分析調(diào)節(jié)閥工作不穩(wěn)定故障原因，針對(duì)故障原因?qū)υ鏊倨�、閥門(mén)定位器調(diào)試參數(shù)和設(shè)定值進(jìn)行修改，解決了閥門(mén)波動(dòng)和工作不穩(wěn)定的問(wèn)題。

　　重慶建峰化工股份有限公司第二套大化肥裝置，合成氨系統(tǒng)采用KBR技術(shù)，尿素系統(tǒng)采用荷蘭Stamicarbon技術(shù)，年產(chǎn)為45萬(wàn)噸合成氨、80萬(wàn)噸尿素。合成氨、尿素裝置中調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)控制配置的附件以智能數(shù)字定位器為主，定位器的控制精度比較高，例如工藝空氣壓縮機(jī)防喘振調(diào)節(jié)閥(PV4050)，閥門(mén)行程比較長(zhǎng)，在調(diào)試和使用中出現(xiàn)波動(dòng)或工作不穩(wěn)定的故障，影響空氣壓縮機(jī)防喘振控制以及出口壓力穩(wěn)定性;尤其是雙氣缸配單/雙輸出的智能定位器+增速器等附件的調(diào)節(jié)閥，如工藝段間放空閥(HV1108、PV1032)和壓力控制閥(PV1040)等，在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)工作不穩(wěn)定或波動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致儀表控制回路波動(dòng)，進(jìn)而影響工藝過(guò)程控制。

1、氣動(dòng)控制回路原理

　　氣動(dòng)活塞式調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器，一般采用不同口徑氣動(dòng)活塞式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)通常產(chǎn)生較大的輸出力(力矩)，性能可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便。這套系統(tǒng)包括1個(gè)儲(chǔ)氣罐，2個(gè)換向閥，1個(gè)鎖止閥和1個(gè)止回閥。在這套系統(tǒng)中，止回閥的作用是保持氣罐的最高壓力，鎖止閥檢測(cè)壓縮空氣的供氣壓力，當(dāng)壓縮空氣低于鎖止閥的設(shè)定值時(shí)2個(gè)換向閥失去驅(qū)動(dòng)壓力換向閥動(dòng)作，氣罐氣進(jìn)入氣缸一個(gè)口，驅(qū)使閥桿動(dòng)作到失氣位置，氣缸的另一個(gè)口將氣體排出;系統(tǒng)失氣時(shí)，氣缸的體積小，不能使閥門(mén)動(dòng)作到它的失氣位置，只能靠外帶的儲(chǔ)氣罐補(bǔ)充所需要的氣體。HV1108、PV1032上缸進(jìn)氣的控制是由減壓閥給定一個(gè)恒定的壓力信號(hào)，通過(guò)增速器(升壓器)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上氣缸供給一個(gè)恒定的氣壓，定位器為下缸供氣，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的準(zhǔn)確定位;PV1040則是由定位器為上、下氣缸提供控制信號(hào)給增速器，控制上、下氣缸的供氣，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的準(zhǔn)確定位。

　　圖1為段間放空閥及壓力控制閥氣源供給中斷時(shí)閥門(mén)關(guān)閉(FC)狀態(tài)的氣動(dòng)控制回路流程。在沒(méi)有虛線連接的管線連接時(shí)為HV1108、PV1032氣動(dòng)控制回路;在使用虛線連接的管線連接時(shí)取消與增速器連接的減壓閥及進(jìn)出口管線，則為PV1040氣動(dòng)控制回路。

圖1 段間放空閥及壓力控制閥氣動(dòng)控制回路流程

2、故障原因分析

　　在調(diào)試過(guò)程中，給定信號(hào)出現(xiàn)閥門(mén)定位時(shí)間長(zhǎng)或在小開(kāi)度不穩(wěn)定，閥位偏差大等現(xiàn)象;在投入使用中出現(xiàn)工藝控制參數(shù)不穩(wěn)定，壓力波動(dòng)大等故障現(xiàn)象。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.lalazzu.cn/)認(rèn)為主要原因是由于定位器及附件參數(shù)設(shè)定不合適和調(diào)試不到位。

　　以上述HV1108、PV1032、PV1040為例分析閥門(mén)的故障原因，在調(diào)試時(shí)用HART通信器測(cè)得的各閥門(mén)的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～3。

表1 HV1108的測(cè)試數(shù)據(jù)

表2 PV1032的測(cè)試數(shù)據(jù)

　　注：輸入信號(hào)列到20mA后再到4mA是儀表調(diào)節(jié)閥正反行程變差調(diào)整，表3同理。

表3 PV1040的測(cè)試數(shù)據(jù)

　　根據(jù)表1～3的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出在處理各閥門(mén)的主要問(wèn)題是：HV1108在中間行程定位時(shí)間較長(zhǎng)，波動(dòng)范圍在2%以內(nèi);PV1032在中間行程穩(wěn)定性差，波動(dòng)范圍在2%，且反向信號(hào)出現(xiàn)單向偏差閥位偏低，開(kāi)閥時(shí)全行程時(shí)間太長(zhǎng)(達(dá)23s);PV1040在小開(kāi)度不穩(wěn)定，閥行程波動(dòng)較大。

3、處理措施

　　3.1、定位器不穩(wěn)定的處理

　　1)調(diào)整增速器的靈敏度。增速器的靈敏度調(diào)整方法和順序：調(diào)整增速器的靈敏度→執(zhí)行自動(dòng)設(shè)定程序→動(dòng)態(tài)特性滿意→結(jié)束。先調(diào)整上缸、后調(diào)整下缸進(jìn)氣的增速器并做記錄，避免上下同時(shí)調(diào)整出現(xiàn)混亂。對(duì)于配置IL-100型增速器(HV1108、PV1032)的調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)增速器的針閥，用來(lái)控制空氣的流量，從最高靈敏度(針閥完全關(guān)閉)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)針閥1.5圈降低靈敏度。其他型號(hào)增速器如PV1040的場(chǎng)合，先逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)針閥，降低靈敏度。

　　2)定位器參數(shù)調(diào)整。動(dòng)態(tài)特性參數(shù)選擇，決定控制閥的PID計(jì)算參數(shù)，通過(guò)選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸消除閥門(mén)的不穩(wěn)定。通過(guò)HART375通信器，選擇[Mainmenu](主菜單)—[Config&Calib](配置和標(biāo)定)—[Dynamicchara](動(dòng)態(tài)特性)—[Actuatorsize](執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸)，從參數(shù)0至9(PARAM0toPARAM9)選擇確認(rèn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸，觀察閥門(mén)的閥位的穩(wěn)定性，選擇穩(wěn)定性最好的一個(gè)進(jìn)行保存。帶有增速器的調(diào)節(jié)閥，一般選擇PARAM1和PARAM9效果比較好。

　　3)摩擦力的選擇。在定位器參數(shù)中選擇Glandpacking(壓封填料類(lèi)型)，選擇HEAVY，MEDIUM或LIGHT(重，中或輕)。對(duì)于閥門(mén)的密封填料，采用石墨填料的一般選HEAVY，F(xiàn)4填料選LIGHT。也可以選擇HEAVY，MEDIUM或LIGHT觀察閥位動(dòng)態(tài)特性，選擇最好的一個(gè)保存。對(duì)于閥門(mén)HV1108/PV1032/1040，將MEDIUM改為HEAVY后動(dòng)態(tài)穩(wěn)定特性明顯增強(qiáng)

　　4)PV1032閥門(mén)定位器安裝位置選定。當(dāng)閥門(mén)出現(xiàn)單向偏差，單向不穩(wěn)定時(shí)，調(diào)整定位器的安裝位置，水平上移，保證閥門(mén)在50%閥位時(shí)反饋桿的水平。

　　5)對(duì)于選擇好的參數(shù)必須進(jìn)行保存，最后對(duì)定位器進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)(自整定)并測(cè)試閥門(mén)的動(dòng)態(tài)特性。

　　3.2、效果

　　從表1～3可以看出，采取對(duì)閥門(mén)定位器、增速器和安裝位置進(jìn)行調(diào)整等處理措施，基本消除了定位器工作不穩(wěn)定故障。PV1040在小開(kāi)度仍有1%~1.5%的波動(dòng)，是由于工藝開(kāi)車(chē)處理時(shí)間較短，沒(méi)有完全調(diào)整到最佳狀態(tài)，但在使用過(guò)程中能夠滿足工藝使用要求。

　　工藝空氣壓縮機(jī)防喘振調(diào)節(jié)閥PV4050(氣動(dòng)控制原理與PV1040差不多，在鎖止閥前加電磁閥，儲(chǔ)氣罐連接下汽缸換向閥接口，在汽缸進(jìn)、出口都配有兩組升壓器)在空氣壓縮機(jī)運(yùn)行中低閥位9%時(shí)運(yùn)行都很穩(wěn)定，僅0.5%的波動(dòng)范圍，完全滿足工藝使用要求。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥工作不穩(wěn)定的因素比較多，調(diào)整定位器不能單一的選擇自動(dòng)整定消除故障，必須通過(guò)修改附件參數(shù)，調(diào)整定位器內(nèi)部設(shè)置和安裝位置等手段，去解決調(diào)節(jié)閥的不穩(wěn)定性問(wèn)題，使調(diào)節(jié)閥處于最佳的工作狀態(tài)。