重慶建峰化工股份有限公司第二套大化肥裝置，合成氨系統采用KBR技術，尿素系統采用荷蘭Stamicarbon技術，年產為45萬噸合成氨、80萬噸尿素。合成氨、尿素裝置中調節閥氣動控制配置的附件以智能數字定位器為主，定位器的控制精度比較高，例如工藝空氣壓縮機防喘振調節閥（PV4050），閥門行程比較長，在調試和使用中出現波動或工作不穩定的故障，影響空氣壓縮機防喘振控制以及出口壓力穩定性；尤其是雙氣缸配單/雙輸出的智能定位器+增速器等附件的調節閥，如工藝段間放空閥（HV1108、PV1032）和壓力控制閥（PV1040）等，在調試過程中出現工作不穩定或波動現象，導致儀表控制回路波動，進而影響工藝過程控制。
1 氣動控制回路原理
氣動活塞式調節閥執行器，一般采用不同口徑氣動活塞式結構。這種結構通常產生較大的輸出力（力矩），性能可靠，結構緊湊，維修方便。這套系統包括1個儲氣罐，2個換向閥，1個鎖止閥和1個止回閥。在這套系統中，止回閥的作用是保持氣罐的最高壓力，鎖止閥檢測壓縮空氣的供氣壓力，當壓縮空氣低于鎖止閥的設定值時2個換向閥失去驅動壓力換向閥動作，氣罐氣進入氣缸一個口，驅使閥桿動作到失氣位置，氣缸的另一個口將氣體排出；系統失氣時，氣缸的體積小，不能使閥門動作到它的失氣位置，只能靠外帶的儲氣罐補充所需要的氣體。HV1108、PV1032上缸進氣的控制是由減壓閥給定一個恒定的壓力信號，通過增速器（升壓器）給執行機構的上氣缸供給一個恒定的氣壓，定位器為下缸供氣，實現調節閥的準確定位；PV1040則是由定位器為上、下氣缸提供控制信號給增速器，控制上、下氣缸的供氣，實現調節閥的準確定位。
圖1為段間放空閥及壓力控制閥氣源供給中斷時閥門關閉（FC）狀態的氣動控制回路流程。在沒有虛線連接的管線連接時為HV1108、PV1032氣動控制回路；在使用虛線連接的管線連接時取消與增速器連接的減壓閥及進出口管線，則為PV1040氣動控制回路。
圖1 段間放空閥及壓力控制閥氣動控制回路流程
2 故障原因分析
在調試過程中，給定信號出現閥門定位時間長或在小開度不穩定，閥位偏差大等現象；在投入使用中出現工藝控制參數不穩定，壓力波動大等故障現象。主要原因是由于定位器及附件參數設定不合適和調試不到位。
以上述HV1108、PV1032、PV1040為例分析閥門的故障原因，在調試時用HART通信器測得的各閥門的數據見表1～3。
表1 HV1108的測試數據
表2 PV1032的測試數據
注：輸入信號列到20mA后再到4mA是儀表調節閥正反行程變差調整，表3同理。
表3 PV1040的測試數據
根據表1～3的測試數據可以看出在處理各閥門的主要問題是：HV1108在中間行程定位時間較長，波動范圍在2%以內；PV1032在中間行程穩定性差，波動范圍在2%，且反向信號出現單向偏差閥位偏低，開閥時全行程時間太長（達23s）；PV1040在小開度不穩定，閥行程波動較大。
3 處理措施
3.1 定位器不穩定的處理
1）調整增速器的靈敏度。增速器的靈敏度調整方法和順序：調整增速器的靈敏度→執行自動設定程序→動態特性滿意→結束。先調整上缸、后調整下缸進氣的增速器并做記錄，避免上下同時調整出現混亂。對于配置IL-100型增速器（HV1108、PV1032）的調節閥，調節增速器的針閥，用來控制空氣的流量，從最高靈敏度（針閥完全關閉）逆時針轉動針閥1．5圈降低靈敏度。其他型號增速器如PV1040的場合，先逆時針轉動針閥，降低靈敏度。
2）定位器參數調整。動態特性參數選擇，決定控制閥的PID計算參數，通過選擇執行機構的尺寸消除閥門的不穩定。通過HART375通信器，選擇［Mainmenu］（主菜單）—［Config＆Calib］（配置和標定）—［Dynamicchara］（動態特性）—［Actuatorsize］（執行機構尺寸），從參數0至9（PARAM0toPARAM9）選擇確認執行機構尺寸，觀察閥門的閥位的穩定性，選擇穩定性最好的一個進行保存。帶有增速器的調節閥，一般選擇PARAM1和PARAM9效果比較好。
3）摩擦力的選擇。在定位器參數中選擇Glandpacking（壓封填料類型），選擇HEAVY，MEDIUM或LIGHT（重，中或輕）。對于閥門的密封填料，采用石墨填料的一般選HEAVY，F4填料選LIGHT。也可以選擇HEAVY，MEDIUM或LIGHT觀察閥位動態特性，選擇最好的一個保存。對于閥門HV1108/PV1032/1040，將MEDIUM改為HEAVY后動態穩定特性明顯增強
4）PV1032閥門定位器安裝位置選定。當閥門出現單向偏差，單向不穩定時，調整定位器的安裝位置，水平上移，保證閥門在50%閥位時反饋桿的水平。
5）對于選擇好的參數必須進行保存，最后對定位器進行自動校準（自整定）并測試閥門的動態特性。
3.2 效果
從表1～3可以看出，采取對閥門定位器、增速器和安裝位置進行調整等處理措施，基本消除了定位器工作不穩定故障。PV1040在小開度仍有1%~1.5%的波動，是由于工藝開車處理時間較短，沒有完全調整到最佳狀態，但在使用過程中能夠滿足工藝使用要求。
工藝空氣壓縮機防喘振調節閥PV4050（氣動控制原理與PV1040差不多，在鎖止閥前加電磁閥，儲氣罐連接下汽缸換向閥接口，在汽缸進、出口都配有兩組升壓器）在空氣壓縮機運行中低閥位9%時運行都很穩定，僅0.5%的波動范圍，完全滿足工藝使用要求。
4 結束語
導致調節閥工作不穩定的因素比較多，調整定位器不能單一的選擇自動整定消除故障，必須通過修改附件參數，調整定位器內部設置和安裝位置等手段，去解決調節閥的不穩定性問題，使調節閥處于最佳的工作狀態。
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