調節(jié)閥時，應采用固定夾板（箍條）支撐閥門采用標準的閥門和執(zhí)行機構定位取向方式在夾裝無法蘭（Flangeless或wafer）閥體時，就注意控制緊固的力矩和均勻性確保旋轉閥為打開狀態(tài)，且流道（Flowelement）要高于轉軸在安裝調節(jié)閥和水壓試驗期間，要保護好波紋管不受損必要時應裝保溫材料吹掃空氣管線可防止連接法蘭端面泄漏、空氣管線泄漏以及由于空氣管線彎皺壓扁而導致調節(jié)閥的響應速度變慢避免因異物存在的防礙調節(jié)閥正常工作，影響響應速度（變慢）避免閥內組件1）受損、閥內部泄漏以及波紋管損壞避免法蘭連接處外泄防止因應（重）力作用導致調節(jié)閥附件出現(xiàn)故障而不能正常工作，并避免空氣管路泄漏防止軸套和密封件過早受損；另外也可使維護檢修以及操作使用管理更加方便簡單避免因緊過頭或緊固不均勻而損傷閥體和密封件有助于使雜物沉集在閥底部，而不至于被帶入密封件和軸套內這樣可避免經波紋管外泄保持填料系統(tǒng)低冷，有助于避免經波紋管外泄防止雜物損害閥門附件的性能，避免閥門行程速度受到影響提供充足的供氣壓力和容量盡可能*近調節(jié)閥安裝電/氣轉換器避免電/氣轉換器分程移去附件所有的包裝物和保護塞確保排氣管線有足夠量的氣排出正確調整臺座設定(Benchset)3)正確調整閥門行程正確調整填料系統(tǒng)正確調校電/氣轉換器和閥門定位器供氣量不足會影響到閥門行程速度；而供氣壓力不足會導致閥門關不死、縮減行程或降低行程速度如果電/氣轉換器離調節(jié)閥太遠，將會增加滯后，降低行程速度2）分程會增加滯后，降低行程速度包裝物和保護塞會影響附件的性能和閥門的行程速度氣量不足（排氣不暢）會降低行程速度如果沒有正確設定，將縮減行程、關不死閥門、以及降低行程速度對于蝶閥，過行程（Overtravel）會導致密封件和閥蝶（Disc）損壞；對于旋轉閥，不正確的零點設置會導致閥內部泄漏大；行程不足（Undertravel）會影響閥的流通能力；對于滑動閥桿（Sliding-stem）調節(jié)閥，不正確的行程調整程序會導致大的閥內部泄漏。不適當的填料裝填會導致行程縮減、動態(tài)響應差、經由填料系統(tǒng)的內/外部泄漏大不正確的調校或配置會導致行程縮減或大的閥內部泄漏注：1）閥內組件（Trim）系指與工藝介質接觸的可拆內部零件，即閥芯、閥座閥桿閥芯導向件、襯套及籠式閥芯、填料函（包括填料壓環(huán)、彈簧、液封環(huán)及填料底環(huán)）而不包括填料、閥蓋、底法蘭、閥蓋及底法蘭與閥體間的密封墊片。2）有時為了方便維護檢修調校，會將若干個電/氣轉換器集中安裝在一個軌道上，然后把它們分別連接到不同距離的調節(jié)閥上。但如果距離太遠會影響調節(jié)系統(tǒng)的品質。根據經驗，如果電/氣轉換器后接閥門定位器，則距離應小于30ft（約9m）；如果電/氣轉換器不接閥門定位器而直接連接執(zhí)行機構，則距離應小于10ft（約3m）。3）又稱執(zhí)行機構臺座設定（ActuatorBenchset），是與執(zhí)行機構彈簧（AutuatorSpring）和膜片（或活塞）等部件有關的一項設定。設定的好壞將直接影響到閥座荷載（SeatLoad）、閥門行程范圍、行程速度以及閥座泄漏量（全關時的嚴密等級）等重要閥門工作性能參數。有時可利用執(zhí)行機構的彈簧調整器（SpringAdjustor，位于執(zhí)行機構彈簧座下）進行調整設定。一般應在調節(jié)閥出廠前或安裝前設定好。如果調節(jié)閥控制品質不佳或者出現(xiàn)故障，應及時檢查和維修，以確保工藝操作正常運行，維護人身生命安全。但如何能快捷準確地查找出結癥并解決問題呢？“故障查找檢修指南”也許能給您一些提示和幫助；見表2。表2故障查找檢修指南癥狀和起因解決辦法1）填料泄漏a） 閥桿的表面光潔度1），清潔度有問題b）閥桿彎曲c） 填料充填不夠緊密（或充填不足）d） 填料的類型或配置成不對e） 填料堆積過高（石墨）f） 腐蝕且產生坑凹洞穴（石墨）g） 填料壓環(huán)（或稱填料函壓蓋）磨損或翹起變形a）清潔并拋光閥桿，使其表面光潔度達到4rms2b） 矯直閥桿，在全行程范圍內，閥桿運動的直線度3）應小于0?02in（約50“m）c） 重新擰緊填料箱蓋螺母或者更換新的填料d） 對照實際應用檢查核實填料的類型和配置構成，必要時應重新裝填e） 加裝調整襯墊（Spacer,—種特殊間隔定位墊圈）以降低填料高度，然后重新裝填f） 采用犧牲墊圈4）。如果閥門的動作在2至3周以后仍遲緩，那么就應該換掉石墨填料g） 檢查并更換所有損傷部件，諸如填料壓緊法蘭，螺母和填料壓環(huán)等，使整個填料系統(tǒng)保持高性能狀態(tài)2）閥門對控制信號不響應a） 無儀表空氣供給或者供氣壓力不足；或執(zhí)行機構內出現(xiàn)泄漏b） 供氣入口管路上的電磁閥關閉c） 無控制信號輸入d） 供氣管路彎皺（卷曲，壓扁），破損e） 供氣管路上的管件泄漏f） 流向不對，導致閥芯承受特別大的負荷g） 空氣管路連接不對填料系統(tǒng)的部件制約了閥桿或轉軸的運動閥門定位器或電/氣轉換器受損(故障)j)填料太緊k) 閥內組件損傷；閥芯被卡死在閥座內根據P&IDs。核對是否所有的供氣閥門都已打開？測量并核實供氣壓力是否滿足要求；在各密封端接鍵處或膜片處聽竄氣(或漏氣)的聲音。修理或更換損傷的部件通電激磁驅動電磁閥。如果發(fā)現(xiàn)電磁閥有故障不動作，修復它無控制信號輸入可能說明熔斷器燒壞了。更換它檢查所有的供氣管線，核對它們是否彎皺(卷曲，壓扁)，破損？修理或更換損壞的管線檢查所有管件是否泄漏？如果有泄漏，將其擰緊或更換倘若閥門僅僅是被安裝在管道上，那么就應查看調節(jié)閥的流向箭頭，確認工藝介質是按正確的方向流過，如果條件合適，應將流向反向g)檢查活塞執(zhí)行機構(PistonActuator)的入出氣路，確認供氣管路沒有被錯接到排氣口(或者確認排氣口沒有被錯接到供氣管路)。當然還應檢查所有的空氣連接管路檢查填料系統(tǒng)的密封壓圈(Cland)。密封壓圈的使用配置不當是制約閥桿或轉軸運動的一個主要原因。必要時更換填料系統(tǒng)的部件，并將閥內組件擦拭光潔檢查閥門定位器及電/氣轉換器，看是否能手動改變它們的輸出值。如果不能，則表明它們有故障，修理或更換導向件(Guides)裝填或裝配得過緊會導致很大的摩擦阻力，從而阻礙閥門的動作。松開填料系統(tǒng)進行潤滑、轉動(閥桿)，然后重新擰緊更換或者修復受損傷的閥內組件，破損部件可能可以將其研磨拋光后再用；用人工或機構加工方式將閥芯從閥座中拔出，修復或更換破損的部件3)閥門不能打開至額定行程供氣壓力不足執(zhí)行機構或附件存在泄漏閥門定位器或電/氣轉換器的調校不正確行程調整不正確執(zhí)行機構彈簧的額定彈簧范圍(又稱彈簧剛性)不對臺座設定不正確閥桿或轉軸彎曲閥內組件受損閥內組件中有雜物j)流向不對k)執(zhí)行機構選配太小(作用的有效面積太小)填料系統(tǒng)摩擦阻力太大手動機構5)或行程止擋6)的定位不對核實是否有足夠的供氣壓力將執(zhí)行機構、空氣管線、管件和附件的所有泄漏問題解決正確調校閥門定位器和電/氣轉換器重新調整閥門行程更換執(zhí)行機構彈簧調整臺座設定更換彎曲的閥桿或轉軸更換損傷的閥內組件清潔閥內組件j)將流向反向k)更換執(zhí)行機構松開填料系統(tǒng)進行潤滑、轉動(閥桿)，然后重新擰緊m) 重新調整定位手動機構或行程止擋4)閥門的行程動作靈敏度低或遲緩a)填料系統(tǒng)摩擦阻力太大閥桿或