調(diào)節(jié)閥的故障診斷及處理建議（二）

吳國(guó)良

（上海石油化工股份有限公司，上海200540）

筆者依據(jù)儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)管理、維護(hù)保養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)，以各種現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障為案例，運(yùn)用儀表工作原理、自動(dòng)控制原理、工藝過(guò)程知識(shí)等，分析了故障產(chǎn)生的原因、處理辦法以及預(yù)防措施。這些故障案例雖不能涵蓋大部分石油化工裝置中出現(xiàn)的各種儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)故障現(xiàn)象，但分析方法和處理故障的思路卻能供現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)保養(yǎng)人員參考和學(xué)習(xí)，在此與大家一起探討。

本文接續(xù)2019年第1期調(diào)節(jié)閥的故障診斷及處理建議（一）的內(nèi)容，分析了調(diào)節(jié)閥在使用過(guò)程中曾出現(xiàn)的故障，并給出了相應(yīng)的解決方案。

11 加氫裝置的減溫、減壓調(diào)節(jié)閥壓力相差過(guò)大引起的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。加氫裝置的減溫、減壓調(diào)節(jié)閥作用是將高壓蒸汽減壓為中壓蒸汽。在大修中更換填料后重新按定位器輸出風(fēng)壓信號(hào)0.02～0.10 MPa來(lái)調(diào)整閥門的全行程。但開工時(shí)，一通入高壓蒸汽介質(zhì)后，當(dāng)定位器輸入信號(hào)為0時(shí)，而調(diào)節(jié)閥的開度已有50%。

2）現(xiàn)象分析。加氫裝置的減溫、減壓調(diào)節(jié)閥均為風(fēng)開閥，介質(zhì)流向是低進(jìn)高出，當(dāng)通過(guò)蒸汽介質(zhì)后，閥前后產(chǎn)生很大的壓差，該壓差產(chǎn)生的不平衡力將閥芯向上頂起。為克服該不平衡力，閥門出廠時(shí)通過(guò)調(diào)整彈簧，使其產(chǎn)生一個(gè)較大的彈簧預(yù)緊力，來(lái)抵消介質(zhì)的不平衡力，使得高壓介質(zhì)通過(guò)該閥門時(shí)，膜頭上工作壓力范圍恰好在0.02～0.10 MPa。如果沒(méi)有介質(zhì)通過(guò)，則彈簧頂緊力較大，當(dāng)膜頭上信號(hào)壓力為0.02 MPa時(shí)，閥門不能起步動(dòng)作。直到膜頭上壓力升到0.06 MPa時(shí)，才能克服彈簧頂緊力，使閥門開始動(dòng)作。因此在閥門無(wú)介質(zhì)流過(guò)時(shí)，閥門作全行程動(dòng)作，膜頭上需要的工作壓力應(yīng)為0.06～0.14 MPa。大修中由于不了解該情況，閥體上也沒(méi)有標(biāo)明無(wú)介質(zhì)時(shí)閥門動(dòng)作壓力范圍，仍按0.02～0.10 MPa信號(hào)范圍來(lái)調(diào)整閥行程。當(dāng)發(fā)現(xiàn)膜頭壓力為0.02 MPa而閥門不起步動(dòng)作時(shí)，就將彈簧預(yù)緊力減小。經(jīng)過(guò)這樣調(diào)整后的閥門在無(wú)介質(zhì)通過(guò)閥門時(shí)，閥門行程是正常的，但通入高壓蒸汽介質(zhì)后，因彈簧頂緊力太小，介質(zhì)產(chǎn)生的不平衡力將閥芯頂開，使閥開度達(dá)50%，從而出現(xiàn)上述故障情況。

3）處理方法。如在停工檢修時(shí)校驗(yàn)該類調(diào)節(jié)閥，可以連同閥門定位器一起校驗(yàn)，定位器輸入信號(hào)0.02～0.10 MPa時(shí)，校對(duì)閥門開度情況與普通調(diào)節(jié)閥一樣。但是定位器的輸出信號(hào)，即膜頭上的壓力指示應(yīng)該為0.06～0.14 MPa，可以通過(guò)調(diào)節(jié)定位器的量程來(lái)達(dá)到。這樣調(diào)整使閥門起步信號(hào)為0.06 MPa，以克服彈簧的預(yù)緊力。如果閥門需脫開定位器單獨(dú)校驗(yàn)，則加入膜頭的信號(hào)壓力范圍應(yīng)在0.06～0.14 MPa，并以0.06 MPa輸入信號(hào)來(lái)調(diào)整彈簧的預(yù)頂緊力。但當(dāng)閥門通入工藝介質(zhì)正常工作時(shí)，由于介質(zhì)的不平衡力作用，膜頭上的工作壓力將會(huì)恢復(fù)到0.02～0.10 MPa。加氫裝置的減溫、減壓調(diào)節(jié)閥行程調(diào)節(jié)如圖10所示。

圖10 加氫裝置的減溫、減壓調(diào)節(jié)閥行程調(diào)節(jié)示意

12 氣開型調(diào)節(jié)閥的閥桿O型密封圈損壞引起的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。某氣開型流量調(diào)節(jié)閥突然關(guān)閉，給工藝生產(chǎn)帶來(lái)很大影響。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，閥門定位器的輸入信號(hào)為0.1 MPa，但輸出信號(hào)只有0.08 MPa，由于閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)正常動(dòng)作壓力范圍為0.08～0.24 MPa，因此閥門關(guān)閉。

2）現(xiàn)象分析。針對(duì)該現(xiàn)象起初認(rèn)為是閥門定位器有故障，經(jīng)調(diào)換氣動(dòng)放大器和疏通恒節(jié)流孔等處理后，故障現(xiàn)象仍未消除。后發(fā)現(xiàn)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜頭下方彈簧處有氣體泄漏現(xiàn)象，其漏氣原因是：該閥門為氣開閥，閥桿處的O型密封圈損壞，所以該密封圈對(duì)膜頭內(nèi)的信號(hào)壓力起密封作用，因此發(fā)生漏氣現(xiàn)象，閥門定位器的輸出信號(hào)則升不上去。如將定位器輸出信號(hào)氣管線與膜頭脫開，定位器輸出信號(hào)壓力馬上升到0.26 MPa，這說(shuō)明定位器是正常的。

3）處理方法。調(diào)換O型密封圈后，閥門動(dòng)作正常。對(duì)于氣開型調(diào)節(jié)閥要防止閥桿O型密封圈漏氣，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢查，以免造成調(diào)節(jié)閥誤動(dòng)作。

13 聯(lián)鎖閥門的主鎖閥O型密封圈漏氣引起的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。某廢熱鍋爐的高壓蒸汽壓力調(diào)

節(jié)閥PIC-723-01V 始終處于全開狀態(tài)，遙控失靈，但現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)液壓泵操作閥門動(dòng)作仍正常。同時(shí)發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖主鎖閥排氣孔有持續(xù)漏氣現(xiàn)象。

2）現(xiàn)象分析。該高壓蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥是1臺(tái)帶有氣源壓力低自鎖裝置的氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥。主鎖閥內(nèi)氣路結(jié)構(gòu)如圖11所示。工作氣源是通過(guò)先導(dǎo)鎖閥內(nèi)的節(jié)流孔（起到氣阻作用）為上、下主鎖閥提供推力。工作氣源壓力正常時(shí)，先導(dǎo)鎖閥內(nèi)氣路如圖中加粗線所示，這時(shí)該氣路出口是被堵死的，所以氣源壓力通向上、下2個(gè)主鎖閥，使主鎖閥內(nèi)氣路狀態(tài)也如圖中加粗線所示。雙輸出閥門定位器輸出的控制信號(hào)，通過(guò)上、下2個(gè)主鎖閥的入口進(jìn)入氣缸的上、下兩個(gè)氣室內(nèi)，控制調(diào)節(jié)閥的開度。如果工作氣源壓力因故障而降低到0.35 MPa以下時(shí)，則先導(dǎo)鎖閥內(nèi)的氣路變成圖中虛線所示，氣源空氣通過(guò)虛線所示氣路放空，使作用在上、下主鎖閥上的空氣壓力為零，此時(shí)，上、下主鎖閥內(nèi)氣路切換為圖中虛線所示狀態(tài)。氣缸上氣室內(nèi)的氣體通過(guò)上鎖閥內(nèi)（虛線氣路所示）的氣路排氣放空。下主鎖閥（虛線氣路所示）的氣路是與儲(chǔ)氣罐相連接的，而儲(chǔ)氣罐內(nèi)的0.5 MPa氣源通過(guò)下主鎖閥（虛線氣路所示）的氣路進(jìn)入下氣缸的氣室內(nèi)。這樣上、下氣缸內(nèi)壓差為0.5 MPa，使活塞向上移功，調(diào)節(jié)閥全開，保證該廢熱鍋爐的高壓蒸汽送出，起到了在氣源壓力出故障下降時(shí)，調(diào)節(jié)閥朝全開方向動(dòng)作的作用。

圖11 主鎖閥內(nèi)氣路結(jié)構(gòu)示意

造成該故障的原因是由于下主鎖閥內(nèi)1只活塞密封O型圈漏氣，使氣源壓力下降，造成上、下2臺(tái)主鎖閥內(nèi)氣路處于圖11中加粗線氣路和虛線氣路的中間狀態(tài)，則雙輸出閥門定位器通向上主鎖閥的空氣信號(hào)一部分被放空，造成氣缸上氣室內(nèi)壓力不足。而儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣源通過(guò)下主鎖閥漏入氣缸下氣室內(nèi)，使調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，定位器控制不起作用。主鎖閥內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)如圖12所示。

圖12 主鎖閥內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)示意

3）處理方法。替換硬化損壞的O型密封圈，主鎖閥動(dòng)作恢復(fù)正常。

14 電磁閥接線盒內(nèi)進(jìn)水造成閥門聯(lián)鎖誤動(dòng)作的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。某壓縮機(jī)一段吸入口切斷閥突然關(guān)閉，而且手動(dòng)操作也無(wú)法使閥門打開，最后壓縮機(jī)被迫停車。

2）現(xiàn)象分析。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)該閥門聯(lián)鎖用電磁閥的導(dǎo)線管安裝角度是從上到下引入電磁閥接線盒的，這樣雨水沿著導(dǎo)線管流入電磁閥內(nèi)，隨時(shí)間延長(zhǎng)，電磁閥內(nèi)濕度增大，糊狀腐蝕物逐步沉積在接線端上，造成線圈短路，電磁閥因失去勵(lì)磁而誤動(dòng)作，切斷了進(jìn)入氣動(dòng)切換閥的工作氣源，使氣動(dòng)切換閥內(nèi)氣路改變通道，從原來(lái)加粗線通道改為虛線通道，某壓縮機(jī)一段吸入口切斷閥結(jié)構(gòu)如圖13所示。這樣氣源通過(guò)氣動(dòng)鎖閥1進(jìn)入氣缸上氣室充氣，而氣缸下氣室內(nèi)的空氣通過(guò)氣動(dòng)鎖閥2在氣動(dòng)切換閥內(nèi)放空，從而使閥關(guān)閉。

3）處理方法。應(yīng)急情況下應(yīng)該關(guān)閉氣源，同時(shí)將平衡閥的連接管線拆下，讓氣缸內(nèi)氣體直接排放入大氣，使氣缸壓力下降，恢復(fù)手動(dòng)操作閥門的功能。另外，電磁閥導(dǎo)線管安裝角度不對(duì)，應(yīng)該自下而上引入電磁閥接線盒內(nèi)，如能及早發(fā)現(xiàn)，引起注意，也就不會(huì)造成電磁閥接線盒內(nèi)受潮短路，因此平時(shí)必須加強(qiáng)巡回檢查。

圖13 某壓縮機(jī)一段吸入口切斷閥結(jié)構(gòu)示意

15 小動(dòng)物的行為對(duì)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)閥引起的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)，某壓縮機(jī)的最小流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)該關(guān)閉（氣開閥），但發(fā)現(xiàn)該閥門在聯(lián)鎖之前能正常地進(jìn)行控制，而聯(lián)鎖時(shí)閥門卻不能自動(dòng)關(guān)閉。

2）現(xiàn)象分析。該調(diào)節(jié)閥安裝了1臺(tái)三通電磁閥做聯(lián)鎖控制用，正常時(shí)三通電磁閥1-3接口導(dǎo)通，定位器輸出信號(hào)通過(guò)1-3接口進(jìn)入調(diào)節(jié)閥的膜頭，所以調(diào)節(jié)閥能正常動(dòng)作。當(dāng)聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)，三通電磁閥切換氣信號(hào)，使1-3接口不通，定位器的輸出信號(hào)不能進(jìn)入膜頭，所以調(diào)節(jié)閥不再受控制。但是1-2接口導(dǎo)通，讓膜頭內(nèi)的氣壓信號(hào)通過(guò)1-2接口放空，而使調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。進(jìn)一步檢查電磁閥，發(fā)現(xiàn)接口2處放空口內(nèi)排氣小孔被小動(dòng)物軀體結(jié)塊堵塞，調(diào)節(jié)閥膜頭內(nèi)的信號(hào)壓力不能通過(guò)電磁閥的1-2接口排出，造成閥門關(guān)閉異常。

3）處理方法。該種調(diào)節(jié)閥平時(shí)很少發(fā)生聯(lián)鎖動(dòng)作，電磁閥接口2處長(zhǎng)期無(wú)氣放出，小動(dòng)物就可能從這里進(jìn)入，在小孔處躲藏、死亡、結(jié)塊而引起小孔堵塞。除去結(jié)塊后，閥門聯(lián)鎖關(guān)閉動(dòng)作恢復(fù)正常。類似問(wèn)題在裂解爐高壓蒸汽緊急聯(lián)鎖放空閥的電磁閥中也發(fā)生過(guò)，必須引起注意。

16 氣開型調(diào)節(jié)閥膜頭放氣端口堵塞引起的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。LICAZ-431-03V為氣開型調(diào)節(jié)閥，其閥門開度只能達(dá)到75%，用手輪開閥也只能到80%左右。

2）現(xiàn)象分析。經(jīng)檢查該調(diào)節(jié)閥的閥門定位器的輸出信號(hào)壓力能達(dá)到100%，定位器無(wú)故障。后發(fā)現(xiàn)，膜頭頂部的放空口處被泥土和雜物嚴(yán)重堵塞，導(dǎo)致閥門在開啟時(shí)，膜片上部的空氣無(wú)排放通路，并受壓縮使壓力升高，當(dāng)它產(chǎn)生的壓力與信號(hào)最大推動(dòng)力相等時(shí)，閥門不能再繼續(xù)開啟。使用手輪不能使閥門開度最大也是同樣道理。

3）處理方法。疏通調(diào)節(jié)閥膜頭頂部的放空口，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作恢復(fù)正常。

17 電氣閥門定位器的自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)內(nèi)部堵塞引起的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的電氣閥門定位器的壓力輸出信號(hào)始終為最大值，并等于供氣壓力。該情況與定位器的自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)放在手動(dòng)（M）位置時(shí)情況相同。

2）現(xiàn)象分析。電氣閥門定位器的自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)對(duì)通往噴嘴擋板的氣路起控制作用。當(dāng)處于M位置時(shí)，氣路被切斷，這等效于擋板完全蓋住噴嘴，使噴嘴的背壓力升高到與氣源壓力相同的值，這樣改變氣源壓力就能改變定位器的輸出壓力，起到調(diào)節(jié)作用。該故障的原因在于自動(dòng)/手動(dòng)換開關(guān)處有堵塞現(xiàn)象，即使切換開關(guān)處在自動(dòng)（A）的位置，通往噴嘴的氣路仍然不通，因此定位器輸出到最大值，即等于氣源壓力。電氣閥門定位器的結(jié)構(gòu)如圖14所示。

圖14 電氣閥門定位器的結(jié)構(gòu)示意

3）處理方法。取下自動(dòng)/手動(dòng)換開關(guān)，并吹掃疏通氣路后，定位器動(dòng)作恢復(fù)正常。

18 高壓蒸汽調(diào)節(jié)閥的夾蘭填料應(yīng)用不當(dāng)引起的故障分析及處置

1）故障現(xiàn)象。某廢熱鍋爐產(chǎn)汽后不久，高壓蒸汽調(diào)節(jié)閥夾蘭處蒸汽泄漏嚴(yán)重。緊夾蘭，加夾蘭油等措施均不起作用，此狀態(tài)若持續(xù)則無(wú)法使該廢熱鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此被迫停爐進(jìn)行閥門檢修。

2）現(xiàn)象分析。經(jīng)檢查，該閥門大修時(shí)夾蘭填料使用不正確，發(fā)現(xiàn)以下三個(gè)問(wèn)題：

a）由于是高溫高壓蒸汽調(diào)節(jié)閥，應(yīng)該使用內(nèi)襯鋼絲加強(qiáng)的石棉填料，但錯(cuò)用了一般的不含鋼絲的石棉填料，因此強(qiáng)度不夠。

b）夾蘭填料的接縫處斜口應(yīng)上下重疊，而且要求每層填料的接縫口要錯(cuò)開，但原來(lái)接縫處切口是左右平放，而且每層填料的接縫口沒(méi)有錯(cuò)開，造成接縫處泄漏。

c）填料數(shù)量使用不足。

3）處理方法。由于該調(diào)節(jié)閥前后沒(méi)有工藝切斷閥，因此必須停爐泄壓后才能檢修。將原來(lái)的夾蘭填料取出，加入了7只柔性石墨填料，使用了1 a，夾蘭處未發(fā)生泄漏。

19 結(jié)束語(yǔ)

石油化工裝置中儀表及控制系統(tǒng)暴露出來(lái)的各種故障，有的是儀表設(shè)備或控制系統(tǒng)自身產(chǎn)生的，同時(shí)也有工藝設(shè)備故障或工藝操作失誤導(dǎo)致的問(wèn)題，但這些現(xiàn)象都會(huì)在儀表中顯示出來(lái)。通過(guò)對(duì)故障原因的歸類、分析、總結(jié)，提出了相應(yīng)的處理方法，以期對(duì)廣大儀表操作人員提供借鑒。