控制阀执行机构故障安全案例分析及确认试验.pdf

E 垒 工 Q 工程技术 沙海勇 中石化第十建设有限公司 山东淄博2 5 5 4 3 8 摘要对控制阀执行机构故障安全功能试验的原理和必要性进行了介绍， 通过案例分析介绍了进行控制阀执行机构故障 安全 功能试验 的重要性 ， 同时对控制阀执行机构故障安全功能试验 的项 目、 试验 内容 以及程序提出了见解 。 关键词故障气源压力检测气路转换阀控制原理确认试验 中图分类号 T P 2 0 5 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 - 9 3 2 3 2 0 1 5 0 4 - 0 0 7 4 - 0 3 1概述 石油化工、 煤化工生产的主要特点是生产工况高温、 高压 ， 原料和产品易燃易爆， 控制过程复杂， 稳定性要求高 ， 重要参数 超限可能引发重大的安全生产事故， 因此， 化工装置对于安全生 产要求很高， 设置有很多的保护方法 ， 其中联锁保护系统是最主 要的安全措施，而执行机构是安全联锁保护系统的终端执行部 分 ， 当出现异常状 况时 ， 要 求其快 速打开 、 关闭或者保位 ， 以及通 过气动附件对仪表风压力的检测，进行预判迅速改变当前危险 状态， 转换到安全工况， 反之， 将造成装置的局部故障甚至装置 停车。 因此这类控制阀在完成规定的检查和调试项目外 按照规 程要求控制阀执行机构的检查和调试项 目包括 膜头气密性检 查、 行程精度试验、 灵敏度试验、 行程时间试验 ， 为工况安全生 产要求应对突发状况确保安全， 需要进行故障安全试验确认。 故障安全确认是指仪表系统出现故障时，执行机构被置于 预定安全位置的功能。 对于执行机构而言， 系统故障主要包括两 个方面 电源失效和气源失效。电源失效是指用于两位式执行机 构控制用电磁阀失电状态以及线路断路等。气源失效则有仪表 气源突然 中断 、仪表气 源压 力低于设定值不 能满足执行机构对 最低压力 的要 求等情 况。 故 障安全位置包 括 了失气 一关闭 、 失气 一打开 、 失气 一锁 定三种状态， 任何一种位置都被认为是保护工艺过程必需的。 对 双气缸气动执行机构而言，失效 一安全作用方式需要采用连接 到执行机构上的辅助部件实现。 7 4 l 石 油 化 工 建 设 2 0 1 5 ．0 4 2案例分析 背景某煤化工气化装置 ，气化炉锁斗系统中锁渣阀的使 用 。 锁渣阀情况 双作用气缸式锁渣阀， 附件有 双 电磁阀、 单气 路转换阀 2台、 储气罐、 单向阀， 故障类型 FC 。 气源故障 失效 检测 当气源压力降至 0 ． 3 ～0 ． 4 MP a G 可 设置 时， 阀门在贮气罐内仪表风压力作用下阀门自动处于故障 安全位置关 闭状态 。 2 ． 1锁斗系统组成及锁渣阀 顺控逻辑要求如图 1 所示 。 2 ． 1 ． 1锁斗系统组成 锁 斗 V一 0 2 1 3 0 8 A、 锁 斗 冲 洗 水 罐 V一 0 2 1 3 0 9 、渣 池 V -0 2 1 3 1 0 、 锁斗循环泵、 上锁渣阀 KV 一0 2 1 3 0 8 A 正常运行时， 上锁渣阀一直保持常开状态 、 中锁渣阀 KV一 0 2 1 3 0 9 A、 下锁渣 阀 KV -0 2 1 3 1 0 A等锁斗阀门以及其它附属仪表。渣池泵和捞渣 机也是锁渣系统的一部分而其操作与锁渣逻辑无关 2 ． 1 ． 2锁渣阀顺控逻辑要求 为避免操作和控制失误 ，当下锁渣阀 KV一 0 2 1 3 1 0 A未关 闭， 中锁渣阀 KV - 0 2 1 3 0 9 A不得 打开。 中锁渣 阀 KV一 0 2 1 3 0 9 A 打 开 前 ，下 锁 渣 阀 KV- 0 2 1 3 1 0 A 必 须 关 闭 。 中 锁 渣 阀 KV- 0 2 1 3 0 9 A关闭后， 下锁渣阀 K V-0 2 1 3 1 0 A才允许打开。中 锁渣阀KV- 0 2 1 3 0 9 A打开后， 不允许冲洗阀 K V一 0 2 1 3 1 3打开。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m E垒 工 曼 工程技术 簟 路辅搬 鞭槔用执行蠛拇 图3气源故障试验 置一个单气路转换阀用于检测主气路的气源压力，储气罐用于 气源故障时的备用气源。从电动控制原理分析，电磁阀 A和 B 控制原理与单作用开关阀相 同； 从气源故障角度上说 ， 气控阀A 的压力检测端连接到气罐单向阀前，当主气路的气源压力低于 设定压力时， 储气罐气源通过气路转换阀 A进入气缸， 驱动活 塞使阀门切换到故障安全位置。 在进行检查调试工作前，以图 3所示完成气路中试验装置 的连接 红色部分 和电路连接。 气源故障检测是通过执行机构上气动附件气路转换阀完成 的， 多用于双作用执行机构中。试验时， 将开关阀置于与设计文 件规定的故障安全位置相反的阀位 ，在气源人口安装一台定值 器和一块精密压力表， 调整气源入口的定值器 ， 首先将定值器的 出口调至最大 等于系统总管压力 ， 然后缓慢调整定值器， 使气 源压力缓慢降低， 观察压力表的变化直到气路转换阀动作， 执行 机构从现在位置动作至故障安全位置，记录执行机开始动作时 的压力值， 并记录执行机构全行程时间， 看是否符合设计要求。 双作用执行机构配置储气罐时，应检查储气罐入 口单向阀已打 开 ， 罐内仪表风充满已进入执行机构。 再缓慢调整定值器提高气 源压力 ， 直到调节阀从当前位置又恢复到故障前位置， 记录恢复 值 ， 核对确认试验数据是否符合设计要求， 若不符合则对气路转 换阀调整，直到满足要求，试验结束将定值器与精密压力表拆 除， 恢复原有管路， 并做气密检查。 注意 对于重要的执行机构来说 ， 开关时间是衡量其性能的 主要参数， 正常状态下的开关时间测试， 已在常规试验 中进行。 在进行气源故障安全确认试验时，执行机构切换到安全位置所 需时间同样通过秒表测量 ，测试结果与仪表规格书中规定的动 作时间比对 ， 应符合设计对全行程开关时间的要求。 如不符合要 求可通过气动放大器、 快速释放阀 快排阀 等气动附件调整。 4结束语 随着石油化工生产工艺要求的提高， 对气动执行机构的调节 品质和安全要求也在不断变化，本文仅仅是对其中故障安全试 验进行分析 ， 还有多种组合方式实现着各种不同的功能。 在检查 调试工作进行前， 需要深入理解调节阀执行机构配置的要求、 实 现的手段和最终目的， 并以此作为检查调试的依据 ， 从而制定严 谨合理的校验方法， 确保设备功能的完整性和动作的可靠性。 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 4 -1 2 上接 6 O页 行研磨， 研磨合格后 ， 在非密封面上标上合格字样。同时应检查 密封面的硬度， 看是否符合标准要求， 通常垫圈硬度应比法兰密 封面硬度低 3 0 HB； 2 检查合格的法兰， 应对密封面进行涂防锈油保护， 并贴 上密封胶带； 对于垫圈则应涂油后用软布包裹好， 以免碰伤或摔 伤 ； 3 在领用及保管过程中要注意成品保护，不要在安装前 拆下垫圈的外包装或撕下贴在法兰密封面上的胶带，一旦发现 包装破损要重新检查密封面并在检查合格后及时包装好； 4 垫圈安装前要仔细清理法兰密封面 ，要用汽油和高纯 度酒精清洗法兰密封面及垫圈，用煤油清洗螺栓表面的锈蚀和 脏物， 然后用净化风反复吹扫。 以上工作完成后 ， 开始穿入螺栓， 螺栓在穿入之前 ，螺纹部分要均匀地涂抹上二硫化钼 ，以方便 今后检修时的拆卸。 5 螺栓紧固应使用液压扳手。紧固时应对称、 均匀， 在所 有螺栓用同样的力矩紧过一遍后， 测量法兰间隙， 看是否均匀； 如果不均匀要进行调整。紧固应分三次进行 通常分 5 0 ％、 7 5 ％、 1 0 0 ％ 步进行。当第一遍达到 1 0 0 ％紧固力时， 由于摩擦力及螺 7 r6 1 石 油 化 工 建 设 2 0 1 5 ．o 4 栓的弹性等因素影响， 实际的紧固力并未达到 1 0 0 ％， 通常需要 用 1 0 0 ％的紧固力重复紧两遍以上。 当连续两次紧固后测量间隙 的差值小于 0 ． 1 ram时， 即可认为紧固到位了。 6 每对法兰的紧固力矩应由专人做记录，作为泄露时处 理的依据， 也便于今后拆卸时确定拆卸力矩。 7 试压 前 ， 结 合实际情况认真分析 ， 合理而科学 的划分试 压系统、 正确确定试验压力、 试验介质和介质温度。并结合现场 情况， 选择合适的灌水位置和排空位置。 参考文献 1工业金属管道工程施工及验 收规范GB 5 0 2 3 5 2石油化工剧毒 、 可燃介质管道工程 施工及验 收规 范S H3 5 0 1 3李培宁等A S ME I WB - 3 6 5 0压力管道缺陷评定规范 1 9 9 3 ． 1 1 4 石油化工企业管道设计器材选用通则S H3 0 5 9 5王志文．化工容器设计．化学工业出版社 ．1 9 9 0 年 6冯素霞， 李建华．在用压力容器检验员知识问答． 劳动部锅炉压力 容器安全杂志社1 9 8 8 年 收稿 日期 2 0 1 4 -1 2 -2 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m