程控阀的应用及维修

程控阀是实现工业管道自动化控制的主要元件，广泛应用于石油、化工、制药、化肥、电力等行业各种工况的自动化管路上，特别适用于氢气、二氧化碳、氧气、重整气、变换气等气体变压吸附分离的工程管路上作启闭程控元件。我公司制氢装置，采用变压吸附（简称PSA）八塔工艺制取高纯氢气——是具有代表性的自动化工艺流程，由DSC系统实现集中监测与程序控制，63台程控阀起到了核心作用。
        一、程控阀在PSA工艺中的应用
        （一）PSA工艺对程控阀的要求
        （变压吸附）PSA是一个近似等温变化的物理过程，它是利用气体介质中不同组份在吸附剂上的吸附容量的不同，在一定工作条件下进行选择性吸附，采用降压使吸附剂获得再生。在生产过程中要求周期性的切换阀门，且阀门数量多，动作频繁，人工操作是无法进行的。由于PSA装置工艺的特殊性，为保障装置长周期稳定可靠运行，程控阀必须满足以下要求：
        1.密封性能好，经常受周期频繁动作而保持不泄露。
        2.阀门开关速度要快，随阀门通径不同其启闭时间应小于3秒。
        3.具备双向耐压性和抗高速气流冲刷性能。
        4.根据工艺要求，易实现调节功能和阀位状态现场指示及远传等功能。
        （二）程控阀在PSA装置中的作用
        PSA装置是一套高度自动化的装置，每一个吸附塔都必须经历吸附（A）、一均降（1L）、顺向放压（PP）、二均降（2L）、逆向放压（L）、冲洗（P）、二均升（2H）、终充（FH）等工序，而这些工艺步骤正是通过程控阀的切换得以完成的，此时程控阀就如同装置的心脏，频繁、稳定、顺序的启闭，以保证工艺的顺利运行及产品连续稳定输出。
        二、程控阀系统组成及工作原理
        （一）程控阀结构特点
        气缸中密封圈采用耐油橡胶O型圈，密封性能好，易更换维修；阀门具备双向耐压性和抗高速气流冲刷性能，具有较高的硬度及机械强度，经常进行周期频繁动作而保持不泄漏；阀门开关速度快（启闭时间DN150一下≤2s，DN150以上≤3s）；可以实现远程控制，集中控制和自动控制；可根据不同的使用条件，选配不同内径及行程的气（液）缸，适用范围广。

 现以我公司采用的西南化工研究设计院开发的ZSPJ型气动截止阀为例进行说明，该阀采用多弹簧薄膜式气动执行机构，配以二位四通电磁换向阀，当DCS发出高电平信号时，通过电磁阀切换气路，输入0.4～0.6Mpa空气信号，使膜片推动托盘和阀杆，向下动作，推动阀芯关闭阀门，同时反馈杆在阀杆带动下使干簧开关断开；当DCS无信号输出时，电磁阀失电，气路切换使气缸内作用气体通过放空口排出，执行机构由于弹簧初始预紧力，带动阀杆、阀芯复位，阀门打开，同时，反馈开关闭合。这样管道内的输送介质便可在程序控制下流通和切断。而反馈开关的通机通断反映出阀门启闭状态，并传送控制室，以便监测。
        三、常见故障现象、原因分析及解决措施
        （一）故障现象：DCS显示阀位反馈报警
        1.原因分析：阀检错位，由于阀芯旋转，带动反馈连杆产生偏移。
        解决措施：校正反馈杆位置，并紧固。
        2.原因分析：反馈回路安全栅坏。
        解决措施：更换安全栅。
        3.原因分析：电磁阀失电或线圈烧坏造成阀门不动作，与控制室阀位不相符。
        解决措施：检查失电原因，更换配电回路保险管，若线圈烧坏，则需更换电磁阀。
        4.原因分析：气源压力不够，阀门动作不到位造成。
        解决措施：检查气路，排除漏点。
        （二）故障现象：程控阀外漏
        原因分析：外漏，外漏在现场使用中很少发生，一般在年度大修时根据情况更换。
        解决措施：可用便携式可燃气检测器排查。
        1.填料函与阀杆处泄漏，填料压盖子螺栓拧紧力不够，均匀拧紧各螺栓；填料失效，换填料。
        2.阀盖连接法兰处泄漏，螺栓拧紧力不够，均匀拧紧各螺栓；密封件失效，更换密封件。
        （三）故障现象：程控阀内漏
        原因分析及措施：
        1.平衡缸处O型圏损坏造成内漏，需更换0型圈。
        2.气缸仪表空气压力小于0.4MPa，阀门关不到位造成内漏，检查调整执行机构气压到0.4～0.6MPa范围。
        3.阀芯处密封垫片损坏造成。吸附剂泄漏进入管道，或吸附剂粉化进入工艺管道，粘附在密封片上，气液局部冲蚀造成阀芯密封片损坏，需要在操作中调控好工作压力或检查过滤网，若确已损坏，则需更换之。
        4.密封面失效，研磨密封面。
        5.阀门流向装反，阀门重新安装。
        （四）故障现象：阀门关闭不到位
        原因分析及措施：
        1.密封件磨损，增加关闭行程。
        2.驱动装置限位失灵，调整限位挡块。
        3.驱动装置力量不够，增大驱动装置型号。
        （五）故障现象：阀门打不开
        原因分析及措施：
        1.管路介质压力太大，配安全阀。
        2.驱动装置出故障，修理驱动装置。
        3.驱动装置力量不够，增大驱动装置型号。
        四、使用过程中的注意事项
        1.注意现场使用环境，尤其是电磁换向，阀位检查器的防水、防潮。
        2.所用气源必须清洁、干净，含带少量雾化油，以减轻气缸对频繁运动的活塞和薄膜片之间相互摩擦。
        3.在装配时，截止阀气缸、平衡缸、填料函等运动部件处应抹上少许黄油，以延长该处密封圈、垫的寿命。
        4.通过控制室监视与现场巡检，对发现的异常情况要及时判断和处理。
        5.做好易损件（如填料、密封圈）的备件工作，在连续使用一个大修周期后，视情况加少量黄油养护或更换之。
        五、结语
        由于在日常维护中对程控阀系统突发故障，能够快速判断原因，并及时消除故障，同时在年度大修中对程控阀进行了认真检查与养护。自1999年以来，我厂从根本上杜绝了由于程控阀故障引起停车等事故的发生，有效保证了PSA工艺生产的稳定运行。