調節閥的故障診斷及處理建議（二）

吳國良

（上海石油化工股份有限公司，上海200540）

筆者依據儀表設備和控制系統管理、維護保養的經驗，以各種現場儀表設備和控制系統出現的故障為案例，運用儀表工作原理、自動控制原理、工藝過程知識等，分析了故障產生的原因、處理辦法以及預防措施。這些故障案例雖不能涵蓋大部分石油化工裝置中出現的各種儀表設備和控制系統故障現象，但分析方法和處理故障的思路卻能供現場儀表維護保養人員參考和學習，在此與大家一起探討。

本文接續2019年第1期調節閥的故障診斷及處理建議（一）的內容，分析了調節閥在使用過程中曾出現的故障，并給出了相應的解決方案。

11 加氫裝置的減溫、減壓調節閥壓力相差過大引起的故障分析及處置

1）故障現象。加氫裝置的減溫、減壓調節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壓信號0.02～0.10 MPa來調整閥門的全行程。但開工時，一通入高壓蒸汽介質后，當定位器輸入信號為0時，而調節閥的開度已有50%。

2）現象分析。加氫裝置的減溫、減壓調節閥均為風開閥，介質流向是低進高出，當通過蒸汽介質后，閥前后產生很大的壓差，該壓差產生的不平衡力將閥芯向上頂起。為克服該不平衡力，閥門出廠時通過調整彈簧，使其產生一個較大的彈簧預緊力，來抵消介質的不平衡力，使得高壓介質通過該閥門時，膜頭上工作壓力范圍恰好在0.02～0.10 MPa。如果沒有介質通過，則彈簧頂緊力較大，當膜頭上信號壓力為0.02 MPa時，閥門不能起步動作。直到膜頭上壓力升到0.06 MPa時，才能克服彈簧頂緊力，使閥門開始動作。因此在閥門無介質流過時，閥門作全行程動作，膜頭上需要的工作壓力應為0.06～0.14 MPa。大修中由于不了解該情況，閥體上也沒有標明無介質時閥門動作壓力范圍，仍按0.02～0.10 MPa信號范圍來調整閥行程。當發現膜頭壓力為0.02 MPa而閥門不起步動作時，就將彈簧預緊力減小。經過這樣調整后的閥門在無介質通過閥門時，閥門行程是正常的，但通入高壓蒸汽介質后，因彈簧頂緊力太小，介質產生的不平衡力將閥芯頂開，使閥開度達50%，從而出現上述故障情況。

3）處理方法。如在停工檢修時校驗該類調節閥，可以連同閥門定位器一起校驗，定位器輸入信號0.02～0.10 MPa時，校對閥門開度情況與普通調節閥一樣。但是定位器的輸出信號，即膜頭上的壓力指示應該為0.06～0.14 MPa，可以通過調節定位器的量程來達到。這樣調整使閥門起步信號為0.06 MPa，以克服彈簧的預緊力。如果閥門需脫開定位器單獨校驗，則加入膜頭的信號壓力范圍應在0.06～0.14 MPa，并以0.06 MPa輸入信號來調整彈簧的預頂緊力。但當閥門通入工藝介質正常工作時，由于介質的不平衡力作用，膜頭上的工作壓力將會恢復到0.02～0.10 MPa。加氫裝置的減溫、減壓調節閥行程調節如圖10所示。

圖10 加氫裝置的減溫、減壓調節閥行程調節示意

12 氣開型調節閥的閥桿O型密封圈損壞引起的故障分析及處置

1）故障現象。某氣開型流量調節閥突然關閉，給工藝生產帶來很大影響。經檢查發現，閥門定位器的輸入信號為0.1 MPa，但輸出信號只有0.08 MPa，由于閥門執行機構正常動作壓力范圍為0.08～0.24 MPa，因此閥門關閉。

2）現象分析。針對該現象起初認為是閥門定位器有故障，經調換氣動放大器和疏通恒節流孔等處理后，故障現象仍未消除。后發現閥門執行機構膜頭下方彈簧處有氣體泄漏現象，其漏氣原因是：該閥門為氣開閥，閥桿處的O型密封圈損壞，所以該密封圈對膜頭內的信號壓力起密封作用，因此發生漏氣現象，閥門定位器的輸出信號則升不上去。如將定位器輸出信號氣管線與膜頭脫開，定位器輸出信號壓力馬上升到0.26 MPa，這說明定位器是正常的。

3）處理方法。調換O型密封圈后，閥門動作正常。對于氣開型調節閥要防止閥桿O型密封圈漏氣，平時應加強檢查，以免造成調節閥誤動作。

13 聯鎖閥門的主鎖閥O型密封圈漏氣引起的故障分析及處置

1）故障現象。某廢熱鍋爐的高壓蒸汽壓力調

節閥PIC-723-01V 始終處于全開狀態，遙控失靈，但現場手動液壓泵操作閥門動作仍正常。同時發現聯鎖主鎖閥排氣孔有持續漏氣現象。

2）現象分析。該高壓蒸汽壓力調節閥是1臺帶有氣源壓力低自鎖裝置的氣缸執行機構調節閥。主鎖閥內氣路結構如圖11所示。工作氣源是通過先導鎖閥內的節流孔（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，先導鎖閥內氣路如圖中加粗線所示，這時該氣路出口是被堵死的，所以氣源壓力通向上、下2個主鎖閥，使主鎖閥內氣路狀態也如圖中加粗線所示。雙輸出閥門定位器輸出的控制信號，通過上、下2個主鎖閥的入口進入氣缸的上、下兩個氣室內，控制調節閥的開度。如果工作氣源壓力因故障而降低到0.35 MPa以下時，則先導鎖閥內的氣路變成圖中虛線所示，氣源空氣通過虛線所示氣路放空，使作用在上、下主鎖閥上的空氣壓力為零，此時，上、下主鎖閥內氣路切換為圖中虛線所示狀態。氣缸上氣室內的氣體通過上鎖閥內（虛線氣路所示）的氣路排氣放空。下主鎖閥（虛線氣路所示）的氣路是與儲氣罐相連接的，而儲氣罐內的0.5 MPa氣源通過下主鎖閥（虛線氣路所示）的氣路進入下氣缸的氣室內。這樣上、下氣缸內壓差為0.5 MPa，使活塞向上移功，調節閥全開，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，調節閥朝全開方向動作的作用。

圖11 主鎖閥內氣路結構示意

造成該故障的原因是由于下主鎖閥內1只活塞密封O型圈漏氣，使氣源壓力下降，造成上、下2臺主鎖閥內氣路處于圖11中加粗線氣路和虛線氣路的中間狀態，則雙輸出閥門定位器通向上主鎖閥的空氣信號一部分被放空，造成氣缸上氣室內壓力不足。而儲氣罐內的氣源通過下主鎖閥漏入氣缸下氣室內，使調節閥處于全開狀態，定位器控制不起作用。主鎖閥內部剖面結構如圖12所示。

圖12 主鎖閥內部剖面結構示意

3）處理方法。替換硬化損壞的O型密封圈，主鎖閥動作恢復正常。

14 電磁閥接線盒內進水造成閥門聯鎖誤動作的故障分析及處置

1）故障現象。某壓縮機一段吸入口切斷閥突然關閉，而且手動操作也無法使閥門打開，最后壓縮機被迫停車。

2）現象分析。經查發現該閥門聯鎖用電磁閥的導線管安裝角度是從上到下引入電磁閥接線盒的，這樣雨水沿著導線管流入電磁閥內，隨時間延長，電磁閥內濕度增大，糊狀腐蝕物逐步沉積在接線端上，造成線圈短路，電磁閥因失去勵磁而誤動作，切斷了進入氣動切換閥的工作氣源，使氣動切換閥內氣路改變通道，從原來加粗線通道改為虛線通道，某壓縮機一段吸入口切斷閥結構如圖13所示。這樣氣源通過氣動鎖閥1進入氣缸上氣室充氣，而氣缸下氣室內的空氣通過氣動鎖閥2在氣動切換閥內放空，從而使閥關閉。

3）處理方法。應急情況下應該關閉氣源，同時將平衡閥的連接管線拆下，讓氣缸內氣體直接排放入大氣，使氣缸壓力下降，恢復手動操作閥門的功能。另外，電磁閥導線管安裝角度不對，應該自下而上引入電磁閥接線盒內，如能及早發現，引起注意，也就不會造成電磁閥接線盒內受潮短路，因此平時必須加強巡回檢查。

圖13 某壓縮機一段吸入口切斷閥結構示意

15 小動物的行為對聯鎖調節閥引起的故障分析及處置

1）故障現象。聯鎖動作時，某壓縮機的最小流量調節閥應該關閉（氣開閥），但發現該閥門在聯鎖之前能正常地進行控制，而聯鎖時閥門卻不能自動關閉。

2）現象分析。該調節閥安裝了1臺三通電磁閥做聯鎖控制用，正常時三通電磁閥1-3接口導通，定位器輸出信號通過1-3接口進入調節閥的膜頭，所以調節閥能正常動作。當聯鎖動作時，三通電磁閥切換氣信號，使1-3接口不通，定位器的輸出信號不能進入膜頭，所以調節閥不再受控制。但是1-2接口導通，讓膜頭內的氣壓信號通過1-2接口放空，而使調節閥關閉。進一步檢查電磁閥，發現接口2處放空口內排氣小孔被小動物軀體結塊堵塞，調節閥膜頭內的信號壓力不能通過電磁閥的1-2接口排出，造成閥門關閉異常。

3）處理方法。該種調節閥平時很少發生聯鎖動作，電磁閥接口2處長期無氣放出，小動物就可能從這里進入，在小孔處躲藏、死亡、結塊而引起小孔堵塞。除去結塊后，閥門聯鎖關閉動作恢復正常。類似問題在裂解爐高壓蒸汽緊急聯鎖放空閥的電磁閥中也發生過，必須引起注意。

16 氣開型調節閥膜頭放氣端口堵塞引起的故障分析及處置

1）故障現象。LICAZ-431-03V為氣開型調節閥，其閥門開度只能達到75%，用手輪開閥也只能到80%左右。

2）現象分析。經檢查該調節閥的閥門定位器的輸出信號壓力能達到100%，定位器無故障。后發現，膜頭頂部的放空口處被泥土和雜物嚴重堵塞，導致閥門在開啟時，膜片上部的空氣無排放通路，并受壓縮使壓力升高，當它產生的壓力與信號最大推動力相等時，閥門不能再繼續開啟。使用手輪不能使閥門開度最大也是同樣道理。

3）處理方法。疏通調節閥膜頭頂部的放空口，調節閥動作恢復正常。

17 電氣閥門定位器的自動/手動切換開關內部堵塞引起的故障分析及處置

1）故障現象。發現調節閥的電氣閥門定位器的壓力輸出信號始終為最大值，并等于供氣壓力。該情況與定位器的自動/手動切換開關放在手動（M）位置時情況相同。

2）現象分析。電氣閥門定位器的自動/手動切換開關對通往噴嘴擋板的氣路起控制作用。當處于M位置時，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，起到調節作用。該故障的原因在于自動/手動換開關處有堵塞現象，即使切換開關處在自動（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構如圖14所示。

圖14 電氣閥門定位器的結構示意

3）處理方法。取下自動/手動換開關，并吹掃疏通氣路后，定位器動作恢復正常。

18 高壓蒸汽調節閥的夾蘭填料應用不當引起的故障分析及處置

1）故障現象。某廢熱鍋爐產汽后不久，高壓蒸汽調節閥夾蘭處蒸汽泄漏嚴重。緊夾蘭，加夾蘭油等措施均不起作用，此狀態若持續則無法使該廢熱鍋爐正常運轉，因此被迫停爐進行閥門檢修。

2）現象分析。經檢查，該閥門大修時夾蘭填料使用不正確，發現以下三個問題：

a）由于是高溫高壓蒸汽調節閥，應該使用內襯鋼絲加強的石棉填料，但錯用了一般的不含鋼絲的石棉填料，因此強度不夠。

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

c）填料數量使用不足。

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

19 結束語

石油化工裝置中儀表及控制系統暴露出來的各種故障，有的是儀表設備或控制系統自身產生的，同時也有工藝設備故障或工藝操作失誤導致的問題，但這些現象都會在儀表中顯示出來。通過對故障原因的歸類、分析、總結，提出了相應的處理方法，以期對廣大儀表操作人員提供借鑒。