【摘 要】在氧化鋁生產(chǎn)工藝中，依靠渦街流量計對物料的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，渦街流量計作為控制回路的重要環(huán)節(jié)，對物料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行有重要意義。通過對氣動開關(guān)閥和氣動調(diào)節(jié)閥這兩種常見閥門的應(yīng)用分析，重點介紹這兩類閥門的工作原理、選型及故障處理，為行業(yè)內(nèi)的渦街流量計的選型安裝與故障維修提供一定的參考。
一、前言
渦街流量計按調(diào)節(jié)形式可分為氣動開關(guān)閥和氣動調(diào)節(jié)閥兩類。按閥體結(jié)構(gòu)形式又分為蝶閥、球閥、套筒和單座閥等；按流量特性可分為線性、快開和拋物線。渦街流量計門的選型需要根據(jù)物料的特性及系統(tǒng)控制的要求選擇。在氧化鋁生產(chǎn)工藝中，管路中流通的是堿性鋁礬土料漿，物料易結(jié)疤，且具有強腐蝕性，對渦街流量計的性能影響很大，極易造成閥門調(diào)節(jié)出現(xiàn)卡頓、抱死等情況，因此無法及時、準(zhǔn)確地調(diào)整流量，嚴(yán)重影響工藝流程生產(chǎn)控制的穩(wěn)定性。為更好地改善這一狀況，對氣動調(diào)節(jié)閥和氣動開關(guān)閥工作原理與故障剖析，便于找到更合理的選型應(yīng)用及更便捷的故障維修方法。
二、渦街流量計工作原理
1.氣動調(diào)節(jié)閥的工作原理
氣動調(diào)節(jié)閥是自動化技術(shù)工程中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。氣動調(diào)節(jié)閥通常由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接安裝調(diào)試組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)以氣源作為動力，接受來自遠(yuǎn)程的控制信號（0～10mA或4～20mA DC）作為驅(qū)動信號，并借助于電氣閥門定位器去驅(qū)動閥門，使得閥門呈線性或等百分流量特性做調(diào)節(jié)動作，從而達(dá)到對管道介質(zhì)的流量、壓力和溫度等各種工藝參數(shù)的比例式調(diào)節(jié)。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為單作用式和雙作用式兩種，根據(jù)動作形式分氣開型和氣關(guān)型兩種。
2.常見渦街流量計特點分析
（1）氣動蝶閥的特點 氣動蝶閥是根據(jù)旋轉(zhuǎn)閥桿同時帶動蝶板轉(zhuǎn)動的一種閥門，目前市場上使用較多的為偏心旋轉(zhuǎn)蝶閥，主要依靠旋轉(zhuǎn)蝶板來做流量的控制。
氣動蝶閥有以下幾個特點：
1）結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小。由于結(jié)構(gòu)緊湊，長度短，體積小，重量輕。因此制造成本低，用于制作大口徑閥門，適合在大口徑的管路上安裝使用。
2）流體阻力小，全開時，閥座通道的有效流通面積較大，因而流體阻力小�？稍谏a(chǎn)控制需求大流通量的場所使用。
3）起閉方便迅速，調(diào)節(jié)性能好，可以分級控制流量。適用于燃?xì)夤苈坊蛘唢L(fēng)管的流量調(diào)節(jié)。
4）起閉力矩較小，多偏心的結(jié)構(gòu)設(shè)計。適于高溫高壓的場所使用。
5）密封性能好，采用扭力密封，三偏心蝶閥的密封依靠閥座的密封面來達(dá)到密封效果。適用于閥座泄漏等級高的場所。
6）蝶板的運動帶有擦拭性，可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)，也可用于粉狀和顆粒狀介質(zhì)。
（2）氣動開關(guān)球閥的特點 氣動開關(guān)球閥的起閉是接受遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的開關(guān)信號，通過電磁閥的得失電來控制氣路的切換，使得氣動執(zhí)行器驅(qū)動閥體順時針和逆時針轉(zhuǎn)動，閥桿轉(zhuǎn)遞的力驅(qū)動圓形通道內(nèi)的球體繞垂直于通道的軸線旋轉(zhuǎn)，當(dāng)球閥旋轉(zhuǎn)90°時，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而關(guān)閉閥門，截斷介質(zhì)的流動；當(dāng)球閥回轉(zhuǎn)90°時，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球口，基本不存在流阻力，從而開起閥門。
氣動開關(guān)球閥有以下幾個特點：
1）球閥不受安裝方向的限制，介質(zhì)的流向可任意。流體阻力小，全通徑的球閥基本沒有流阻。
2）球閥流體阻力小，無振動，噪聲小。
3）緊密可靠，有兩個密封面，密封面材料可使用各種塑料，密封性好。能實現(xiàn)完全密封，可在真空系統(tǒng)中使用。
4）球閥適用于頻繁操作，其起閉迅速、輕便，從全開到全關(guān)只要旋轉(zhuǎn)90°，便于遠(yuǎn)距離的控制，可在需要緊急快速切斷的場所安裝使用。
5）球閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封圈一般都是活動的，拆卸更換比較方便。
6）球閥密封性能好。在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕損壞。
7）球閥在起閉的過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)。
三、渦街流量計門的選型依據(jù)
渦街流量計門的特性一般有兩種：使用特性和結(jié)構(gòu)特性。使用特性規(guī)定了該渦街流量計門的主要使用性能和使用的范圍，它包括閥門的類別（調(diào)節(jié)型、開關(guān)型）的選擇、產(chǎn)品類型（蝶閥、球閥等）的選擇、閥門主要零件的材料要求以及閥門的流量特性等。結(jié)構(gòu)特性規(guī)定了渦街流量計門的安裝、維修、保養(yǎng)的方法，它包含渦街流量計門的結(jié)構(gòu)長度和總體高度、與管道的連接形式（螺紋連接、法蘭連接和焊接端連接）以及密封面的形式（堆焊、噴焊）。
渦街流量計的選型有以下幾個依據(jù)：
1）明確渦街流量計門在流程中的主要作用，確定生產(chǎn)工藝條件：介質(zhì)類型（腐蝕性能：是否含有固體顆粒，介質(zhì)是否含有有毒有害物質(zhì)，是否是屬于易燃、易爆介質(zhì)以及介質(zhì)的雷諾系數(shù)大�。�、工作壓力和工作溫度等。
2）確定渦街流量計門的連接管道的公稱通徑和連接方式。
3）確定渦街流量計門的種類：調(diào)節(jié)型、開關(guān)型等。
4）確定渦街流量計門的型式：球閥、蝶閥、單座閥和套筒閥等。
5）確定渦街流量計門的參數(shù)：動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單雙作用形式、故障時閥門的起閉狀態(tài)、#大和#小流量要求、正常流動的壓降、關(guān)閉時的壓力降、閥門的#大和#小進(jìn)口壓力、流量特性、密封等級以及排放能力等。
6）根據(jù)生產(chǎn)管路輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等參數(shù)確定閥門的材質(zhì)。
四、渦街流量計門故障實例分析
渦街流量計在正常運行過程中出現(xiàn)各種故障，總體上分為三大類，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)故障和閥門附件（定位器、電磁閥等）的故障。在處理故障時，要從這三類故障著手，通過現(xiàn)場的故障現(xiàn)象觀察與邏輯分析判斷，逐個排除，判斷出屬于哪一大類故障，再順著這
一方向進(jìn)行檢查處理。
1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片故障
實例：東海氧化鋁公司蒸發(fā)車間Ⅰ效蒸發(fā)器液位值在DCS系統(tǒng)中設(shè)定在60%自動調(diào)整，工藝操作人員發(fā)現(xiàn)液位出現(xiàn)上漲的趨勢，立即解除了自動控制，改為手動操作，加大Ⅰ效蒸發(fā)器到Ⅰ級自閃蒸發(fā)器的渦街流量計的開度，但液位仍繼續(xù)上漲，渦街流量計門不動作。故障檢查分析：檢查現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的氣源部分，觀察氣源壓力表，發(fā)現(xiàn)氣源壓力偏低，現(xiàn)場用萬用表測量電氣定位器的信號回路一切正常，能接收到來自DCS的控制信號。現(xiàn)場調(diào)高減壓閥的壓力，手動控制定位器開起閥門，閥門開起緩慢，氣動執(zhí)行器明顯動力輸出不足，該渦街流量計屬于氣開閥門，對氣路開始檢查，通過眼觀、耳聽和手摸，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的膜頭有多處漏氣現(xiàn)象，為進(jìn)一步檢查，與工藝操作人員配合，停機(jī)拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)膜片多處老化開裂（見圖1）。替換掉膜片，調(diào)節(jié)閥恢復(fù)正常。
2.調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)異物卡閥故障
實例：東海氧化鋁溶出車間蒸汽冷凝水LCV101氣動單座閥門，工藝操作人員反應(yīng)在30%～100%閥門動作正常，在對該閥門全關(guān)的操作時，發(fā)現(xiàn)冷凝水罐的液位無上漲趨勢，閥門無法全關(guān)。
故障檢查分析：確認(rèn)工藝條件允許后，切換至手輪操作，嘗試使用手輪關(guān)閉該渦街流量計，現(xiàn)場清晰地感受到金屬碰撞，懷疑是閥內(nèi)存有異物，將該閥從法蘭處解體，發(fā)現(xiàn)閥芯與套筒之間有焊條卡住，導(dǎo)致閥門無法執(zhí)行全關(guān)的動作。取出異物，后將閥芯與套筒分開，對其研磨處理，回裝調(diào)節(jié)閥，該閥正常運行。
3.渦街流量計附件（定位器）故障
實例：東海氧化鋁溶出車間母液流量計FT101異常波動，工藝操作人員手動和自動操作渦街流量計門FCV101均振蕩。故障檢查分析：現(xiàn)場測量回路輸出電流，DCS卡件輸出電流穩(wěn)定，檢查氣源信號輸出穩(wěn)定，定位器輸出氣信號不穩(wěn)定，判斷結(jié)果為定位器的放大器故障。更換一臺新定位器，自檢結(jié)束后閥門控制正常。
五、結(jié)語
隨著我國工業(yè)“智能制造”的深度推動，自動化儀器儀表在制造業(yè)中勢必會廣泛應(yīng)用。渦街流量計門作為自動化生產(chǎn)工藝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分，如何選擇適用的渦街流量計門，對工藝生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)的調(diào)節(jié)控制起著至關(guān)重要的作用，合理的選型與快速的維修能夠優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升自動化能力，從而大大提高生產(chǎn)效率。
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