气动控制阀的特点
在化工企业生产现场,控制阀的驱动方式主要有电动、液压和气动执行机构这三种。
其中,气动控制阀在安全性、成本、维护性及适配性等方面具有显著优势,因而获得广泛应用。这主要体现在以下几点:
本质安全性高,气动控制阀的动力源是压缩空气,不会产生电火花或静电积聚等风险,能直接用于易燃易爆、强腐蚀性等危险工况。
响应速度适中、调节平稳,能满足大多数连续调节工况的需求,调节过程平稳无冲击,不会发生介质流量的突变,可避免管路和设备因冲击载荷受损。
结构简单、维护便利、故障率低,日常维护的技术要求较低。
投资成本低,在实现同等控制功能的前提下,气动控制阀通常具有更低的初期采购成本,并且后期的维护费用成本也更具竞争力。
气动控制阀的分类
工作特点是阀门随着仪表风压力的增加而逐渐打开;一旦供气中断,它就会依靠内部的复位弹簧自动关闭。因此,这种气开阀主要适用于那些在故障时必须紧急切断介质供给的场景。
动作逻辑正好相反:在仪表风压力信号增加时阀门会逐渐关闭,而当气源故障中断时,阀门会在弹簧力的作用下自动打开。所以,气关阀通常用于必须维持介质流通路径,或需要在故障时进行紧急泄压、排放的场合
气动控制阀的选型原则
那如何来选择气动控制阀的类型呢?可以遵循“先定安全位,再配硬参数”的原则。具体来说,主要分为两大步:
选型工作应从工艺安全入手,当气源或信号故障时,阀门应该处于“开”还是“关”哪个位置时,才能确保系统安全。我们以反应釜为例来展开说一下:
对于原料进料阀,其介质通常是易燃、有毒的原料。当出现反应釜出现超温、超压,或者控制气源、信号发生故障时,应当立即切断原料供给,避免风险事件进一步扩大,因此应选用气开阀;而对于为反应釜提供降温功能的冷却水进水阀,在系统出现异常时必须保障冷却水持续供给,以便移走反应热。因此,失气时该阀门应保持在开启状态,需选用气关阀。再看一下反应釜顶部的紧急泄放阀,其主要作用是当反应釜超压时可以快速排放釜内的易燃物料。所以紧急情况下阀门需自动打开,也应选用气关阀。这类阀门通常与SIS系统联动,一旦检测到超压信号,会立即切断该阀的气源,阀门随之打开,实现快速泄压的目的。
首先是阀门材质必须与介质特性完全兼容。比如,输送盐酸、硫酸等腐蚀性介质时,阀门应选用PTFE衬塑或哈氏合金等耐腐蚀材质;介质为高温蒸汽时,则需要选用耐热性能更好的铬钼钢材质;而对于含颗粒的浆液介质,就需要考虑采用硬质合金或陶瓷密封面的阀门。
其次是阀门的压力等级和流通能力必须与管道相匹配。对于阀门的压力等级来说,其在设计温度下的最大允许工作压力必须大于或等于管道的设计压力;而阀门的流动能力,则要根据介质流量以及阀门前后的压差等参数来综合判定,选型过小会导致阀门压降过大、流量不足,无法满足工艺要求;选型过大不仅会降低阀门的调节精度,还可能使阀门长期在小开度状态下,产生闪蒸、气蚀或冲刷等问题,降低阀门的密封性能和使用寿命。
第三是阀门的动作速度这需要根据具体的应用场景来选择。例如,紧急切断阀要求快速响应,宜选用双作用执行机构;而对于常规的工艺调节类阀门,其动作速度则不宜过快,否则很容易引起下游压力或流量波动,因此这类阀门通常选用单作用的执行机构即可满足工艺需求。
最后一点是在高危介质和恶劣环境等工况下还需采取针对性的技术措施。以剧毒、强腐蚀介质为例,阀门应采用波纹管等密封结构,确保泄漏等级应达到Ⅵ级标准,并安装阀门泄漏检测装置;在高温环境中,阀门执行机构需进行隔热处理,以防止密封件因高温而老化;同时气源管线也要根据实际情况采取隔热防护措施,避免气源受热膨胀影响压力稳定性。
对于低温环境,阀体与阀盖的材质需满足低温冲击韧性要求,防止发生低温脆断现象。通常采用加长颈阀盖设计,使填料函远离低温区,避免填料因低温变硬失去密封性能。而执行机构一般则需要选用低温专用的润滑脂和密封件,压缩空气管路常常采取伴热防冻措施。当阀门处于振动环境时,还需加装防振支架来减轻振动影响,在日常巡检中需重点检查阀门连接部位的螺栓紧固情况,并定期对螺栓进行紧固。
如何提升气动控制阀的管理效能?
合理选型是气动控制阀确保其安全可靠运行的基础。接下来,我们从管理角度出发,探讨一下如何进一步提升气动控制阀的管理效能。具体实践做法,可从以下几个方面入手。
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作为气动控制阀的驱动中枢,仪表空气的品质直接关系到阀门能否可靠动作。含油、带水或被污染的仪表空气,是导致阀门卡涩、定位器堵塞、密封件加速老化等故障的主要原因。这需要在源头、输送和末端这三个环节采取对应措施:在源头控制上,应在空压站配置粗过滤器、多级油气分离器以及符合工况要求的干燥设备,以去除大颗粒杂质、油雾和冷凝水;输送过程中,应在控制阀附近安装过滤减压装置,优化气路管路材质,并在管路最低点设置排水阀;在末端控制上,气源三联件应紧贴气动执行机构安装,同时要做好定期排水和压缩空气质量检查等工作,确保最终供气洁净干燥。
其次是必须严格控制仪表空气的露点,其在操作压力下的露点温度应至少低于工作环境或当地历史极端最低温度10℃。可在气源总管及分支管道上安装在线露点仪,以实现连续监测与超限报警功能。一旦发现露点超标,需立即检查干燥器是否失效或存在其他异常情况。
此外,供气压力的稳定性也不容忽视,送至各装置界区的仪表空气压力通常需稳定在0.5~0.7MPa范围内,可通过稳压阀来确保各支路压力稳定。对于执行重要安全联锁功能的阀门,还需配置备用气源或容量充足的储气罐,罐内储气应能满足所有相关阀门至少完成一次全行程安全动作的需求。
最后是制定并执行气动仪表气源的日常巡检与维护规程。具体内容应包括定期对各级过滤器进行手动排水,防止冷凝水积聚;定期检查过滤器压差,当压差超过设定限值时要及时更换滤芯;定期检查干燥器的运行状态,确认其干燥效率符合要求;以及定期对压力表、露点仪等监测仪表进行校验,确保其指示准确。通过这些系统化的维护工作,确保整个仪表空气系统持续处于可靠、受控的状态。
这是延长阀门使用寿命、避免安全事故的重要保障。
其一,应基于控制阀的具体使用场景,制定不同周期的预防性维护任务清单。日常维护内容包括检查阀门外观、有无泄漏及动作声音;按时校准定位器的输出信号与阀门开度的对应关系,并检查阀杆、执行机构等运动部件的润滑情况;开展安全仪表系统联锁测试、阀门密封性能检测,并检查弹簧状况;有必要时还需对关键阀门进行解体检修,更换磨损的密封件并进行必要的防腐处理。此外,要利用好阀门维护记录,根据阀门实际运行状况动态优化维护周期,从而避免过度维护或维护不足。
其二,着力提升操作人员的操作能力和规范的操作习惯。要让操作人员能清楚地掌握气动控制阀的工作原理、设计逻辑、日常操作规范、故障排查方法、应急处置技能等内容。在日常操作过程中,员工应严格遵循操作规程来执行阀门的启停,避免因顺序或速度不当引发水击或系统压力的剧烈波动。同时,要养成定期核对的习惯,也就是对照现场阀门的实际开度与中控室的显示值是否一致,这有助于及时发现定位器漂移或信号传输故障。当阀门出现异常时,操作人员可按照先外部后内部的排查逻辑,优先检查压缩空气和控制信号是否正常,若无问题,再进一步检查阀门本体是否存在机械或密封故障,这样可以更快地定位问题,提高处理效率。此外,要坚决杜绝任何形式的野蛮操作,例如严禁使用工具敲击阀体或者强行开关已经出现卡涩的阀门,这些行为极易对阀门内部构件造成不可逆的损伤。
最后想要强调的是在气动控制阀的日常管理中,一些容易被忽视的细节往往也是故障或隐患的根源,需要重点关注一下:现场阀门的标识与位号应保持清晰、准确,要与PID图纸及DCS系统的画面显示完全一致,一旦发现标识模糊、脱落或与图纸不符的情况,需及时进行修正;对于纳入安全仪表系统的阀门,要根据其安全要求规格书,明确规定每个阀门的测试频率、测试方法以及性能验收标准,比如动作时间和密封性能要求等,并将测试结果和故障的处理情况记录形成管理台账;要做好阀门备品备件的储备工作,像重要阀门的本体备件、电磁阀、定位器、弹簧、密封件等常规易损件等。对于特殊材质、特殊结构的阀芯、阀座等采购周期较长的部件,也要提前规划并适量库存,以确保故障时能及时更换,可有效减少非计划停车风险事件的发生。
总结
气动控制阀管理需要构建从精准选型到全生命周期维护的系统工程,通过确立以故障安全位为核心的选型逻辑、实施仪表空气品质的源头管控,并将预防性维护与人员操作规范深度融合。其核心在于将单一设备的可靠性管理,升格为涵盖气源系统、人员能力、测试验证与备件保障的多维协同体系,并借助数据驱动实现维护策略的动态优化,最终推动气动控制阀从被动响应故障到主动保障工艺安全的功能跃升。
来源:星达长安
编辑:静安
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