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    一种在线更换气路附件的设计方案

    放大字体  缩小字体 发布日期:2021-10-23 10:33:07    浏览次数:24    评论:0
    导读

    摘 要: 常规气控阀气路附件不具备在线处理功能,一旦出现故障,气控阀即进入事故状态,导致下游单元停运。针对该类问题,为了能够快速应对突发状况,缩短检修时间,设计了一种能够实现在线更换气控阀故障附件的气路,通过检验证明,该项优化设计能够在线更换阀门故障附件,进而缩短气控阀停运时间,并且操作简单,具备一定

    摘 要: 常规气控阀气路附件不具备在线处理功能,一旦出现故障,气控阀即进入事故状态,导致下游单元停运。针对该类问题,为了能够快速应对突发状况,缩短检修时间,设计了一种能够实现在线更换气控阀故障附件的气路,通过检验证明,该项优化设计能够在线更换阀门故障附件,进而缩短气控阀停运时间,并且操作简单,具备一定推广意义。

    关键词: 气控阀;定位器;气路附件

    气控阀主要由执行机构和阀体组成,执行机构是气控阀的推动装置,以压缩空气为动力源,借助于电/气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件驱动推杆产生相应的位移,带动阀芯动作,进而改变阀芯与阀座间的流通面积,达到调节压力、流量等参数的目的[1]。当气控阀执行机构的附件出现故障时,若想更换任何附件都必须断开气源,而大部分气控阀为关键设备,阀门处于事故位置时,工厂通常面临停车风险,对于大型化工企业可能面临数以百万的损失。阀门厂商提供的数据显示,由于气路附件故障导致阀门出现问题排在故障率首位[2]

    在2019年1月15日,某公司氨分离罐液位控制阀定位器突然出现故障,该阀关闭,导致氨分离罐液位上涨,若液位持续上涨会触发联锁关闭入口切断阀、停冷氨泵,进而导致酸脱装置停车及后系统停车。气控阀控制流程如图1所示。

    图1 气控阀控制流程示意

    但由于该阀未设计手轮机构,所以阀门无法手动打开,检修人员首先断开仪表气源管,接临时胶管将阀门顶开。然后寻找相同类型带手轮阀门,拆卸手轮安装到该阀上。最后更换定位器,完成调试工作。虽然最后成功地处理了该次故障,但是检修耗时2 h,检修难度大,特别在北方的冬季。

    1 设计目的

    对于无手轮气控阀检维修时难度大,耗时长的问题,为了快速应对突发状况,缩短检修时间,设计一种能够实现在线更换故障附件的气路。当附件出现故障时,通过气路切换,使气控阀自动控制变为手动控制,而故障附件可直接拆卸,不影响气控阀使用,等新附件安装后,可将气路切换到自动控制模式,实现在线更换工作[3],避免由于附件故障造成工厂停运。通过改造使无手轮气控阀在附件故障状态下,也能进行开关、调节动作,处理时间控制在30 min以内。

    2 设计思路

    气控阀实现在线更换方法如下:

    1) 实现自动到手动的切换。

    a) 通过增加开关球阀将气控阀气路附件进行隔离,当附件出现故障时,关闭进出所有附件的总进口和总出口球阀,打开旁通球阀,实现由过滤减压阀直接控制气控阀执行机构的气源压力[4]

    b) 过滤减压阀可以输出稳定的气源压力,当气源压力和气控阀弹簧压力平衡,或者同时调节上下气缸的过滤减压阀达到平衡时,此时气控阀会稳定在一个位置,不会移动。

    c) 利用卡套密封的有效性,可保证故障附件在维修的1~2 d内气控阀不会出现位置偏差,利用这段时间足够完成附件更换工作[5]

    2) 实现手动到自动的切换。

    a) 当气控阀气路附件回装完毕后,先将远程控制信号调整到当前阀位值,然后关闭旁通球阀,由于管线内残余气源压力,气控阀短时间内不会有大的波动,这时迅速打开附件的总进、出口的球阀,实现自动控制[6]

    b) 在投用期间气控阀可能会出现小范围的动作,但基本不会影响工艺的指标。

    c) 将过滤减压阀气源压力调整到气控阀门的工作范围,完成该阀投用工作。

    3 实施措施及验证

    为了更好地验证设计思路,特选用现场1台简单气路附件的气控阀,改造前的气控阀气路附件如图2所示。

    图2 改造前的气控阀控制流程示意

    改造后的气控阀气路附件如图3所示。

    图3 改造后的气控阀控制流程示意

    通过试验模拟事故,当定位器出现故障或者接口出现漏气且在线紧固不能正常工作时,首先关闭定位器前后A/B球阀,打开旁路球阀,调节过滤减压阀的压力大小并调整到工艺需求位置,拆卸定位器,处理故障点,处理好后将定位器回装,重新开启A/B球阀,关闭旁路球阀,将过滤减压阀调整到正常工作压力[7]。观察整个过程气控阀均能满足工艺要求。

    4 改造优化总结

    使用在线更换优化措施后,阀门性能显著提升,具体有以下几方面:

    1) 节约成本。如按照通过外加手轮方式实现阀门手自动切换,该方法成本较高,以现场1台常规气控阀为例,新增1台手轮机构需要人民币3 000~7 000元,而进口气控阀更为昂贵,而文中所述方法改造成本不到人民币1 000元[8],若多台气控阀完成改造则节约的经济效益更可观。

    2) 节约空间。外加手轮通常占用较大空间,部分处于空间狭小的气控阀不适合增加手轮,通过该设计占用空间小,基本不需扩张空间,便于维修。

    3) 操作简便。各阀门厂商手轮样式独特,都有各自的使用方法,较为复杂,通常由技术人员开展培训后方能操作[9],但应用笔者提出的气路改造方案,任何操作人员都能完成,而且所有类型阀门都通用。

    4) 效益回报高。对于工厂气控阀,大部分为关键设备,一旦出现问题,不能及时调整阀位,基本面临停车的风险,对于大型化工企业每次停车造成的损失都数以百万元,通过该项气路改造可实现附件故障在线处理,避免该类阀门失控,能够保证生产正常运行,为后续的处理故障留有时间[10]

    5 结束语

    通过采用增加气控阀气路附件措施,解决了在线更换气控阀故障附件问题。不但节约了大量维修成本,而且操作简易,大幅提高人员工作效率。特别适合解决现场气控阀附件故障或气路漏气不能处理等诸多问题,为仪表技术人员提供参考和借鉴。

     
    (文/小编)
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