供热快关调节阀控制系统优化

供热快关调节阀控制系统优化

李新全 ,刘松松 ,刘波 ,潘顺畅

浙江环控自动化仪表有限公司  浙江温州  325105

摘要：采暖供热及工业供热抽汽快关调节阀，作用方式为气开式。正常运行时，它通过气动定位器控制阀门开度，控制抽汽压力。快关电磁阀常带电，快关时气源通过快关电磁阀将控制气源由定位器切换至快排阀，使快排阀接通，实现快关动作。而调节时气源通过定位器控制气动放大器来调节进入气缸的气源量，调节供热快关调节阀的开度，从而控制蒸汽流量。

关键词：供热快关阀;调节阀

引言

随着城市供热面积的不断增加和管线输送距离的不断加长，集中供热的管线设计、安装时的合理性，调试运行维护的规范性，直接影响着城市品质的提升和广大用户的切身利益。如何保证热用户的蒸汽流量和温度控制是热网工程设计控制系统中一个非常关键的问题，除了管网的保温外，调节设备的合理选择与安装就显得非常重要了。

1供热调节阀简介

该供热系统所用蒸汽为中压缸至低压缸联通管抽汽。本文介绍的供热抽汽调节阀安装于供热蒸汽母管上，能够自动调整供热抽汽流量，保证所需的供热抽汽压力。本次分析供热抽汽调节阀型号为800YTKD643H-25C气动调节阀附带紧急快关功能，主要由阀门本体、快关控制部件、气动执行机构、气动控制装置与信号反馈装置组成，正常运行时由电器阀门定位器控制执行器，通过执行器控制阀门开度，缸内气压增大时气缸活塞杆克服弹簧力做功，以实现阀门的开启，并实现阀门的开度调节。当需要紧急切断时，由控制系统发出动作指令，电磁阀失电动作，定位器供气被切断，快速排气阀接通；使控制系统迅速卸掉气缸内气压，在弹簧力作用下实现气缸带动阀门迅速关闭。

2 现场原因分析

2.1快关电磁阀故障

快关电磁阀安装在阀门执行机构本体上，在气动回路中，电磁阀控制换向阀的作用是控制气流通道的通、断或改变压缩空气的流动方向，主要工作原理是利用电磁线圈产生的电磁力作用，推动阀芯切换，实现气流的切换，按电磁控制部分对换向阀的推动方式的不同，本次采用的电磁阀为直动式电磁阀，直接利用电磁推力推动阀芯换向。由于阀门管道内部给高速流蒸汽，正常流速约50m/S，抽汽管道运行时震动较大，在长久工作在此震动工况下，电磁阀插针容易松动，造成快关电磁阀排气，阀门误动作，导致阀门快开快关。最初判断为执行机构选型不对，力矩不够，快关调节阀前后差压大，造成阀门摆动。经过执行器厂家重新核算，执行机构力矩没有问题，现场通过执行机构与阀门脱开后运行检测，执行机构运行顺畅，无卡涩与漏气现象，排除了气动执行器故障。现场观察发现，调节阀在偶尔摆动的时候伴随着快排阀快速排气，阀门蝶板有微摆动现象产生，由此判断说明故障是由快排阀排气造成的，造成快排阀排气的设备只有快关电磁阀。经检查快关电磁阀，发现快关电磁阀线圈插针有磨损迹象，造成电磁阀线圈电源不稳定，电磁阀偶尔失电。

2.2气动放大器故障

从减压阀输入气源压力(Supply)，信号接口输入信号压力(IputSignal)，上方膜片和下方膜片组合件受力一起向下移动压住底盘，气源通过输出口(Out)向执行机构供气。出口压力和信号压力保持平衡时，上方膜片回到原位，使信号压力和输出压力保持1∶1。相反，如果输出压力大于信号压力，膜片组合件会向上移动，气源通过排气阀向大气排气。快关调节阀运行中小幅摆动问题与调节螺栓的位置不合适有很大关系。根据信号压力变化，输出压力的灵敏度可以通过调节螺栓调节，改善系统的稳定性。现场定位器显示正常，但常出现调节阀震荡明显，造成流量微量波动，操作不稳定，给定信号后阀门无法一次性调整到位，需要反复震荡两三次才能稳定到要求位置，严重时无法进行控制。

2.3 阀门定位器不稳定

定位器在控制系统中起主要调节作用，将4-20mA控制信号转化为气路控制信号，将阀杆位移作为输入的反馈测量信号, 传入控制系统进行比较，当两者有偏差时，以控制系统输出信号作为设定信号，改变其到执行机构的输出信号，使执行机构动作，建立了阀杆位移与控制器输出信号之间的一一对应。

3优化措施

3.1优化快关电磁阀控制系统

原控制系统快关电磁阀只有一个，且产品配置为低配产品，产品质量寿命未做过相应的试验检测，无实际准确数据，当电磁阀控制系统有故障时，快关电磁阀失电，阀门会快速关闭。为防止误动，在经过和甲方商议后，同意更换电磁阀品牌，采用原装ASCO电磁阀，并对管路系统做了优化，在原快关电磁阀系统上并联一路电磁阀，并且电磁阀快关指令分别从两个通道输出，电源分别取自不同电源，确保了电源的不间断，减少由于电磁阀系统故障引起误动的可能性，保证系统的安全性。出现跳机、供热退出等正常触发条件时，快关电磁阀1和快关电磁阀2同时失电，保证供热快关调节阀快速关闭。

3.2气动放大器调节优化

供热快关调节阀的控制气源管接头较多，难免会出现接头漏气的现象，而定位器气动放大器对压力特别敏感，出现控制气源压力波动时，定位器气动放大器就会动作，阀门就会摆动，通过现场多次反复试验发现，阀瓣在控制过程中回差较大，无法一次性准确停在控制位置，通过调节定位器死区参数，还是无法达到理想效果，根据以往经验判断为放大器型号选大了，在更换了中号定放大器后，根据定位器气动放大器的工作原理，重新将各控制气源接头进行紧固，采用密封胶加以辅助密封并查漏，保证接头无漏气问题。重新设定了定位器，并调整了定位器的限流器，再对气动放大器的调节螺栓重新整定，在运行中反时针旋动气动放大器的调节螺栓，减小定位器气动放大器的灵敏度，经过多次的试验标定后，阀门的平稳性运行得到了明显的改善，调整好调节螺栓后，将锁紧螺栓紧固，并画上标记线，每天巡检时，检查调节螺栓是否活动移位，保证定位器控制系统的稳定性。

3.3 气动定位器故障排除

经定位器厂家与甲方技术人员在现场检测，首先排除了各管路系统的漏气现象，也排除了DCS输出各接线点虚接现象及屏蔽层破损或接地不可靠，造成外界干扰使信号持续震荡现象，压电阀动作灵敏，初步认定定位器无异常。现场采用将DCS控制切换为现场手持信号操作仪进行操作，显示的反馈信号与控制信号不一致，有跳动现象产生，经检查反馈杆连接件，发现反馈杆连接部位在动作过程中有微小晃动，重新安装拧紧后，阀位信号恢复了正常，并在连接杆螺母连接部位涂上了固定用高温凝固胶，防止再次松动。

气源方面，要求空气必须为不含油水和灰尘的仪表空气、固体含量常态下最大为1mg/m3、最大颗粒为1um，含油量常态下最大为0.1mg/m3、最低环境温度下的压缩露点为20K。在压缩空气管网投入工作前，必须通过自由吹扫清除一切可能存在的污物，如颗粒物、焊剂残留物，切削残留物、水、油等。在对气源的检测中发现，原空气过滤减压阀不灵敏，气源含水量超标，易导致定位器内部件损坏及失效，在对气源源头进行重新处理的情况下，在阀门控制系统气源入口处更换了SMC带自动排水式空气过滤减压阀，消除了潜在隐患。

结束语

对供热快关调节阀控制系统进行优化，解决了供热快关调节阀控制系统存在的缺陷，达到了较好的控制精度并提高了系统的抗干扰能力，对于气动快关阀控制系统的稳定运行有了双重保障。在对气源质量的改进，预防了潜在的定位器内部进水损坏和气缸内部元件锈蚀的风险，正常运行中，供热无法中断，因此要充分利用停运机会，查找出故障原因，采取有效措施，避免问题反复出现。

参考文献

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[2]张贤明，袁建.磷酸酯抗燃油劣化机理及脱水净化技术研究[J].环境科学与技术，2012，35（1）：129-133.