監(jiān)控調(diào)壓閥故障診斷方法優(yōu)化

李海超 李濤

【摘 要】本文主要針對(duì)監(jiān)控調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)原理、故障形式以及具體的整個(gè)流程等幾個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了探討，針對(duì)如何有效提升監(jiān)控調(diào)壓閥故障診斷效率進(jìn)行了進(jìn)一步研究。通過充分應(yīng)用“三閥組結(jié)構(gòu)” 實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控調(diào)壓閥故障診斷流程的進(jìn)一步優(yōu)化，從而使得監(jiān)控調(diào)壓閥故障定位的精確度以及便捷性都得到了有效提升。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)控調(diào)壓閥;故障診斷;診斷效率

引言

隨著當(dāng)前整個(gè)天然氣行業(yè)的快速發(fā)展，天然氣運(yùn)輸行業(yè)也進(jìn)入了做發(fā)展時(shí)期。在天然氣運(yùn)行過程中監(jiān)控調(diào)壓法是非常重要的生產(chǎn)設(shè)備，但是其在實(shí)際應(yīng)用過程中整體的故障發(fā)生率比較高，而且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行影響較大。鑒于此，如何實(shí)現(xiàn)監(jiān)控調(diào)壓閥故障診斷效率的有效提升，是當(dāng)前整個(gè)天然氣儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域急需解決的一個(gè)問題。

1 監(jiān)控調(diào)壓閥工作原理

1.1指揮器組成及具體工作原理

指揮器主要包括了負(fù)載級(jí)以及控制級(jí)等兩個(gè)級(jí)別。負(fù)載級(jí)指揮器的主要作用為控制級(jí)系統(tǒng)運(yùn)行創(chuàng)造相對(duì)比較穩(wěn)定的工作壓力環(huán)境。而控制級(jí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)主閥流通氣量的直接控制，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)ο掠螇毫π纬捎行Э刂啤谋举|(zhì)上來講指揮系屬于一種負(fù)反饋調(diào)節(jié)，如果上游壓力產(chǎn)生一定變化的時(shí)候下游壓力并沒有隨之進(jìn)行變化，那么在這種情況下，負(fù)載級(jí)就會(huì)充分發(fā)揮出作用，這樣就能充分保障控制級(jí)在放大閥的時(shí)候不會(huì)受到上游壓力波動(dòng)的影響，從而使得下游的壓力能夠相對(duì)保持穩(wěn)定。而當(dāng)下有壓力在逐步增加的時(shí)候，控制級(jí)的雙模結(jié)構(gòu)就能夠充分發(fā)揮出作用，其上槍的壓力也會(huì)相應(yīng)的增加，這樣在膜片上施加的向下的力就會(huì)進(jìn)一步增加，導(dǎo)致其產(chǎn)生向下移動(dòng)的趨勢，進(jìn)一步使得負(fù)載機(jī)的放大閥考度也相應(yīng)的減小，指揮器內(nèi)部的氣流量也會(huì)相應(yīng)的減小[1]。而當(dāng)下游壓力在逐步減小的時(shí)候，作用在控制級(jí)雙模結(jié)構(gòu)上腔上的壓力就會(huì)相應(yīng)的減小，膜片受到的向下的作用力也會(huì)相應(yīng)的減小，導(dǎo)致膜片產(chǎn)生向上的移動(dòng)，從而進(jìn)一步增大了放大閥的開度，與此同時(shí)也能夠讓負(fù)載級(jí)上腔的壓力進(jìn)一步減小，其放大閥的開度也會(huì)相應(yīng)的增加，這樣指揮器內(nèi)部的氣流量也會(huì)進(jìn)一步增加。

1.2監(jiān)控閥主閥組成以及工作原理

閥門、閥體、閥芯、皮膜壓盤、關(guān)閉彈簧等是組成監(jiān)控法主閥的主要結(jié)構(gòu)。膜腔被皮膜以及壓盤進(jìn)一步劃分成了上、下游兩個(gè)腔膜。皮膜在受到上游腔膜彈簧以及下游的來氣共同作用后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)關(guān)閉壓力P1，而皮膜在受到指揮器控制氣流作用后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開啟壓力P2。

當(dāng)調(diào)壓撬實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)比較平穩(wěn)的情況下，監(jiān)控調(diào)壓閥本身也會(huì)處在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀況，如果下游反饋氣體的壓力能夠處在提前設(shè)定的合理范圍之內(nèi)，那么控制器放大閥的開度就比較適中，作用在膜片前后的壓力處在了平衡的狀態(tài)，也就是說P1=P2，在這種情況下監(jiān)控閥不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作;而如果下游氣體壓力在逐漸升高的過程中，會(huì)導(dǎo)致指揮閥放大閥的開度進(jìn)一步減小，從而使得負(fù)載壓力也會(huì)相應(yīng)的減小，在這種情況下就會(huì)出現(xiàn)P1>P2的情況，此時(shí)閥門套筒會(huì)向著下游逐步移動(dòng)，導(dǎo)致閥門套筒與閥芯之間的間隙逐漸減小，氣流量也會(huì)相應(yīng)的減少，在這種情況下下游氣體壓力就會(huì)逐步達(dá)到新的平衡。如果下游氣體壓力逐步降低的過程中，指揮器放大閥的開度也會(huì)相應(yīng)的增大，從而導(dǎo)致其負(fù)載壓力也進(jìn)一步升高，閥門內(nèi)部下游膜腔中的壓力也會(huì)進(jìn)一步升高，在這種情況下就會(huì)出現(xiàn)P1

2通過三閥組結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)故障診斷流程的進(jìn)一步優(yōu)化

監(jiān)控調(diào)壓閥通常情況下都是因?yàn)橹笓]器或者是主閥，而導(dǎo)致其出現(xiàn)故障。指揮系引發(fā)的故障可以通過更換指揮器的相關(guān)組件來進(jìn)行進(jìn)一步修復(fù)，體整體的故障修復(fù)工作量非常小，而且故障修復(fù)所消耗的時(shí)間也比較短;但是有主閥所引起的故障必須要通過將監(jiān)控調(diào)壓閥進(jìn)行拆卸、解體才能夠進(jìn)一步進(jìn)行修復(fù)，整體的修復(fù)工作量相對(duì)比較大，而且也會(huì)消耗更長的時(shí)間。根據(jù)我國西氣東輸工程各個(gè)分?jǐn)?shù)站調(diào)壓撬各種故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析之后發(fā)現(xiàn)，有50%的故障都來自于調(diào)壓撬，而這其中監(jiān)控調(diào)壓閥故障總數(shù)占到了70%以上。在本文的研究過程中，通過合理的引入三閥組結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控調(diào)壓閥故障診斷以及定位精度的進(jìn)一步提升。下圖1所示為三閥組結(jié)構(gòu)。

通過將一個(gè)三閥組結(jié)構(gòu)安裝在監(jiān)控調(diào)壓閥的指揮器與主閥之間的負(fù)載壓力管線上，這樣指揮系出口負(fù)責(zé)壓力管件就實(shí)現(xiàn)了與該結(jié)構(gòu)B段管線的連接;而主閥負(fù)載壓力管線則主要是與該結(jié)構(gòu)C段管線進(jìn)行連接;而A段管線則主要是與外界的氣源進(jìn)行連接。這樣當(dāng)監(jiān)控調(diào)壓閥處在正常工作狀態(tài)下的時(shí)候，A關(guān)門處在關(guān)閉狀態(tài)，B、C閥門則處于打開狀態(tài);如果監(jiān)控閥一旦出現(xiàn)不能正常打開的情況，則自動(dòng)開啟了故障診斷模式，其實(shí)際的診斷流程如下所示[3]。

（1）流程切換。首先將分?jǐn)?shù)流程切換到備用管路中，這樣就能夠充分保證天然氣輸送能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行。

（2）設(shè)備隔離放空。將發(fā)生故障的調(diào)壓管路進(jìn)出口閥門關(guān)閉之后，對(duì)整個(gè)管斷內(nèi)部的天然氣進(jìn)行放空。

（3）接通外界測試氣源。將打氣筒與A管路進(jìn)行有效連接。

（4）指揮器檢查。將閥門C關(guān)閉之后，A、B閥門打開;同時(shí)將設(shè)置在監(jiān)控閥主閥上的檢測口打開;并充分利用打氣筒向主閥門內(nèi)部膜腔打氣;同時(shí)對(duì)壓力表、指示器主閥檢測口等氣流狀況進(jìn)行詳細(xì)觀察，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的進(jìn)一步診斷和定位。

（5）檢查主閥。將閥門B關(guān)閉之后，A、C閥門打開;同時(shí)將設(shè)置在監(jiān)控閥主閥上的檢測口打開;并充分利用打氣筒向主閥門內(nèi)部膜腔打氣;同時(shí)對(duì)壓力表、指示器主閥檢測口等氣流狀況進(jìn)行詳細(xì)觀察，在此基礎(chǔ)上就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的進(jìn)一步診斷和定位。

（6）如果指揮器和主閥膜片工作狀態(tài)良好，則需要對(duì)他們套筒卡塞或者是閥芯和套筒接觸面密封失效問題進(jìn)行充分考慮。

3結(jié)束語

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)充分利用三閥組結(jié)構(gòu)對(duì)監(jiān)控調(diào)壓閥故障進(jìn)行診斷能夠有效提升診斷結(jié)果的精確率。

參考文獻(xiàn)：

[1]饒泓.基于多源信息融合與Rough集理論的液壓機(jī)故障診斷方法研究[D].南昌大學(xué)，2009.

[2]宋滿存.質(zhì)子交換膜燃料電池水淹過程研究及故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].清華大學(xué)，2013.

[3]高擁軍.基于CLIPS的工程機(jī)械故障診斷樹建立及其流程建模軟件設(shè)計(jì)[D].山東大學(xué)，2017.

（作者單位：中石油東部管道有限公司銀川管理處）