結(jié)合生產(chǎn)裝置的擴(kuò)產(chǎn)和生產(chǎn)過(guò)程，論述了調(diào)節(jié)閥（控制閥、開(kāi)關(guān)閥）在PVC糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)裝置的選用安裝、運(yùn)行維護(hù)等方面應(yīng)注意的問(wèn)題。
從法國(guó)ATOCHEM公司引進(jìn)MSP-3PVC糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)能力為1萬(wàn)t/a。主要設(shè)備是一臺(tái)50m3聚合釜和一臺(tái)25m3種子釜及干燥、研磨和包裝設(shè)備。裝置控制為數(shù)字儀表、數(shù)字多回路調(diào)節(jié)器和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。近年來(lái)，聚氯乙烯樹(shù)脂市場(chǎng)供需發(fā)生了變化，集團(tuán)公司決定擴(kuò)大產(chǎn)能，由1萬(wàn)t/a擴(kuò)大到4萬(wàn)t/a，分二期工程實(shí)施，前期為3萬(wàn)t/a。為保證糊狀樹(shù)脂的產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平，通過(guò)技術(shù)論證決定采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行控制，即集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和CRT技術(shù)為一體的分散控制系統(tǒng)DCS、PLC，分別對(duì)聚合、干燥、研磨和公用系統(tǒng)等過(guò)程進(jìn)行控制。系統(tǒng)使用調(diào)節(jié)閥（氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥）約120臺(tái)左右，口徑在DN25~DN250之間。目前，該裝置已運(yùn)行兩年多?，F(xiàn)結(jié)合擴(kuò)產(chǎn)、生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)調(diào)節(jié)閥的選用安裝、運(yùn)行和維護(hù)的點(diǎn)滴體會(huì)進(jìn)行分析。
一、MSP-3PVC糊狀樹(shù)脂工藝概況及工藝介質(zhì)特點(diǎn)
MSP-3PVC糊狀樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。MSP-3PVC糊狀樹(shù)脂的生產(chǎn)原料有氯乙烯（VCM）單體、無(wú)離子水、乳化劑、引發(fā)劑、阻聚劑以及防垢劑等，中間體有微懸浮種子和乳液種子及各種輔料，聚合后的糊狀樹(shù)脂半成品為乳膠溶液。其介質(zhì)特點(diǎn)是：VCM有毒有害，易燃易爆，在管道內(nèi)易自聚。（微懸浮、乳液）種子、乳化劑、阻聚劑和糊狀樹(shù)脂半成品等，是高黏度，含固體微粒乳膠溶液（糊狀樹(shù)脂半成品乳膠含固量為30%~40%左右，含引發(fā)劑）氯乙烯單體易自聚。
圖1 MSP-3 PVC 糊樹(shù)脂的流程示意圖
二、調(diào)節(jié)閥的選用
由于PVC糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)工藝和原料介質(zhì)的特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥（氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥）的選擇非常重要。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)要求泄漏量要小，能適用高黏度、含有固體顆粒介質(zhì)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)作的形式、轉(zhuǎn)矩、推力及故障狀態(tài)要符合要求。對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥而言，根據(jù)Cv值的計(jì)算確定口徑是關(guān)鍵。對(duì)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥而言，正確選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力的大小是關(guān)鍵。
1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥
在PVC糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)的DCS、PLC控制系統(tǒng)中，連續(xù)調(diào)節(jié)的控制回路，調(diào)節(jié)閥控制的介質(zhì)分別是循環(huán)冷卻水、蒸汽、氯乙烯和半成品膠乳。調(diào)節(jié)閥口徑和作用方式的確定，可根據(jù)工藝提供的要求和工藝參數(shù)，根據(jù)調(diào)節(jié)閥的有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（IEC534、ANSI/FCI62-1以及ANSI/ISA-S75.01等）計(jì)算Cv值，確定調(diào)節(jié)閥口徑和作用方式?？紤]到工藝和介質(zhì)的情況，閥門(mén)結(jié)構(gòu)形式為偏心旋轉(zhuǎn)閥，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為（旋轉(zhuǎn)）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，配閥門(mén)定位器。關(guān)鍵控制點(diǎn)（連續(xù)加氯乙烯單體控制、蒸汽升溫控制）加電磁閥聯(lián)鎖或雙重控制、聯(lián)鎖，確保系統(tǒng)安全。如圖4所示為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的雙重控制和聯(lián)鎖。
圖2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、開(kāi)關(guān)閥安全聯(lián)鎖圖
2 氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥
（1）氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的組成、特點(diǎn)
在PVC糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)的DCS、PLC控制系統(tǒng)中，順序控制、斷序（聯(lián)鎖、保護(hù)）控制和遠(yuǎn)程控制，大量使用了氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥（取代手動(dòng)閥）。該開(kāi)關(guān)閥由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（齒輪齒條）、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（球閥）以及附件（電磁閥、限位開(kāi)關(guān)）部分組成。氣動(dòng)球形開(kāi)關(guān)閥，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作用力大，直流通路，泄漏量小以及易于操作和維修。適用于高黏度、含纖維和含固顆粒流體的場(chǎng)合。在常用的調(diào)節(jié)閥中球閥具有zui高的流通能力，它的流量系數(shù)大約是相同口徑的直通閥體的2~3倍。在選用調(diào)節(jié)閥時(shí)，它的口徑常常小于它所安裝管線的直徑，但是在同樣的條件下，使用球閥其口徑只需管線直徑的一半就夠了。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分利用。但在此次擴(kuò)產(chǎn)中，根據(jù)PVC糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，開(kāi)關(guān)閥采用了與管道等同口徑的方法（投資的費(fèi)用增高）。
（2）氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥作用方式的選擇
氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥有雙作用和單作用（彈簧復(fù)位）兩種作用方式，單作用開(kāi)關(guān)閥又分氣開(kāi)式和氣閉式兩種。根據(jù)PVC糊狀樹(shù)脂工藝、設(shè)備和控制介質(zhì)的不同要求，開(kāi)關(guān)閥采用了單作用氣開(kāi)式和氣閉式兩種形式，以確保生產(chǎn)安全。
（3）氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)和閥體材料的選擇
氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥在PVC糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)中，和一般壓力設(shè)備一樣，也必須滿足壓力、溫度和腐蝕條件，因此開(kāi)關(guān)閥的結(jié)構(gòu)和閥體材質(zhì)的選擇如下：
1）閥體結(jié)構(gòu)：O形球閥。
2）閥體材料：不銹鋼。
3）內(nèi)件材料：和閥體材料相同。
4）密封座與閥桿密封材料：PTFE與增強(qiáng)PTFE。
5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（齒輪齒條）。
6）附件：二位三通（防爆）電磁閥，（防爆）限位開(kāi)關(guān)。
（4）氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇
根據(jù)閥門(mén)廠家提供的閥門(mén)轉(zhuǎn)矩，經(jīng)計(jì)算后選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)還要根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、閥內(nèi)件及閥門(mén)開(kāi)起的頻率作進(jìn)一步的考慮。一般情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力是在所需閥門(mén)轉(zhuǎn)矩基礎(chǔ)上增大1.25-1.5倍，得到一個(gè)安全值。而在苛刻條件下，如含固體顆粒的PVC糊狀樹(shù)脂乳液，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力（轉(zhuǎn)矩）應(yīng)加大到2-2.5倍。使執(zhí)行機(jī)構(gòu)有足夠的輸出力。如圖%所示是（彈簧復(fù)位）執(zhí)行機(jī)構(gòu)在（旋轉(zhuǎn)）作用過(guò)程中輸出轉(zhuǎn)矩變化情況（不恒定）。一般可根據(jù)以下步驟進(jìn)行選型。
圖3 彈簧復(fù)位執(zhí)行器輸出轉(zhuǎn)矩變化情況
1）根據(jù)閥門(mén)的口徑確定需要的轉(zhuǎn)矩（廠家提供）。
2）根據(jù)介質(zhì)情況，所需轉(zhuǎn)矩乘以系數(shù)1.25-1.5倍（介質(zhì)為水），得到一個(gè)安全值。
3）根據(jù)氣源壓力和步驟（2）所得轉(zhuǎn)矩查執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩表（廠家提供），得到一個(gè)剛好或略大一些所需轉(zhuǎn)矩值。
4）根據(jù)轉(zhuǎn)矩值確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號(hào)（廠家提供）。在實(shí)際操作中，閥門(mén)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)由廠家配套選型，用戶主要是和生產(chǎn)廠家溝通，提供的技術(shù)參數(shù)和介質(zhì)（物理、化學(xué)性質(zhì)）情況要準(zhǔn)確，以便正確地選擇氣動(dòng)執(zhí)行器。
三、調(diào)節(jié)閥的安裝和調(diào)試
調(diào)節(jié)閥的安裝和調(diào)試有一定的技術(shù)要求，安裝和質(zhì)量驗(yàn)收應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范。正確的安裝和調(diào)試可為系統(tǒng)運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。因此，在調(diào)節(jié)閥安裝前，技術(shù)人員要技術(shù)交底，安裝人員要仔細(xì)閱讀配管圖、調(diào)節(jié)閥的安裝使用說(shuō)明書(shū)，理解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，按技術(shù)人員的要求和調(diào)節(jié)閥說(shuō)明書(shū)中的技術(shù)指南去做，有助于成功安裝。
1）安裝前的檢查和校準(zhǔn)。查看調(diào)節(jié)閥在運(yùn)輸過(guò)程中有無(wú)損壞。對(duì)照施工圖樣認(rèn)真核對(duì)調(diào)節(jié)閥的口徑、流量特性是否與圖樣、銘牌一致，所帶技術(shù)資料和附件是否齊全。接通電（氣）控制信號(hào)，接通動(dòng)力源（壓縮空氣）。檢查行程是否到位（與行程指示標(biāo)牌比較）。作用形式是否符合工藝要求，附件如閥門(mén)定位器、電磁閥以及限位開(kāi)關(guān)等輸入信號(hào)（電壓）、位置反饋信號(hào)等是否正確。分程調(diào)節(jié)的輸入信號(hào)與閥行程是否對(duì)應(yīng)。
2）安裝前，認(rèn)真清理工藝管道和設(shè)備。清除管道內(nèi)污垢、金屬碎屑、焊渣和其他異物。檢查調(diào)節(jié)閥內(nèi)部以確保不存在異物。
3）對(duì)于法蘭連接的調(diào)節(jié)閥，安裝法蘭的平行度=<5mm，并選擇合適的墊片，在法蘭與墊片對(duì)中后，輕輕旋緊螺栓（螺母），zui后以交錯(cuò)形式旋緊每一個(gè)螺栓（螺母），以防泄漏。注意調(diào)節(jié)閥閥體上標(biāo)注的箭頭必須與介質(zhì)的流向一致。
4）由于糊狀樹(shù)脂工藝和介質(zhì)的原因，閥門(mén)和管線有防靜電和伴熱（保溫）的要求，所以要將調(diào)節(jié)閥用導(dǎo)體（扁鐵）與管道設(shè)備充分地連接（接地），并做好伴熱（保溫）。
5）所有調(diào)節(jié)閥在管線進(jìn)行吹掃時(shí)應(yīng)拆下來(lái)，暫時(shí)用短管與管道連接上。吹掃完畢后再安裝上。調(diào)節(jié)閥和管道要有必要的固定和支撐。調(diào)節(jié)閥上掛位號(hào)標(biāo)記。
6）調(diào)節(jié)閥的附件、空氣管線安裝也是不可忽視的。附件、空氣管線的連接應(yīng)注意連接處的氣密性，調(diào)節(jié)閥用的儀表空氣總管操作壓力為0.55-0.8MPa,儀表空氣的質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13277-1991《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)》的要求。對(duì)（齒輪齒條）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在每組氣源分配（臺(tái)）處安裝小型過(guò)濾調(diào)壓器和潤(rùn)滑器，注意應(yīng)在潤(rùn)滑器中注入潤(rùn)滑油，調(diào)節(jié)好油的流量，以提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。
7）調(diào)節(jié)閥安裝完成后，還應(yīng)將調(diào)節(jié)閥與控制系統(tǒng)進(jìn)行單機(jī)試車(chē)，聯(lián)動(dòng)試車(chē)和化工試車(chē)，打通流程并穩(wěn)定48h，可參照GB/T 50093-2000《自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)定》視為調(diào)節(jié)閥調(diào)試合格。
四、調(diào)節(jié)閥的維護(hù)和故障處理
1 調(diào)節(jié)閥的維護(hù)
投入使用的調(diào)節(jié)閥和化工生產(chǎn)過(guò)程休戚相關(guān)，熟悉調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和使用指南，了解工藝過(guò)程、工藝介質(zhì)特性有助于維護(hù)人員對(duì)調(diào)節(jié)閥使用、維護(hù)和故障處理，是對(duì)生產(chǎn)安全運(yùn)行和調(diào)節(jié)閥使用壽命的保障。在實(shí)際運(yùn)行中可進(jìn)行如下維護(hù)：儀表維護(hù)人員要定期對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行巡回檢查，檢查各零部件是否有松動(dòng)，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣路以及管線是否有漏氣，調(diào)節(jié)閥運(yùn)行（開(kāi)、關(guān)）過(guò)程中閥桿上、下運(yùn)動(dòng)（左、右旋轉(zhuǎn)）是否有停頓或動(dòng)作遲緩的現(xiàn)象。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：（開(kāi)關(guān)閥）打開(kāi)的速度是關(guān)閥速度的三倍，說(shuō)明閥門(mén)有問(wèn)題，要進(jìn)行處理。應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)大修，有計(jì)劃地對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行檢查、維護(hù)保養(yǎng)和故障維修。
2 調(diào)節(jié)閥的故障處理
（1）調(diào)節(jié)閥故障處理的原則、順序和方法
要做到現(xiàn)場(chǎng)快速處理調(diào)節(jié)閥的故障，故障部位的準(zhǔn)確判斷是重要的一環(huán)。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后要先問(wèn)再看后動(dòng)，先外后內(nèi)，先想后修的故障處理原則。處理順序是：先檢查外部電路、氣路，附件（電磁閥、定位器等）再檢查氣動(dòng)執(zhí)行器，zui后檢查閥門(mén)本體。處理方法是：現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)閥故障（打不開(kāi)或關(guān)不上），首先檢查有無(wú)電、氣信號(hào)，氣源壓力是否達(dá)到工作壓力。然后可拆下電磁閥（定位器）將氣源直接接入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，看調(diào)節(jié)閥是否動(dòng)作，以判斷電磁閥（定位器）好壞。如果調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作，可拆下執(zhí)行機(jī)構(gòu)接氣源，看執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否動(dòng)作，并手動(dòng)閥門(mén)看是否卡死。如果電磁閥（定位器）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有問(wèn)題，應(yīng)從管道上拆下閥門(mén)，拆開(kāi)閥門(mén)檢查球體、密封座（圈）等是否有故障，如有問(wèn)題分別處理。維修處理后，組裝閥門(mén)時(shí)應(yīng)注意球體必須處在關(guān)閥狀態(tài)下裝入，然后旋在開(kāi)的位置上對(duì)角旋緊螺栓。必要時(shí)要對(duì)閥門(mén)進(jìn)行試壓試驗(yàn)。值得注意的是，在檢修氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（齒輪齒條）時(shí)，要打開(kāi)端蓋前，一定要使里面的彈簧處于自然放松狀態(tài)，切不可帶壓力（彈力）拆卸，以防事故。
（2）調(diào)節(jié)閥典型故障處理
1）聚合釜底閥故障
故障現(xiàn)象：口徑DN250的聚合釜底（開(kāi)關(guān)）閥，投入運(yùn)行后一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，時(shí)有打不開(kāi)，關(guān)不上的現(xiàn)象，必須手動(dòng)操作才能全關(guān)或全開(kāi)。經(jīng)技術(shù)、維護(hù)人員和廠家分析認(rèn)為，由于介質(zhì)的原因，閥門(mén)使用一段時(shí)間后，造成轉(zhuǎn)矩增大，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力選擇得不夠大，造成閥門(mén)開(kāi)（關(guān)）不到位。
處理辦法：重新更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，開(kāi)關(guān)自如。故障現(xiàn)象：同一開(kāi)關(guān)閥，發(fā)現(xiàn)突然無(wú)法關(guān)閉。反復(fù)檢查氣路、電路以及電磁閥均正常。初步判定閥門(mén)內(nèi)部被卡。處理辦法：將閥門(mén)拆下，解體后發(fā)現(xiàn)，密封座（圈）和止動(dòng)圈嚴(yán)重變形，卡住球體。原因是介質(zhì)PVC糊狀樹(shù)脂在球體的反復(fù)作用下，被塑化后擠入密封座（圈）的間隙，導(dǎo)致密封座（圈）變形，引起止動(dòng)圈變形。
處理辦法：清理閥體和球體，更換密封座（圈）和止動(dòng)圈，組裝試壓后安裝使用。
2）計(jì)量槽連通閥門(mén)故障
故障現(xiàn)象：一臺(tái)連接新、老計(jì)量槽的口徑DN250開(kāi)關(guān)閥，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)此閥不動(dòng)作，反復(fù)檢查后，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)拆下檢查閥體，發(fā)現(xiàn)閥門(mén)卡死，拆下閥門(mén)解體后發(fā)現(xiàn)，閥門(mén)一端被（氯乙烯）自聚物附著（滿），球體無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。
處理辦法：清理閥門(mén)內(nèi)的自聚物，試壓后投用。由此可知，對(duì)控制容易自聚介質(zhì)的閥門(mén)，長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，應(yīng)定期開(kāi)啟閥門(mén)，防止自聚物在閥門(mén)內(nèi)沉積。
3）蒸汽閥門(mén)故障
故障現(xiàn)象：調(diào)試中發(fā)現(xiàn)口徑DN80的蒸汽調(diào)節(jié)閥關(guān)不到位（氣開(kāi)閥），經(jīng)分析認(rèn)為是執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)位的（彈簧）力不足，閥門(mén)關(guān)不到位。處理辦法：在執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩端各增加一組彈簧（增大彈簧力）后，故障消除。
4）電磁閥故障
故障現(xiàn)象：在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，口徑DN80的脫氣閥不動(dòng)作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，電磁閥不動(dòng)作（電磁閥內(nèi)部線圈短路）。處理辦法：更換一只新電磁閥，故障消除。
5）調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作
故障現(xiàn)象：調(diào)試中發(fā)現(xiàn)口徑DN200的過(guò)料閥給信號(hào)不動(dòng)作。反復(fù)檢查后發(fā)現(xiàn)，控制柜內(nèi)此閥門(mén)的控制信號(hào)（電源）的熔絲熔斷，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)此信號(hào)線經(jīng)過(guò)限位開(kāi)關(guān)的接線端子后，壓蓋在安裝時(shí)將信號(hào)（電源）線壓?。▔模?，銅線裸露，造成短路。
處理辦法：包好裸露的銅線，故障消除。此外，在調(diào)試和運(yùn)行中還出現(xiàn)過(guò)閥門(mén)轉(zhuǎn)軸處泄漏，轉(zhuǎn)軸變形，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)漏（O形圈損壞），氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)彈簧斷裂等故障。常見(jiàn)故障可參照表進(jìn)行處理。
表 調(diào)節(jié)閥常見(jiàn)故障及排除方法
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