煉油化工控制系統(tǒng)

1、煉油化工控制系統(tǒng)序言 在自動化程度較高的煉油化工控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥作為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置，接受控 制信號實現(xiàn)對煉油化工流程的調(diào)節(jié)。作為最終控制過程介質(zhì)各項質(zhì)量及安全生產(chǎn)指標的調(diào)節(jié)閥，它在穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制、維護及檢修成本控制等方面都起著舉足輕重的作用。以煉油化工廠為例， 隨著裝置高負荷運行，調(diào)節(jié)閥的卡堵、腐蝕、沖刷、磨損、振動、內(nèi)漏等問題不斷發(fā)生，從而導致 調(diào)節(jié)閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進而引起工藝系統(tǒng)和裝置的生產(chǎn)效率下降。因此，在原 始施工中選擇和安裝好調(diào)節(jié)閥及日后維護好調(diào)節(jié)閥，使調(diào)節(jié)閥在一個高水平狀態(tài)下運行將是一個很 關鍵的問題。結合實際工程施工和日常維護談幾點個人的看法，

2、供大家叁考。1調(diào)節(jié)閥的選型和安裝 選擇調(diào)節(jié)閥時，首先要收集完整的工藝流體的物理特性參數(shù)與調(diào)節(jié)閥的工作條件，主要流體的成份、溫度、密度、粘度、正常流量、最大流量、最小流量、最大流量與最小流 量下的進出口壓力、最大壓差等。而在技術方面主要掌握和確定調(diào)節(jié)閥本身的結構、流量特性、額 定流量系數(shù)Kv值、口徑大小、工藝允許壓差計算及執(zhí)行機構的選擇、材料和安裝等方面的內(nèi)容。選 擇和安裝調(diào)節(jié)閥時一般應遵循的原則有如下幾點。1.1調(diào)節(jié)閥的選型調(diào)節(jié)閥的結構型式：應能滿足介質(zhì)溫度、壓力、流動性、流向、調(diào)節(jié)范圍以及嚴密性的要求。調(diào)節(jié)閥的流量特性：應能滿足系統(tǒng)特性進行合理的補償。調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥的相對流量

3、與閥桿相對位移間的關系，（1）數(shù)學表達式如下：Q/Qmax=f（ l/L ）（ 1）式中Q/Qmax為相對流量，為調(diào)節(jié)閥在某一開度時流量Q與全開流量Qmax之比；I/L為相對位移，調(diào)節(jié)閥在某一開度時閥芯位移I與全開位移L之比。理握關量特性曲繼L怏開2直孩3拋物線4等百分岀5舉曲幾S隆正擁物線選擇的總體原則是調(diào)節(jié)閥的流量特性應與調(diào)節(jié)對象特性及調(diào)節(jié)器特性相反，這樣可使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的綜合特性接近于線性。選擇流量特性通常在工藝系統(tǒng)要求下進行，但是還要考慮下述實際情況。1）直線性流量特性適用范圍：差壓變化小，幾乎恒定；工藝流程的主要參數(shù)的變化呈線性；系統(tǒng)壓力損失大部分分配在調(diào)節(jié)閥上（改變開度，閥上差壓變化相

4、對較?。?外部干擾小，給定值變化小，可調(diào)范圍要求小。 2 ）等百分比特性適用范圍： 實際可調(diào)范圍大； 開度變化， 閥上差壓變化相對較大； 管道系統(tǒng)壓力損失大； 工藝系統(tǒng)負荷大幅度波動； 調(diào)節(jié)閥經(jīng) 常在小開度下運行。 3 ）除了以上兩種常用的流量特性之外，還有拋物線特性和快開特性等其他流 量特性的調(diào)節(jié)閥。 1.1.3 調(diào)節(jié)閥的口徑：應能滿足工藝上對流量的要求。根據(jù)已知的流體條件，計 算出必要的 Kv 值，選取合適的調(diào)節(jié)閥口徑。 1.1.4 調(diào)節(jié)閥的材料：應能滿足介質(zhì)的溫度、壓力、 壓差、腐蝕性的要求。流體的壓力和溫度對材料的影響。流體腐蝕性對材料的影響。流體的 空化現(xiàn)象或泥漿流體對材料的影響。

5、從結構上考慮，材料組配是否有問題。1.1.5 調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構輸出力：應能滿足現(xiàn)場使用壓差的要求，其剛度應滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求；開關型式應滿足系統(tǒng)安 全運行的要求。 1.1.6 調(diào)節(jié)閥在選擇時，同時要考慮在特殊情況下，通過閥門定位器、電磁閥、限 位開關等輔助裝置使閥門應滿足運作時間、分程控制等要求。1.2 調(diào)節(jié)閥的安裝1.2.1 在新安裝的調(diào)節(jié)閥投運和大修投運初期，要注意工藝管道吹掃時采取隔離或拆除措施，以防 止由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢，或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過 緊，造成摩擦力增大，導致小信號不動作大信號動作過頭的現(xiàn)象。1.2.2 在安裝調(diào)節(jié)閥時要注意調(diào)節(jié) 閥的氣

6、開和氣關，以防止由于閥桿長短不適，造成閥內(nèi)漏。氣開 閥閥桿太長和氣關閥閥桿太短，容易造成閥芯和閥座之間有空隙，不能充分接觸，導致關不嚴而內(nèi)漏。為防止氣蝕，在原始選型和安裝時應注意以下幾點：盡量將調(diào)節(jié)閥安裝在系統(tǒng)的最低位置 處，這樣可以相對提高調(diào)節(jié)閥入口P1和出口 P2的壓力。在調(diào)節(jié)閥的上游或下游安裝一個截止閥或者節(jié)流孔板來改變調(diào)節(jié)閥原有的安裝壓降特性（這種方法一般對于小流量情況比較有效）。用 專門的反氣蝕內(nèi)件也可以有效地防止閃蒸或氣蝕，它可以改變流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流速變化，從而增 加了內(nèi)部壓力。盡量選用材質(zhì)較硬的調(diào)節(jié)閥，因為在發(fā)生氣蝕時，對于這樣的調(diào)節(jié)閥，它有一定 的抗沖蝕性和耐磨性，可以在一定

7、的條件下讓氣蝕存在，并且不會損壞調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件。相反，對于 軟性材質(zhì)的調(diào)節(jié)閥，由于它的抗沖蝕性和耐磨性較差，當發(fā)生氣蝕時，調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部構件很快就會 被磨損，因而無法在有氣蝕的情況下正常工作。1.2.4 調(diào)節(jié)閥一般應直立安裝，如需傾斜則應加以支撐。1.2.5 介質(zhì)流向必須與閥體箭頭一致。1.2.6 調(diào)節(jié)閥的安裝位置應便于觀察、操作和維護。1.2.7 執(zhí)行機構的信號管營有足夠的伸縮余度，不應妨礙執(zhí)行機構的動作。2 影響調(diào)節(jié)閥安全運行的因素及對策2.1 調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏1） 閥內(nèi)漏，閥桿長短不適。閥內(nèi)漏的原因：氣開閥，閥桿太長和氣關閥閥桿太短，閥桿向上的（或向下）的距離不夠，造成閥芯和閥座之間有空隙，不能充

8、分接觸，導致關不嚴而內(nèi)漏。解決對策：應縮短（或延長）調(diào)節(jié)閥閥桿使閥桿長度合適，使其不再內(nèi)漏。2）填料泄漏 填料泄漏的原因：填料裝入填料函以后，經(jīng)壓蓋對其施加軸向壓力。由于填料的塑 性，使其產(chǎn)生徑向力，并與閥桿緊密接觸，但這種接觸并不是非常均勻的。有些部位接觸的松，有 些部位接觸的緊，甚至有些部位沒有接觸上；調(diào)節(jié)閥在使用過程中，閥桿同填料之間存在著相對 運動，隨著高溫、高壓和滲透性強的流體介質(zhì)的影響，調(diào)節(jié)閥填料函也是發(fā)生泄漏現(xiàn)象較多的部位； 造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏，對于紡織填料還會出現(xiàn)滲漏（壓力介質(zhì)沿著填料纖維之間 的微小縫隙向外泄漏）；閥桿與填料間的界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰

9、減，填料自身老化等原因引起的，這時壓力介質(zhì)就會沿著填料與閥桿之間的接觸間隙向外泄漏。解決對策：為使填料裝入方便，在填料函頂端倒角，在填料函底部放置耐沖蝕的間隙較小的金屬保護環(huán)（與填料的 接觸面不能為斜面） ，以防止填料被介質(zhì)壓力推出； 填料函各部位與填料接觸部分的金屬表面要 精加工，以提高表面光潔度，減少填料磨損；填料選用柔性石墨，因其具有氣密性好，摩擦力小， 長期使用后變化小，磨損的燒損小，維修容易，壓蓋螺栓重新擰緊后摩擦力不發(fā)生變化的特點。通 過以上幾點可保證填料密封的可靠性和長期性。3）調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座變形泄漏 閥芯、閥座泄漏的主要原因是由于調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)過程中的鑄造或鍛造 缺陷可導致腐蝕的

10、加強。而腐蝕介質(zhì)的通過，流體介質(zhì)的沖刷也可造成調(diào)節(jié)閥的泄漏。腐蝕主要以 侵蝕或氣蝕的形式存在。當腐蝕性介質(zhì)在通過調(diào)節(jié)閥時，便會產(chǎn)生對閥芯、閥座材料的侵蝕和沖擊 使閥芯、閥座成橢圓形或其他形狀，隨著時間的推移，導致閥芯、閥座不配套，存在間隙，關不嚴 發(fā)生泄漏。 解決對策：關鍵把好閥芯、閥座的材質(zhì)的選型關、質(zhì)量關。選擇耐腐蝕材料，對麻點、 沙眼等缺陷的產(chǎn)品堅決剔除。若閥芯、閥座變形不太嚴重，可經(jīng)過細砂紙研磨，消除痕跡，提高密 封光潔度，以提高密封性能。若損壞嚴重，則應重新更換新閥。2.2 調(diào)節(jié)閥磨損故障閥體或閥內(nèi)部件磨蝕。磨蝕的主要原因：液體速度太高，液體中有顆粒空帶或閃蒸。 解決對策：增大閥內(nèi)件

11、或閥門尺寸， 以降低流體速度；閥體改流向性結構，以減少流體的撞擊；閥體、閥內(nèi)件材料增加硬度；改變閥內(nèi) 件結構，以降低流速；避免空帶作用，改用低壓恢復閥門；用不銹鋼材料焊接處理。2.3 振蕩振蕩的原因：調(diào)節(jié)閥的彈簧剛度不足，調(diào)節(jié)閥輸出信號不穩(wěn)定而急劇變動易引起調(diào)節(jié)閥振蕩； 管道、基座劇烈振動，使調(diào)節(jié)閥隨之振動；選型不當，調(diào)節(jié)閥工作在小開度存在著急劇的流阻、 流速、壓力的變化，當超過閥剛度，穩(wěn)定性變差，嚴重時產(chǎn)生振蕩。解決對策：由于產(chǎn)生振蕩的原因是多方面的，因此具體問題具體分析。對振動輕微的振動，可增加剛度來消除。如選用大剛度彈簧，改用活塞執(zhí)行結構；管道、基座劇烈震動通過增加支撐消除 振動干擾；工

12、作在小開度造成的振蕩，則是選型不當流通能力Kv值選大，必須重新選型流通能力 Kv 值較小的或采用分程控制來解決。2.4 閥門定位器故障普通定位器采用機械式力平衡原理工作，即噴嘴擋板技術，主要存在以下故障類型：因采用機械 式力平衡原理工作，其可動部件較多，容易受溫度，振動的影響，造成調(diào)節(jié)閥的波動。采用噴嘴 擋板技術，由于噴嘴孔很小，易被灰塵或不干凈的氣源堵住，定位器不能正常工作。采用力的平 衡原理，彈簧的彈性系數(shù)在惡劣現(xiàn)場下發(fā)生改變，造成調(diào)節(jié)閥非線性導致控制質(zhì)量下降。由于電 器接口密封不嚴 ，水自穿線管流進定位器 ，造成線圈短路或斷路 ，定位器不能正常工作 。 解決對策： 安裝時將定位器固定牢，

13、電器接口密封嚴，提高凈化風質(zhì)量，定期對凈化風排污；2.5 調(diào)節(jié)閥卡堵卡堵的原因： 在新投運系統(tǒng)和大修投運初期，由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導向部位造成堵 塞使介質(zhì)流通不暢，或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導致小信號不動作大信號動作過 頭的現(xiàn)象。 解決對策：可迅速開、關副線或調(diào)節(jié)閥，讓臟物從副線或調(diào)節(jié)閥處被介質(zhì)沖跑。另一辦 法用管鉗夾緊閥桿，在外加信號壓力情況下，正反用力旋動閥桿，讓閥芯閃過卡處。若不能則增加 氣源壓力增加驅(qū)動功率反復上下移動幾次，即可解決問題。如若仍不動作，則需解體處理。2.6 調(diào)節(jié)閥動作故障2.6.1 閥門沒有動作 產(chǎn)生的原因：沒有氣源或氣源壓力不足；執(zhí)行機構故障泄露；調(diào)節(jié)閥無輸出信號；供氣管斷裂、變 形、接頭損壞漏氣；流動方向不正確，帶力過大、使閥門脫落、脫桿；高溫部位閥內(nèi)件卡死，損壞。 解決對策：檢查氣源，解體檢查閥門、重新配置軸和軸套的間隙，重新校正方向，進行修理。2.6.2 閥門不能達到額定行程 產(chǎn)生原因：定位器沒有校準，行程調(diào)整不當；執(zhí)行機構彈簧額定值太 ??；手動機構限位位置不準。 解決對策：校準定位器，重新更換彈簧。2.6.3 閥門動作遲緩或緩慢。產(chǎn)生原因：填料摩擦大、變質(zhì)老化；活塞執(zhí)行機構摩擦過大；軸承摩擦力大。 解決對策：更