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【摘 要】 本文介绍了ASK800变送器、气动控制阀的应用故障，分析了引起故障的原因，并给出了排除方法。
【关键词】 化工 仪表 安全栅 控制阀 磨损 泄漏
随着化工生产过程自动化程度的提高及DCS的广泛应用，对现场仪表的要求也越来越高。在自动控制回路中，现场仪表的信号传送和工艺介质的调节是保证系统稳定运行的基础。现就智能变送器和气动调节阀在应用中的常见故障分析如下：
1. 智能变送器应用故障分析及排除
我公司在尿素生产装置中，选用了霍尼韦尔公司的DCS和德国产的智能变送器ASK800。根据防爆的要求，选用了MTL706安全栅。ASK800智能变送器采用两芯屏蔽电缆连接到安全栅上。其连接示意图如图l所示。
1.1故障现象。安装前，用SFC通讯器对各台变送器都进行了校验，一切正常。变送器安装到现场后，联校时发现智能变送器工作不稳定。当被测参数较小时，回路电流也较小，变送器工作很正常；当被测参数较大时（没到满量程），回路电流就不再随被测参数值的增加而增大，变送器出现故障，此时用SFC通讯器检查，诊断信息为：“HJRES/LOW VOLT”，表明回路电阻太大或（和）智能变送器表头电压太低。于是我们试着甩掉安全栅，发现此时智能变送器的工作恢复正常，据此我们判断是由于安全栅造成智能变送器工作不正常，可是检查后发现安全栅也是好的。
1.2故障分析。由ASK800智能变送器的基本原理，我们可以想到与常规变送器相比它对电源的要求要高一些。查阅智能变送器安装说明书可知，ASK800要求表头的供电电压必须大于11V，并且回路供电电压与回路电阻要满足图2所示曲线关系。图中的阴影部分为ASK800的正常工作范围。
图2的关系曲线也可用公式近似表示成：回路电阻=(供电电压-10.8)/0.0218。其中回路电阻：安全栅电阻+导电阻+接收器电阻。据现场测量，导线电阻为6n左右，FTA中接收器电阻为250n，安全栅电阻为3300，分别在开环和闭环情况下测量了FTA上的电压，结果为：开环电压为24V，闭环电压为20.8V。从图2中可以看出，闭环情况下ASK800智能变送器已工作在正常工作范围外了，这就是为什么在被测参数较大的隋况下ASK800的输出值不正确。
1.3排除方法。要使变送器正常工作关踺是要提高加在表头上的电压，使之超过11V。这可以通过降低回路电阻来实现。由于导线电阻和接收器是不可变的，只有采用更换电阻较小的安全栅的方法。但是我们的具体情况是，此时安全栅已安装就绪，且此种型号的安全栅系国外进口，价格较高，如果全部更换的话，实在不经济。
为了电路安全，在TPS的模拟量输入卡件电路中设置了限流电路，在24VDC的供电电路中串接了限流电阻，会影响DCS模拟量输入卡的向外供电能 力。因此，把DCS供电给智能变送器改为由外接电源给智能变送器供电，采用24V配电盘给每个智能变送器供给24VDC，其连接如图3所示。这样就可以提高闭环时回路的供电电压，保证智能变送器表头的电压大于11V。
采用这种方法对原设计方案进行修改。系统投运后ASK800智能变送器一直工作稳定。
2. 气动控制阀常见故障及排除方法
气动控制阀是流体输送系统中的控制部件，安装在各种管路系统中，主要用于调节介质的流量、压力等。
2.1磨损故障
2.1.1阀体或阀内部件磨蚀。产生原因：液体速度太高，产生闪蒸和空化作用。消除方法：增大阀内件或阀门尺寸，以降低流体速度；阀体、阀内材料增加硬度；改变阀内件结构，以降低流速；避免空化作用，改用低壓力恢复的阀门；用不锈钢材料焊接修理。
2.1.2滑动磨损。产生原因：一般是系统不稳定，接触压力过大，不对称；表面光洁度不好；材料选用不好。消除方法：改善稳定性；增大轴承尺寸，重新加工修理，重磨表面，选择更好的导向件及材料。
2.2泄漏故障
2.2.1阀芯、阀座之间泄露。产生原因：阀芯、阀座表面磨损或被腐蚀；执行机构作用力太小；阀座罗纹被磨损、松动。消除方法：改善研磨接合面；执行机构和阀杆的连接加以调整；拧紧或更换阀芯、阀座，也可加垫片进行处理。
2.2.2阀座环和阀体之间泄露。产生原因：拧紧力矩太小；表面不干净，光洁度差；垫片不合适；阀体有小孔。消除方法：加大拧力，重新清洗干净处理，更换合适垫片，磨掉后重新焊接处理。
2.2.3填料泄漏。产生原因：阀杆光洁度不好或弯曲；填料盖没有压紧或填料类型结构不合理；填料层堆得太高；填料腐蚀有坑或盖变形损坏。消除方法：阀杆磨光、压直，重新拧紧或更换填料；安装间隔环，减少高度，改为性能好的填料，修理更换压盖及相关的法兰螺栓等。
2.2.4活塞环密封处泄露。产生原因：气缸光洁度太差；活塞环装配不密封；密封环使用温度过高；使用时间太长，密封件损坏。消除方法：磨成修理气缸，换密封环并正确安装，根据高温进行选用。
2.3阀门动作故障
2.3.1阀门没有动作。产生原因：没有气源或气源压力不足；执行机构故障、泄漏；控制阀无输出信号；供气管断裂、变形，接头损坏漏气；流动方向不正确，受力过大，使阀门脱落；阀杆、轴阀内件卡死、损坏；阀门定位器或电—气转换器故障；阀芯在阀座中卡死。消除方法：检查气源，修理控制阀，更换滑油，重装校正方向，进行修理。
2.3.2阀门不能达到额定行程。产生原因：定位器没有校准；行程调整不当；执行机构弹簧额定值太小；手动操作机构、限位块位置不准。消除方法：校准、重调、更换弹簧。
2.3.3阀门动作迟钝或缓慢。产生原因：填料摩擦大或变质老化；活塞执行机构摩擦太大；轴承摩擦力大；定位器响应性能差或活塞环磨损。消除方法：更换修理，重新调整损坏器件或清洗研磨气缸及活塞。
2.4阀杆及阀振动故障
2.4.1阀杆连接脱开或折段。产生原因：力矩太大；销子连接不适当；振动或不稳定。消除方法：改用阀芯阀杆整体件或焊接阀芯，将连接件连接牢固，消除振动因素。
2.4.2阀振动。产生原因：由于密封填料的粘、漏作用；旁路没有调好；定位器增益太高；支撑不好，有振动源。消除方法：滑润填料并调整，重新调整旁路，选用低增益型定位器，将阀支撑牢固避开振动源。
结束语
在化工生产过程中多数现场仪表故障原因出现在与被测量介质相接触的传感器和调节阀上，这类故障约占60%以上。在生产实践中，一旦摸清了现场仪表故障的规律性，就能配合工艺快速准确地判明故障原因，排除故障，确保控制系统稳定运行，防患于未然。
（作者单位：吉化集团吉林市锦江化工厂）
【关键词】 化工 仪表 安全栅 控制阀 磨损 泄漏
随着化工生产过程自动化程度的提高及DCS的广泛应用，对现场仪表的要求也越来越高。在自动控制回路中，现场仪表的信号传送和工艺介质的调节是保证系统稳定运行的基础。现就智能变送器和气动调节阀在应用中的常见故障分析如下：
1. 智能变送器应用故障分析及排除
我公司在尿素生产装置中，选用了霍尼韦尔公司的DCS和德国产的智能变送器ASK800。根据防爆的要求，选用了MTL706安全栅。ASK800智能变送器采用两芯屏蔽电缆连接到安全栅上。其连接示意图如图l所示。
1.1故障现象。安装前，用SFC通讯器对各台变送器都进行了校验，一切正常。变送器安装到现场后，联校时发现智能变送器工作不稳定。当被测参数较小时，回路电流也较小，变送器工作很正常；当被测参数较大时（没到满量程），回路电流就不再随被测参数值的增加而增大，变送器出现故障，此时用SFC通讯器检查，诊断信息为：“HJRES/LOW VOLT”，表明回路电阻太大或（和）智能变送器表头电压太低。于是我们试着甩掉安全栅，发现此时智能变送器的工作恢复正常，据此我们判断是由于安全栅造成智能变送器工作不正常，可是检查后发现安全栅也是好的。
1.2故障分析。由ASK800智能变送器的基本原理，我们可以想到与常规变送器相比它对电源的要求要高一些。查阅智能变送器安装说明书可知，ASK800要求表头的供电电压必须大于11V，并且回路供电电压与回路电阻要满足图2所示曲线关系。图中的阴影部分为ASK800的正常工作范围。
图2的关系曲线也可用公式近似表示成：回路电阻=(供电电压-10.8)/0.0218。其中回路电阻：安全栅电阻+导电阻+接收器电阻。据现场测量，导线电阻为6n左右，FTA中接收器电阻为250n，安全栅电阻为3300，分别在开环和闭环情况下测量了FTA上的电压，结果为：开环电压为24V，闭环电压为20.8V。从图2中可以看出，闭环情况下ASK800智能变送器已工作在正常工作范围外了，这就是为什么在被测参数较大的隋况下ASK800的输出值不正确。
1.3排除方法。要使变送器正常工作关踺是要提高加在表头上的电压，使之超过11V。这可以通过降低回路电阻来实现。由于导线电阻和接收器是不可变的，只有采用更换电阻较小的安全栅的方法。但是我们的具体情况是，此时安全栅已安装就绪，且此种型号的安全栅系国外进口，价格较高，如果全部更换的话，实在不经济。
为了电路安全，在TPS的模拟量输入卡件电路中设置了限流电路，在24VDC的供电电路中串接了限流电阻，会影响DCS模拟量输入卡的向外供电能 力。因此，把DCS供电给智能变送器改为由外接电源给智能变送器供电，采用24V配电盘给每个智能变送器供给24VDC，其连接如图3所示。这样就可以提高闭环时回路的供电电压，保证智能变送器表头的电压大于11V。
采用这种方法对原设计方案进行修改。系统投运后ASK800智能变送器一直工作稳定。
2. 气动控制阀常见故障及排除方法
气动控制阀是流体输送系统中的控制部件，安装在各种管路系统中，主要用于调节介质的流量、压力等。
2.1磨损故障
2.1.1阀体或阀内部件磨蚀。产生原因：液体速度太高，产生闪蒸和空化作用。消除方法：增大阀内件或阀门尺寸，以降低流体速度；阀体、阀内材料增加硬度；改变阀内件结构，以降低流速；避免空化作用，改用低壓力恢复的阀门；用不锈钢材料焊接修理。
2.1.2滑动磨损。产生原因：一般是系统不稳定，接触压力过大，不对称；表面光洁度不好；材料选用不好。消除方法：改善稳定性；增大轴承尺寸，重新加工修理，重磨表面，选择更好的导向件及材料。
2.2泄漏故障
2.2.1阀芯、阀座之间泄露。产生原因：阀芯、阀座表面磨损或被腐蚀；执行机构作用力太小；阀座罗纹被磨损、松动。消除方法：改善研磨接合面；执行机构和阀杆的连接加以调整；拧紧或更换阀芯、阀座，也可加垫片进行处理。
2.2.2阀座环和阀体之间泄露。产生原因：拧紧力矩太小；表面不干净，光洁度差；垫片不合适；阀体有小孔。消除方法：加大拧力，重新清洗干净处理，更换合适垫片，磨掉后重新焊接处理。
2.2.3填料泄漏。产生原因：阀杆光洁度不好或弯曲；填料盖没有压紧或填料类型结构不合理；填料层堆得太高；填料腐蚀有坑或盖变形损坏。消除方法：阀杆磨光、压直，重新拧紧或更换填料；安装间隔环，减少高度，改为性能好的填料，修理更换压盖及相关的法兰螺栓等。
2.2.4活塞环密封处泄露。产生原因：气缸光洁度太差；活塞环装配不密封；密封环使用温度过高；使用时间太长，密封件损坏。消除方法：磨成修理气缸，换密封环并正确安装，根据高温进行选用。
2.3阀门动作故障
2.3.1阀门没有动作。产生原因：没有气源或气源压力不足；执行机构故障、泄漏；控制阀无输出信号；供气管断裂、变形，接头损坏漏气；流动方向不正确，受力过大，使阀门脱落；阀杆、轴阀内件卡死、损坏；阀门定位器或电—气转换器故障；阀芯在阀座中卡死。消除方法：检查气源，修理控制阀，更换滑油，重装校正方向，进行修理。
2.3.2阀门不能达到额定行程。产生原因：定位器没有校准；行程调整不当；执行机构弹簧额定值太小；手动操作机构、限位块位置不准。消除方法：校准、重调、更换弹簧。
2.3.3阀门动作迟钝或缓慢。产生原因：填料摩擦大或变质老化；活塞执行机构摩擦太大；轴承摩擦力大；定位器响应性能差或活塞环磨损。消除方法：更换修理，重新调整损坏器件或清洗研磨气缸及活塞。
2.4阀杆及阀振动故障
2.4.1阀杆连接脱开或折段。产生原因：力矩太大；销子连接不适当；振动或不稳定。消除方法：改用阀芯阀杆整体件或焊接阀芯，将连接件连接牢固，消除振动因素。
2.4.2阀振动。产生原因：由于密封填料的粘、漏作用；旁路没有调好；定位器增益太高；支撑不好，有振动源。消除方法：滑润填料并调整，重新调整旁路，选用低增益型定位器，将阀支撑牢固避开振动源。
结束语
在化工生产过程中多数现场仪表故障原因出现在与被测量介质相接触的传感器和调节阀上，这类故障约占60%以上。在生产实践中，一旦摸清了现场仪表故障的规律性，就能配合工艺快速准确地判明故障原因，排除故障，确保控制系统稳定运行，防患于未然。
（作者单位：吉化集团吉林市锦江化工厂）