化工生產(chǎn)中儀表的故障分析及解決辦法

【摘 要】 本文介紹了ASK800變送器、氣動(dòng)控制閥的應(yīng)用故障，分析了引起故障的原因，并給出了排除方法。

【關(guān)鍵詞】 化工 儀表 安全柵 控制閥 磨損 泄漏

隨著化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的提高及DCS的廣泛應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的要求也越來(lái)越高。在自動(dòng)控制回路中，現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)傳送和工藝介質(zhì)的調(diào)節(jié)是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。現(xiàn)就智能變送器和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用中的常見(jiàn)故障分析如下：

1. 智能變送器應(yīng)用故障分析及排除

我公司在尿素生產(chǎn)裝置中，選用了霍尼韋爾公司的DCS和德國(guó)產(chǎn)的智能變送器ASK800。根據(jù)防爆的要求，選用了MTL706安全柵。ASK800智能變送器采用兩芯屏蔽電纜連接到安全柵上。其連接示意圖如圖l所示。

1.1故障現(xiàn)象。安裝前，用SFC通訊器對(duì)各臺(tái)變送器都進(jìn)行了校驗(yàn)，一切正常。變送器安裝到現(xiàn)場(chǎng)后，聯(lián)校時(shí)發(fā)現(xiàn)智能變送器工作不穩(wěn)定。當(dāng)被測(cè)參數(shù)較小時(shí)，回路電流也較小，變送器工作很正常；當(dāng)被測(cè)參數(shù)較大時(shí)（沒(méi)到滿量程），回路電流就不再隨被測(cè)參數(shù)值的增加而增大，變送器出現(xiàn)故障，此時(shí)用SFC通訊器檢查，診斷信息為：“HJRES/LOW VOLT”，表明回路電阻太大或（和）智能變送器表頭電壓太低。于是我們?cè)囍Φ舭踩珫牛l(fā)現(xiàn)此時(shí)智能變送器的工作恢復(fù)正常，據(jù)此我們判斷是由于安全柵造成智能變送器工作不正常，可是檢查后發(fā)現(xiàn)安全柵也是好的。

1.2故障分析。由ASK800智能變送器的基本原理，我們可以想到與常規(guī)變送器相比它對(duì)電源的要求要高一些。查閱智能變送器安裝說(shuō)明書可知，ASK800要求表頭的供電電壓必須大于11V，并且回路供電電壓與回路電阻要滿足圖2所示曲線關(guān)系。圖中的陰影部分為ASK800的正常工作范圍。

圖2的關(guān)系曲線也可用公式近似表示成：回路電阻=(供電電壓-10.8)/0.0218。其中回路電阻：安全柵電阻+導(dǎo)電阻+接收器電阻。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，導(dǎo)線電阻為6n左右，F(xiàn)TA中接收器電阻為250n，安全柵電阻為3300，分別在開(kāi)環(huán)和閉環(huán)情況下測(cè)量了FTA上的電壓，結(jié)果為：開(kāi)環(huán)電壓為24V，閉環(huán)電壓為20.8V。從圖2中可以看出，閉環(huán)情況下ASK800智能變送器已工作在正常工作范圍外了，這就是為什么在被測(cè)參數(shù)較大的隋況下ASK800的輸出值不正確。

1.3排除方法。要使變送器正常工作關(guān)踺是要提高加在表頭上的電壓，使之超過(guò)11V。這可以通過(guò)降低回路電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于導(dǎo)線電阻和接收器是不可變的，只有采用更換電阻較小的安全柵的方法。但是我們的具體情況是，此時(shí)安全柵已安裝就緒，且此種型號(hào)的安全柵系國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格較高，如果全部更換的話，實(shí)在不經(jīng)濟(jì)。

為了電路安全，在TPS的模擬量輸入卡件電路中設(shè)置了限流電路，在24VDC的供電電路中串接了限流電阻，會(huì)影響DCS模擬量輸入卡的向外供電能 力。因此，把DCS供電給智能變送器改為由外接電源給智能變送器供電，采用24V配電盤給每個(gè)智能變送器供給24VDC，其連接如圖3所示。這樣就可以提高閉環(huán)時(shí)回路的供電電壓，保證智能變送器表頭的電壓大于11V。

采用這種方法對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改。系統(tǒng)投運(yùn)后ASK800智能變送器一直工作穩(wěn)定。

2. 氣動(dòng)控制閥常見(jiàn)故障及排除方法

氣動(dòng)控制閥是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，安裝在各種管路系統(tǒng)中，主要用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力等。

2.1磨損故障

2.1.1閥體或閥內(nèi)部件磨蝕。產(chǎn)生原因：液體速度太高，產(chǎn)生閃蒸和空化作用。消除方法：增大閥內(nèi)件或閥門尺寸，以降低流體速度；閥體、閥內(nèi)材料增加硬度；改變閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)，以降低流速；避免空化作用，改用低壓力恢復(fù)的閥門；用不銹鋼材料焊接修理。

2.1.2滑動(dòng)磨損。產(chǎn)生原因：一般是系統(tǒng)不穩(wěn)定，接觸壓力過(guò)大，不對(duì)稱；表面光潔度不好；材料選用不好。消除方法：改善穩(wěn)定性；增大軸承尺寸，重新加工修理，重磨表面，選擇更好的導(dǎo)向件及材料。

2.2泄漏故障

2.2.1閥芯、閥座之間泄露。產(chǎn)生原因：閥芯、閥座表面磨損或被腐蝕；執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用力太小；閥座羅紋被磨損、松動(dòng)。消除方法：改善研磨接合面；執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥桿的連接加以調(diào)整；擰緊或更換閥芯、閥座，也可加墊片進(jìn)行處理。

2.2.2閥座環(huán)和閥體之間泄露。產(chǎn)生原因：擰緊力矩太小；表面不干凈，光潔度差；墊片不合適；閥體有小孔。消除方法：加大擰力，重新清洗干凈處理，更換合適墊片，磨掉后重新焊接處理。

2.2.3填料泄漏。產(chǎn)生原因：閥桿光潔度不好或彎曲；填料蓋沒(méi)有壓緊或填料類型結(jié)構(gòu)不合理；填料層堆得太高；填料腐蝕有坑或蓋變形損壞。消除方法：閥桿磨光、壓直，重新擰緊或更換填料；安裝間隔環(huán)，減少高度，改為性能好的填料，修理更換壓蓋及相關(guān)的法蘭螺栓等。

2.2.4活塞環(huán)密封處泄露。產(chǎn)生原因：氣缸光潔度太差；活塞環(huán)裝配不密封；密封環(huán)使用溫度過(guò)高；使用時(shí)間太長(zhǎng)，密封件損壞。消除方法：磨成修理氣缸，換密封環(huán)并正確安裝，根據(jù)高溫進(jìn)行選用。

2.3閥門動(dòng)作故障

2.3.1閥門沒(méi)有動(dòng)作。產(chǎn)生原因：沒(méi)有氣源或氣源壓力不足；執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障、泄漏；控制閥無(wú)輸出信號(hào)；供氣管斷裂、變形，接頭損壞漏氣；流動(dòng)方向不正確，受力過(guò)大，使閥門脫落；閥桿、軸閥內(nèi)件卡死、損壞；閥門定位器或電—?dú)廪D(zhuǎn)換器故障；閥芯在閥座中卡死。消除方法：檢查氣源，修理控制閥，更換滑油，重裝校正方向，進(jìn)行修理。

2.3.2閥門不能達(dá)到額定行程。產(chǎn)生原因：定位器沒(méi)有校準(zhǔn)；行程調(diào)整不當(dāng)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧額定值太小；手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、限位塊位置不準(zhǔn)。消除方法：校準(zhǔn)、重調(diào)、更換彈簧。

2.3.3閥門動(dòng)作遲鈍或緩慢。產(chǎn)生原因：填料摩擦大或變質(zhì)老化；活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦太大；軸承摩擦力大；定位器響應(yīng)性能差或活塞環(huán)磨損。消除方法：更換修理，重新調(diào)整損壞器件或清洗研磨氣缸及活塞。

2.4閥桿及閥振動(dòng)故障

2.4.1閥桿連接脫開(kāi)或折段。產(chǎn)生原因：力矩太大；銷子連接不適當(dāng)；振動(dòng)或不穩(wěn)定。消除方法：改用閥芯閥桿整體件或焊接閥芯，將連接件連接牢固，消除振動(dòng)因素。

2.4.2閥振動(dòng)。產(chǎn)生原因：由于密封填料的粘、漏作用；旁路沒(méi)有調(diào)好；定位器增益太高；支撐不好，有振動(dòng)源。消除方法：滑潤(rùn)填料并調(diào)整，重新調(diào)整旁路，選用低增益型定位器，將閥支撐牢固避開(kāi)振動(dòng)源。

結(jié)束語(yǔ)

在化工生產(chǎn)過(guò)程中多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)儀表故障原因出現(xiàn)在與被測(cè)量介質(zhì)相接觸的傳感器和調(diào)節(jié)閥上，這類故障約占60%以上。在生產(chǎn)實(shí)踐中，一旦摸清了現(xiàn)場(chǎng)儀表故障的規(guī)律性，就能配合工藝快速準(zhǔn)確地判明故障原因，排除故障，確保控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，防患于未然。

（作者單位：吉化集團(tuán)吉林市錦江化工廠）