一種在線更換氣路附件的設計方案

胡楠

(中海石油華鶴煤化有限公司， 黑龍江 鶴崗 154100)

氣控閥主要由執行機構和閥體組成，執行機構是氣控閥的推動裝置，以壓縮空氣為動力源，借助于電/氣閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥等附件驅動推桿產生相應的位移，帶動閥芯動作，進而改變閥芯與閥座間的流通面積，達到調節壓力、流量等參數的目的[1]。當氣控閥執行機構的附件出現故障時，若想更換任何附件都必須斷開氣源，而大部分氣控閥為關鍵設備，閥門處于事故位置時，工廠通常面臨停車風險，對于大型化工企業可能面臨數以百萬的損失。閥門廠商提供的數據顯示，由于氣路附件故障導致閥門出現問題排在故障率首位[2]。

在2019年1月15日，某公司氨分離罐液位控制閥定位器突然出現故障，該閥關閉，導致氨分離罐液位上漲，若液位持續上漲會觸發聯鎖關閉入口切斷閥、停冷氨泵，進而導致酸脫裝置停車及后系統停車。氣控閥控制流程如圖1所示。

圖1 氣控閥控制流程示意

但由于該閥未設計手輪機構，所以閥門無法手動打開，檢修人員首先斷開儀表氣源管，接臨時膠管將閥門頂開。然后尋找相同類型帶手輪閥門，拆卸手輪安裝到該閥上。最后更換定位器，完成調試工作。雖然最后成功地處理了該次故障，但是檢修耗時2 h，檢修難度大，特別在北方的冬季。

1 設計目的

對于無手輪氣控閥檢維修時難度大，耗時長的問題，為了快速應對突發狀況，縮短檢修時間，設計一種能夠實現在線更換故障附件的氣路。當附件出現故障時，通過氣路切換，使氣控閥自動控制變為手動控制，而故障附件可直接拆卸，不影響氣控閥使用，等新附件安裝后，可將氣路切換到自動控制模式，實現在線更換工作[3]，避免由于附件故障造成工廠停運。通過改造使無手輪氣控閥在附件故障狀態下，也能進行開關、調節動作,處理時間控制在30 min以內。

2 設計思路

氣控閥實現在線更換方法如下：

1)實現自動到手動的切換。

a)通過增加開關球閥將氣控閥氣路附件進行隔離，當附件出現故障時，關閉進出所有附件的總進口和總出口球閥，打開旁通球閥，實現由過濾減壓閥直接控制氣控閥執行機構的氣源壓力[4]。

b)過濾減壓閥可以輸出穩定的氣源壓力，當氣源壓力和氣控閥彈簧壓力平衡，或者同時調節上下氣缸的過濾減壓閥達到平衡時，此時氣控閥會穩定在一個位置，不會移動。

c)利用卡套密封的有效性，可保證故障附件在維修的1～2 d內氣控閥不會出現位置偏差，利用這段時間足夠完成附件更換工作[5]。

2)實現手動到自動的切換。

a)當氣控閥氣路附件回裝完畢后，先將遠程控制信號調整到當前閥位值，然后關閉旁通球閥，由于管線內殘余氣源壓力，氣控閥短時間內不會有大的波動，這時迅速打開附件的總進、出口的球閥，實現自動控制[6]。

b)在投用期間氣控閥可能會出現小范圍的動作，但基本不會影響工藝的指標。

c)將過濾減壓閥氣源壓力調整到氣控閥門的工作范圍，完成該閥投用工作。

3 實施措施及驗證

為了更好地驗證設計思路，特選用現場1臺簡單氣路附件的氣控閥，改造前的氣控閥氣路附件如圖2所示。

圖2 改造前的氣控閥控制流程示意

改造后的氣控閥氣路附件如圖3所示。

圖3 改造后的氣控閥控制流程示意

通過試驗模擬事故，當定位器出現故障或者接口出現漏氣且在線緊固不能正常工作時，首先關閉定位器前后A/B球閥，打開旁路球閥，調節過濾減壓閥的壓力大小并調整到工藝需求位置，拆卸定位器，處理故障點，處理好后將定位器回裝，重新開啟A/B球閥，關閉旁路球閥，將過濾減壓閥調整到正常工作壓力[7]。觀察整個過程氣控閥均能滿足工藝要求。

4 改造優化總結

使用在線更換優化措施后，閥門性能顯著提升，具體有以下幾方面：

1)節約成本。如按照通過外加手輪方式實現閥門手自動切換，該方法成本較高，以現場1臺常規氣控閥為例，新增1臺手輪機構需要人民幣3 000～7 000元，而進口氣控閥更為昂貴，而文中所述方法改造成本不到人民幣1 000元[8]，若多臺氣控閥完成改造則節約的經濟效益更可觀。

2)節約空間。外加手輪通常占用較大空間，部分處于空間狹小的氣控閥不適合增加手輪，通過該設計占用空間小，基本不需擴張空間，便于維修。

3)操作簡便。各閥門廠商手輪樣式獨特，都有各自的使用方法，較為復雜，通常由技術人員開展培訓后方能操作[9]，但應用筆者提出的氣路改造方案，任何操作人員都能完成，而且所有類型閥門都通用。

4)效益回報高。對于工廠氣控閥，大部分為關鍵設備，一旦出現問題，不能及時調整閥位，基本面臨停車的風險，對于大型化工企業每次停車造成的損失都數以百萬元，通過該項氣路改造可實現附件故障在線處理，避免該類閥門失控，能夠保證生產正常運行，為后續的處理故障留有時間[10]。

5 結束語

通過采用增加氣控閥氣路附件措施，解決了在線更換氣控閥故障附件問題。不但節約了大量維修成本，而且操作簡易，大幅提高人員工作效率。特別適合解決現場氣控閥附件故障或氣路漏氣不能處理等諸多問題，為儀表技術人員提供參考和借鑒。