石油化工自動(dòng)控制過(guò)程中氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇

劉從濤

（蘭州石化公司機(jī)電儀運(yùn)維中心，甘肅蘭州 730060）

在石油化工自動(dòng)化控制過(guò)程中有效運(yùn)用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，能夠進(jìn)一步提升石油化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體運(yùn)作效率，石化企業(yè)在當(dāng)今社會(huì)與經(jīng)濟(jì)層面的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)得到全面提升。所以，對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇運(yùn)用一定要充分重視，運(yùn)用科學(xué)合理的方法，使石油化工自動(dòng)化控制中氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的功效可以得到最大限度地體現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟。

1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定義和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的定義

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是一種局部阻力元器件，與孔板大致相同，對(duì)閥芯實(shí)施移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)流面積的更改，因此氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有可變性。作為一種執(zhí)行裝置，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行器和閥體構(gòu)件兩個(gè)部分組合而成。調(diào)節(jié)閥的科學(xué)選擇對(duì)石油化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的自動(dòng)化控制程度具有較大的影響。假如未能科學(xué)合理地選擇氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，不僅會(huì)直接影響其使用期限，而且還會(huì)增加生產(chǎn)事故的發(fā)生概率，造成設(shè)備的損壞，嚴(yán)重的還可能會(huì)導(dǎo)致相關(guān)工作人員的身體受到傷害?，F(xiàn)代社會(huì)，科技快速發(fā)展，作為一種具有較強(qiáng)穩(wěn)定性能的執(zhí)行裝置，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥無(wú)論是在安裝環(huán)節(jié)或者是在維修保養(yǎng)環(huán)節(jié)，所需的工作量都不是很大，可以有效增強(qiáng)石化自控水準(zhǔn)，助力石化企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

①氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥除電閥門定位器、氣閥門定位器、電磁閥、閥位啟閉外，并沒(méi)有更多必須使用防爆裝置的元件，具有良好穩(wěn)定性；②氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥可快速啟閉，且運(yùn)行環(huán)節(jié)中因壓縮氣體本身具有緩沖性，所以不會(huì)輕易因卡死而受損；③單功能氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥具備系統(tǒng)故障校準(zhǔn)功能，在選擇過(guò)程中需要依據(jù)工程狀況需求來(lái)確定氣開(kāi)型或氣關(guān)型，氣源運(yùn)行異常的情況下閥門能借助生產(chǎn)基本需求自動(dòng)切換到全開(kāi)或全關(guān)狀態(tài)；④氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥價(jià)格公道，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于檢修，穩(wěn)定性高。

2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理和常見(jiàn)故障

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用上操作便捷，安全穩(wěn)定，程序執(zhí)行效率高，其基于對(duì)氣體實(shí)施壓縮而形成驅(qū)動(dòng)力，利用氣缸開(kāi)展反應(yīng)，同時(shí)利用附件如定位器、切換器、電磁閥等控制閥門，以保證控制的實(shí)效性和準(zhǔn)確度。這對(duì)管道介質(zhì)的特殊參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較好的監(jiān)測(cè)。例如對(duì)管內(nèi)介質(zhì)的流量還有阻力、工作溫度等均可以利用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)施管理與控制?；谄涞闹匾潭?，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、種類和類型都需實(shí)施嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶暨x，以盡可能保證自動(dòng)化過(guò)程的正常進(jìn)行。

具體應(yīng)用在自動(dòng)控制環(huán)節(jié)中，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥可能會(huì)出現(xiàn)某些故障問(wèn)題。主要體現(xiàn)在：會(huì)存在因?yàn)樵O(shè)備本身問(wèn)題或材料堵塞導(dǎo)致卡堵現(xiàn)象，通常情況下，在剛投入應(yīng)用或?qū)嵤┐蠓秶拚蟮妮^特殊時(shí)間段，較易出現(xiàn)卡堵?tīng)顩r；設(shè)備和自動(dòng)化控制過(guò)程所要求的標(biāo)準(zhǔn)不一致等情況下，會(huì)直接造成閥芯和閥座執(zhí)行得不融合，閉合太松，進(jìn)而造成閥內(nèi)漏；與此同時(shí)，在材料和設(shè)備接觸環(huán)節(jié)中，由于未實(shí)現(xiàn)均勻接觸，存在某些位置有某些位置無(wú)，某些位置多某些位置少等問(wèn)題，又因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)節(jié)中比較常見(jiàn)的高溫高壓等因素，提升了材料泄漏的可能性；在氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的運(yùn)用中，會(huì)存在因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致的震蕩現(xiàn)象，除少數(shù)為意外外，絕大多數(shù)震蕩主要是因?yàn)闅鈩?dòng)調(diào)節(jié)閥和制造的其他配件適配性較低所導(dǎo)致的[1]。為了確保生產(chǎn)制造過(guò)程的正常進(jìn)行，在選擇氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，應(yīng)開(kāi)展全方位嚴(yán)苛的衡量，對(duì)其品質(zhì)以及與其他配件的適配情況有較好的判斷。在實(shí)際使用中，應(yīng)重視對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的安全防護(hù)措施，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇

3.1 類型和結(jié)構(gòu)的選擇

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照其行程一般分為直行程和角行程，按它的結(jié)構(gòu)可分成直連單座調(diào)節(jié)閥、直連雙座調(diào)節(jié)閥、套筒閥、角型閥、膜式閥、翻板閥、球閥等。使用時(shí)一定要了解這些產(chǎn)品具有的特性和使用規(guī)范。

直連單座閥：該閥具備泄漏率小、流道復(fù)雜、容許壓力差小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，流量系數(shù)好的特征。主要用于作業(yè)壓力差小、外泄標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)的地方，不過(guò)小規(guī)格的直連單座閥也適用于壓差大的地方，該類閥門被廣泛使用。

直連雙座閥：與單座閥相反，主要用于泄漏標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)格、作業(yè)壓差大的場(chǎng)所，也是運(yùn)用最普遍的一種閥。

套筒閥：套筒閥分單封密及雙封密兩類，各自等同于單座閥和雙座調(diào)節(jié)閥所適合的場(chǎng)所，套筒閥具備性能穩(wěn)定、拆卸便捷、低噪聲的特征，由于售價(jià)相對(duì)直通閥貴，而且還要專用的盤繞密封，運(yùn)用略遜直通閥。

膜式閥：隔膜可以使用防腐材料如PTFE或PFA加工，所以更適合用在強(qiáng)酸性、強(qiáng)堿性等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)的控制，控制效果比直通閥差。

翻板閥：適合用在大口徑、小壓差的場(chǎng)所，當(dāng)口徑超過(guò)200mm時(shí)，一般使用翻板閥，該閥的控制性及關(guān)閥密封性稍差，一般適用于控制特性要求較低的場(chǎng)所。

氣動(dòng)球閥：有O型球閥和V型球閥兩種。O型球閥應(yīng)用浮動(dòng)式構(gòu)造，球芯為精密鑄造件，表面鍍硬鉻處置，閥座應(yīng)用加強(qiáng)聚四氟乙烯，流道規(guī)格與管道口徑一致，流通性能較大，流動(dòng)阻力很小，關(guān)停時(shí)無(wú)泄漏，通常做啟閉閥應(yīng)用，尤其適合用在高黏度；V型球閥應(yīng)用固定構(gòu)造，球芯上切有V型開(kāi)口，可進(jìn)行剪截含纖維、顆粒物質(zhì)。依據(jù)工藝技術(shù)設(shè)備差異可選擇氣動(dòng)執(zhí)行器或電動(dòng)執(zhí)行器，各自構(gòu)成氣動(dòng)球閥和電動(dòng)球閥，氣動(dòng)球閥如需實(shí)施比例控制須配定位器，電動(dòng)球閥如需實(shí)施比例控制須選電子式電動(dòng)執(zhí)行器或配伺服驅(qū)動(dòng)器等。

3.2 材質(zhì)選擇

在氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇上先要確認(rèn)閥門類型，然后對(duì)材質(zhì)作出選擇。材質(zhì)挑選環(huán)節(jié)中，要按照實(shí)際工程狀況挑選閥體、填充料材質(zhì)。調(diào)節(jié)閥門閥體、填充料質(zhì)地的挑選必須滿足下述幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1 閥體材質(zhì)

耐蝕性、溫度與抗壓等級(jí)還有材質(zhì)等條件都需要符合管道材質(zhì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。假如閥體材質(zhì)的選取與機(jī)器設(shè)備或管道等級(jí)不相符合，材質(zhì)要滿足溫壓曲線、設(shè)計(jì)值還有工作環(huán)境溫度等條件。

在工作環(huán)境溫度小于-29℃的場(chǎng)所，調(diào)節(jié)閥門閥體材質(zhì)不宜采用鑄鐵。

調(diào)節(jié)閥門內(nèi)件材質(zhì)應(yīng)可以按照實(shí)際操作標(biāo)準(zhǔn)，符合耐流體磨蝕和抗腐蝕，而且耐流體在節(jié)流產(chǎn)生多效蒸發(fā)和空化等對(duì)閥內(nèi)元件的氣濁損傷的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)用作非腐蝕性流體場(chǎng)所中，可選不銹鋼材料的調(diào)節(jié)閥門。

閥體應(yīng)用環(huán)境假如是腐蝕性很強(qiáng)的流體場(chǎng)所，就需要結(jié)合液體壓力、工作環(huán)境溫度、濃度值和類別等因素挑選適宜的閥體材質(zhì)，并且需要結(jié)合流動(dòng)速度和流體中氧化物類別來(lái)挑選對(duì)應(yīng)的耐蝕性的閥體材料。

針對(duì)流速大、刷洗比較嚴(yán)重的工程狀況，調(diào)節(jié)閥門閥體材質(zhì)宜采用高耐磨材料。

產(chǎn)生多效蒸發(fā)、高壓差及內(nèi)含顆粒狀流體場(chǎng)所，應(yīng)使用加硬質(zhì)地的閥內(nèi)件或閥芯，閥座部位進(jìn)行固化處理。

3.2.2 填料結(jié)構(gòu)與材質(zhì)

調(diào)節(jié)閥門宜采用一層填充料構(gòu)造，填充料材質(zhì)常溫狀態(tài)下宜用V形聚四氟乙烯，高熱工作環(huán)境溫度超過(guò)232℃時(shí)宜采用柔韌性石墨填料。

對(duì)毒害性比較大或高熱的流體，調(diào)節(jié)閥門填料構(gòu)造宜采用兩層填充料構(gòu)造。

對(duì)高毒性、嚴(yán)禁外泄及稀缺貴金屬流體的場(chǎng)所，直行程調(diào)節(jié)閥門宜采用波紋管截止閥。

3.3 匹配程度選擇

目前，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥上的定位裝置基板不僅有原來(lái)的機(jī)械式，而且出現(xiàn)了新的自動(dòng)化式基板，這類新式基板工作效率高，能愈發(fā)高效地在使用過(guò)程中發(fā)揮作用。不過(guò)因?yàn)檫@類基板采用自動(dòng)化的高智能化設(shè)計(jì)，非常容易受毀，較大程度的陽(yáng)光照射就會(huì)造成其內(nèi)部元件的毀壞[2]。與此同時(shí)，在生產(chǎn)操作過(guò)程中，因?yàn)闅鈩?dòng)調(diào)節(jié)閥的有關(guān)元器件和別的裝置不匹配，極大地提高了材料外泄的可能性。所以在對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的挑選上，不能盲目地開(kāi)展對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)實(shí)工廠和基本流程的具體狀況予以選擇，更應(yīng)該重視和別的裝置的適配度和契 合度。

3.4 調(diào)節(jié)閥流量特性選擇

3.4.1 根據(jù)調(diào)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行選擇

依據(jù)自動(dòng)控制理論特性的補(bǔ)償原理，為了能使操作系統(tǒng)擁有良好的控制品質(zhì)，始終想讓全流程放大系數(shù)和開(kāi)環(huán)放大系數(shù)乘積呈常數(shù)。這就需要選擇適當(dāng)?shù)拈y特性，借助閥所具有的放大系數(shù)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)對(duì)象放大系數(shù)變化的補(bǔ)償，以此令系統(tǒng)總的放大系數(shù)能夠維持不變。

3.4.2 根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)行選擇

直線閥在小開(kāi)度時(shí)流量變化大，調(diào)節(jié)過(guò)于靈敏，易振蕩。在大開(kāi)度時(shí)，調(diào)節(jié)作用又顯得緩慢，易造成調(diào)節(jié)不及時(shí)、不靈敏。因此負(fù)荷變化大的場(chǎng)合不適合采用直線流量特性的閥門。在等百分比閥臨近關(guān)閉的情況下，其工作呈現(xiàn)較為平穩(wěn)、緩和的狀態(tài)，在臨近全開(kāi)的時(shí)候放大系數(shù)大，靈敏度適當(dāng)，比較適合應(yīng)用在較大負(fù)荷變化的場(chǎng)合，是目前使用較為普遍的一種流量特性。當(dāng)行程較小時(shí)，快開(kāi)特性閥的流量較大，其流量大小與行程大小成正比，這類閥通常應(yīng)用于程序控制以及雙位調(diào)整場(chǎng)合。

3.4.3 根據(jù)調(diào)節(jié)對(duì)象的特性進(jìn)行決定

針對(duì)具有自平衡能力的調(diào)整對(duì)象，通常可以使用等百分比流量調(diào)節(jié)閥，否則就使用直線流量調(diào)節(jié)閥。

4 化工自動(dòng)控制過(guò)程中氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用要求

4.1 參數(shù)穩(wěn)定

應(yīng)該對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)實(shí)施集約化管理和綜合治理，保證工作流量合乎有關(guān)要求，尤其需要說(shuō)明的是，因?yàn)槟承┩獠康目陀^原因會(huì)對(duì)其執(zhí)行功效造成影響，還可能會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生震蕩現(xiàn)象，所以，要求在運(yùn)用環(huán)節(jié)中，要合理防范大開(kāi)度操作程序，保證不會(huì)產(chǎn)生因震蕩波造成的工作效率降低。換句話說(shuō)，在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行環(huán)節(jié)中，要結(jié)合氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作環(huán)境予以特別關(guān)注，構(gòu)建完備的控制措施和管理框架，在保障空氣質(zhì)量參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定的情況下，增強(qiáng)整個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行能力。

4.2 遵循規(guī)定

對(duì)于石化自動(dòng)化控制項(xiàng)目實(shí)施集中研究的過(guò)程中，要滿足執(zhí)行層面及管理構(gòu)造的及時(shí)性，就需要集約化管理氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行的數(shù)值，保證其合乎有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)在石化自動(dòng)化控制項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)行中，也要確保氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的相應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)符合生產(chǎn)流水線真實(shí)需求[3]，同時(shí)下降自控系統(tǒng)脫離實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)。全面落實(shí)氣閥系數(shù)的可靠性和標(biāo)準(zhǔn)度，防范因?yàn)閿?shù)值不一致造成的工作效率下降，進(jìn)而進(jìn)一步完善石化企業(yè)的整體運(yùn)作效率。換句話說(shuō)，若想充分調(diào)動(dòng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的優(yōu)越性和實(shí)際價(jià)值，在具體管理實(shí)踐中，要結(jié)合實(shí)際問(wèn)題構(gòu)建具備實(shí)效性的控制措施，保證系統(tǒng)運(yùn)維構(gòu)造的完整性，提高石化自動(dòng)化控制項(xiàng)目的現(xiàn)實(shí)運(yùn)作效率。

5 應(yīng)用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的注意事項(xiàng)

在氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用上，如果發(fā)生故障，會(huì)造成整個(gè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。調(diào)節(jié)閥與材料接觸面密切，其功能差對(duì)系統(tǒng)的影響巨大，會(huì)在很大程度上造成材料外泄，材料外泄容易導(dǎo)致比較不利的影響。因此，對(duì)自動(dòng)化調(diào)節(jié)器作出選擇的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)進(jìn)行全方位嚴(yán)苛的考量，此外，在運(yùn)用環(huán)節(jié)中，應(yīng)對(duì)調(diào)節(jié)閥實(shí)施及時(shí)高效的日常維護(hù)，防范可能存在的隱患，確保自動(dòng)化流程的順暢運(yùn)轉(zhuǎn)。在維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)重視重點(diǎn)的區(qū)分，對(duì)環(huán)境嚴(yán)苛、易于存在問(wèn)題的位置實(shí)施高頻查驗(yàn)，對(duì)環(huán)境要求不高的，可適度放松一些對(duì)其的監(jiān)控。

一般而言，石化自動(dòng)化控制中，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥面對(duì)的環(huán)境都比較嚴(yán)苛，通常體現(xiàn)為高腐蝕刺激性和高壓狀態(tài)。部構(gòu)造和隔離膜，經(jīng)歷著巨大的長(zhǎng)期浸蝕和沖擊，這就使得氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在運(yùn)行中的各類故障產(chǎn)生的概率提高。所以在檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中，應(yīng)對(duì)其抗壓和耐腐蝕情況進(jìn)行全面的查驗(yàn)。對(duì)已受到損壞的元器件進(jìn)行全面的替換，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的別的耗損材料，實(shí)施及時(shí)供應(yīng)和補(bǔ)充，防止因其耗損導(dǎo)致的元器件毀壞。

在檢查維修人員實(shí)施作業(yè)時(shí)，工作人員應(yīng)加強(qiáng)協(xié)調(diào)工作，確保工作的圓滿完成。檢查維修人員對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)施檢查維修的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)壓力、介質(zhì)源等實(shí)施全方位的檢驗(yàn)，全面了解其運(yùn)行狀況。對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)里的密封情況及有關(guān)線路的安全性能，調(diào)節(jié)閥有沒(méi)有出現(xiàn)異常的響聲或是振動(dòng)等狀況進(jìn)行排查。

在定時(shí)檢查維修以后，需對(duì)獲得數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全方位詳盡的梳理，為后續(xù)的檢查維修和比較分析提供參考。在具體運(yùn)行中，有很多偶然事件會(huì)對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，因此在運(yùn)用中，應(yīng)加強(qiáng)定時(shí)的檢查維修，主動(dòng)采取相應(yīng)的預(yù)防措施，減少不必要的財(cái)產(chǎn)損耗。

6 結(jié)束語(yǔ)

石化工程中，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥起到的作用至關(guān)重要，石化自動(dòng)化控制程度受調(diào)節(jié)閥選擇與應(yīng)用的嚴(yán)重影響。所以，在調(diào)節(jié)閥的挑選、安裝及應(yīng)用上一定要符合標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)各類影響機(jī)制研究分析，讓閥門可以發(fā)揮出最理想的調(diào)節(jié)質(zhì)量?？萍及l(fā)展勢(shì)頭持續(xù)加速，石化自動(dòng)化控制對(duì)調(diào)節(jié)閥的需求不斷提升，所以要積極探索調(diào)節(jié)閥在不同環(huán)境下的應(yīng)用，使之穩(wěn)定性和可靠性不斷提高。