庫頂切換閥控制原理及實際應用中故障分析

崔秀萍

大唐內蒙古多倫煤化工儀控車間，內蒙古 多倫 027300

庫頂切換閥安裝在煤氣化灰庫料倉頂部，三套灰庫共12臺，作為輸送管線料倉間切換之用，具有切換方便，密封性好，占地空間小的優點，是氣力輸送系統中重要的部件。該閥門是由就地PLC（可編程邏輯控制器）和遠程DCS（集中管理分散控制系統）聯合實現自動控制，由DCS發出（干接點）開關指令控制切換閥開關。庫頂切換閥安裝在室外，位置較高且常年暴露在大氣中，相對在室內的閥門，分析出該閥門的故障原因及處理方案，可減少儀表故障判斷時間同時在最短時間內處理好儀表故障，保障灰庫輸送管線料倉間切換正常進行，從而保障煤氣化輸灰管線向灰庫切換排灰正常進行。

1 庫頂切換閥結構原理及特點

1）球形庫頂切換閥，采用球形結構。旋轉靈活，到位準確，密封效果好。獨特的結構可有效減少磨損；

2）閥門采用沖氣式密封圈，閥門啟閉時，閥芯與密封圈之間無接觸，當閥門切換完成后，密封圈充氣實現彈性變形進行密封。可有效減少閥板的磨損；

3）閥門設有到位開關，并可將開關信號送入PLC和DCS，在DCS操作界面上可以看出閥門的開關狀態，方便操作員進行遠程控制；密封圈具有檢測壓力開關，可檢測密封圈是否失效破損。該閥采用氣動氣缸驅動，切換方便迅速；

4）閥門的安裝和拆卸相對而言極為簡單，僅為法蘭盤的安裝和拆卸；

5）庫頂切換閥可以進行半圓周方向切換。其內部閥芯管道為球形，在球形閥芯的上開有3個相互連通的對應管徑的圓孔。

2 庫頂切換閥遠程控制原理

庫頂切換閥是由就地PLC和遠程DCS聯合實現自動控制，由DCS發出（干接點）開關指令控制切換閥開關。

1） 當DCS發出關指令，PLC接到DCS發出關（常開）信號。PLC程序開始運行。PLC發出控制指令；

（1）控制氣囊的兩位三通電磁閥失電。氣囊開始排氣。當壓力低于壓力開關設定值時（壓力開關處于長閉狀態），壓力開關向PLC發出壓力低信號；

（2） PLC得到壓力開關壓力低信號。PLC延時10s，PLC發出指令信號。使控制氣動執行機構的兩位五通電磁閥得電。閥芯開使旋轉，旋轉到位后，PLC得到關到位信號。同時送到DCS遠程顯示閥門關到位；

（3） PLC得到關到位信號后。PLC延時10s，發出指令信號。控制氣囊的兩位三電磁閥得電。壓力開關大于設定值，向PLC發出壓力高信號。

2） 當DCS發出開指令時，PLC收到DCS發出開（常閉）信號。PLC程序開始運行。PLC發出控制指令：

（1）控制氣囊的兩位三通電電磁閥矢電。氣囊開始排氣。當壓力低于壓力開關設定值時（壓力開關處于長閉狀態），壓力開關向PLC發出壓力低信號。

（2） PLC得到壓力開關壓力低信號。PLC延時10s，PLC發出指令信號。使控制氣動指行機構的兩位五通電磁閥得電。閥芯開使旋轉，旋轉到位后，PLC得到開到位信號。同時送到DCS遠程顯示閥門開到位。

（3） PLC得到開到位信號后。PLC延時10s，發出指令信號。控制氣囊的兩位三通電磁閥得電。壓力開關大于設定值，向PLC發出壓力高信號。

3 常見故障分析

3.1 接線整體錯位

庫頂切換閥由就地PLC遠程DCS聯合控制，在所有相關線路全部接好，初步送電調試完成后，與工藝人員共同核對現場閥門動作狀態，發現DCS遠程操作后，庫頂切換閥動作與料倉切換管線不對應。出現問題后對此種故障原因進行分析：儀表施工單位在接線過程中，工藝管線閥門位置沒有與工藝管道對應上，造成閥門位置接線整體錯位。

對庫頂切換閥就地PLC與遠程DCS線路核查，在遠程DCS控制柜內調整線路，使庫頂切換閥線路與料倉切換管線對應。

3.2 庫頂切換閥的兩位五通電磁閥，氣囊閥兩位三通電磁閥故障

電磁閥的故障將直接影響到切換閥的動作，常見的故障有電磁閥不動作，主要原因有：電磁閥接線頭松動或線頭脫落，電磁閥不得電，可緊固線頭；電磁閥線圈燒壞，原因有線圈受潮，引起絕緣不好而漏磁，造成線圈內電流過大而燒毀，可拆下電磁閥的接線，用萬用表測量，如果開路，則電磁閥燒壞；電磁閥卡住；漏氣。 電磁閥出現故障后，選擇時機對電磁閥進行更換。

3.3 DCS盤后、PLC就地控制柜、現場閥門接線端子松動脫開，庫頂切換閥整個控制中任何一個接線端子松動都會引起閥門故障

可采用排除法查出接線松動端子處，先切斷氣囊閥兩位三通電磁閥保險端子在PLC就地控制柜模擬DCS無源接點閉合信號，觀察切換閥動作是否完全正常，如正常，可判斷DCS輸出端接線端子故障;如不正常，在就地PLC控制柜與現場切換閥之間查找故障原因。

3.4 氣源故障

現場切換閥兩位五通電磁閥氣源入口、出口、氣囊閥兩位三通電磁閥氣源入口、出口、氣源管、活塞式執行機構等，只要在供氣環節有氣源斷開或泄露，都會引起切換閥不能正常切換。處理漏氣環節。

3.5 壓力開關故障

當氣囊閥達到壓力上限，壓力開關會發出斷開信號，送至PLC進行程序判斷，當氣囊閥達到壓力下限，壓力開關會發出閉合信號，送至PLC進行程序判斷。壓力開關故障會直接導致PLC程序無法往下運行，切換閥無法正常工作。對壓力開關進行更換處理。

3.6 氣囊閥密封圈漏氣

密封圈漏氣后，壓力開關始終檢測不到壓力高信號，無法發出斷開信號，氣囊閥密封圈漏氣也會直接導致PLC程序無法往下運行，切換閥無法正常工作。更換破損的氣囊閥密封圈。

3.7 PLC程序故障

PLC程序異常會引起切換閥無法正常工作，PLC程序較穩定，此故障很少出現。

3.8 雙動作執行機構故障

雙動作執行機構故障有轉動部位卡住、氣缸漏氣等，主要方法是更換氣缸部分執行機構。

3.9 閥門本體故障

現在閥芯漏氣和卡住現象，要停止切換閥運行進行處理。

4 結論

切換閥切換正常是煤氣化灰庫設備安全生產的重要保障。因此，對灰庫管線切換閥的運行狀況，不斷探索和改進故障處理方法。針對庫頂切換閥門出現問題的不同情況，要通過準確判斷和分析，采取有效處理步驟。

[1]樂嘉謙，王立奉.化工儀表維修工[M].北京：化學工業出版社，2004：272-273.

[2]歷玉鳴.化工儀表及自動化[M].4版.北京：化學工業出版社，2010：242-243.