【摘 要】在氧化鋁生產(chǎn)工藝中，依靠渦街流量計(jì)對(duì)物料的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，渦街流量計(jì)作為控制回路的重要環(huán)節(jié)，對(duì)物料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行有重要意義。通過(guò)對(duì)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥這兩種常見(jiàn)閥門(mén)的應(yīng)用分析，重點(diǎn)介紹這兩類(lèi)閥門(mén)的工作原理、選型及故障處理，為行業(yè)內(nèi)的渦街流量計(jì)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(jì)按調(diào)節(jié)形式可分為氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩類(lèi)。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(kāi)和拋物線。渦街流量計(jì)門(mén)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(qiáng)腐蝕性，對(duì)渦街流量計(jì)的性能影響很大，極易造成閥門(mén)調(diào)節(jié)出現(xiàn)卡頓、抱死等情況，因此無(wú)法及時(shí)、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(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)開(kāi)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(jì)工作原理
1.氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)化技術(shù)工程中接受控制信息并對(duì)受控對(duì)象施加控制作用的裝置。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常由氣動(dòng)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(dòng)力，接受來(lái)自遠(yuǎn)程的控制信號(hào)（0～10mA或4～20mA DC）作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并借助于電氣閥門(mén)定位器去驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，使得閥門(mén)呈線性或等百分流量特性做調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而達(dá)到對(duì)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(dòng)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(dòng)作形式分氣開(kāi)型和氣關(guān)型兩種。
2.常見(jiàn)渦街流量計(jì)特點(diǎn)分析
（1）氣動(dòng)蝶閥的特點(diǎn) 氣動(dòng)蝶閥是根據(jù)旋轉(zhuǎn)閥桿同時(shí)帶動(dòng)蝶板轉(zhuǎn)動(dòng)的一種閥門(mén)，目前市場(chǎng)上使用較多的為偏心旋轉(zhuǎn)蝶閥，主要依靠旋轉(zhuǎn)蝶板來(lái)做流量的控制。
氣動(dòng)蝶閥有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小。由于結(jié)構(gòu)緊湊，長(zhǎng)度短，體積小，重量輕。因此制造成本低，用于制作大口徑閥門(mén)，適合在大口徑的管路上安裝使用。
2）流體阻力小，全開(kāi)時(shí)，閥座通道的有效流通面積較大，因而流體阻力小。可在生產(chǎn)控制需求大流通量的場(chǎng)所使用。
3）起閉方便迅速，調(diào)節(jié)性能好，可以分級(jí)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(jì)。適于高溫高壓的場(chǎng)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(lái)達(dá)到密封效果。適用于閥座泄漏等級(jí)高的場(chǎng)所。
6）蝶板的運(yùn)動(dòng)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(dòng)開(kāi)關(guān)球閥的特點(diǎn) 氣動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥的起閉是接受遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，通過(guò)電磁閥的得失電來(lái)控制氣路的切換，使得氣動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)閥體順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，閥桿轉(zhuǎn)遞的力驅(qū)動(dòng)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(shí)，在進(jìn)、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而關(guān)閉閥門(mén)，截?cái)嘟橘|(zhì)的流動(dòng)；當(dāng)球閥回轉(zhuǎn)90°時(shí)，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(kāi)起閥門(mén)。
氣動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
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(méi)有流阻。
2）球閥流體阻力小，無(wú)振動(dòng)，噪聲小。
3）緊密可靠，有兩個(gè)密封面，密封面材料可使用各種塑料，密封性好。能實(shí)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(kāi)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(chǎng)所安裝使用。
5）球閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，密封圈一般都是活動(dòng)的，拆卸更換比較方便。
6）球閥密封性能好。在全開(kāi)或全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過(guò)時(shí)，不會(huì)引起閥門(mén)密封面的侵蝕損壞。
7）球閥在起閉的過(guò)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(jì)門(mén)的選型依據(jù)
渦街流量計(jì)門(mén)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(jì)門(mén)的主要使用性能和使用的范圍，它包括閥門(mén)的類(lèi)別（調(diào)節(jié)型、開(kāi)關(guān)型）的選擇、產(chǎn)品類(lèi)型（蝶閥、球閥等）的選擇、閥門(mén)主要零件的材料要求以及閥門(mén)的流量特性等。結(jié)構(gòu)特性規(guī)定了渦街流量計(jì)門(mén)的安裝、維修、保養(yǎng)的方法，它包含渦街流量計(jì)門(mén)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)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(jì)的選型有以下幾個(gè)依據(jù)：
1）明確渦街流量計(jì)門(mén)在流程中的主要作用，確定生產(chǎn)工藝條件：介質(zhì)類(lèi)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(jì)門(mén)的連接管道的公稱(chēng)通徑和連接方式。
3）確定渦街流量計(jì)門(mén)的種類(lèi)：調(diào)節(jié)型、開(kāi)關(guān)型等。
4）確定渦街流量計(jì)門(mén)的型式：球閥、蝶閥、單座閥和套筒閥等。
5）確定渦街流量計(jì)門(mén)的參數(shù)：動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單雙作用形式、故障時(shí)閥門(mén)的起閉狀態(tài)、#大和#小流量要求、正常流動(dòng)的壓降、關(guān)閉時(shí)的壓力降、閥門(mén)的#大和#小進(jìn)口壓力、流量特性、密封等級(jí)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(mén)的材質(zhì)。
四、渦街流量計(jì)門(mén)故障實(shí)例分析
渦街流量計(jì)在正常運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)各種故障，總體上分為三大類(lèi)，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)故障和閥門(mén)附件（定位器、電磁閥等）的故障。在處理故障時(shí)，要從這三類(lèi)故障著手，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的故障現(xiàn)象觀察與邏輯分析判斷，逐個(gè)排除，判斷出屬于哪一大類(lèi)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(shí)例：東海氧化鋁公司蒸發(fā)車(chē)間Ⅰ效蒸發(fā)器液位值在DCS系統(tǒng)中設(shè)定在60%自動(dòng)調(diào)整，工藝操作人員發(fā)現(xiàn)液位出現(xiàn)上漲的趨勢(shì)，立即解除了自動(dòng)控制，改為手動(dòng)操作，加大Ⅰ效蒸發(fā)器到Ⅰ級(jí)自閃蒸發(fā)器的渦街流量計(jì)的開(kāi)度，但液位仍繼續(xù)上漲，渦街流量計(jì)門(mén)不動(dòng)作。故障檢查分析：檢查現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)用萬(wàn)用表測(cè)量電氣定位器的信號(hào)回路一切正常，能接收到來(lái)自DCS的控制信號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)高減壓閥的壓力，手動(dòng)控制定位器開(kāi)起閥門(mén)，閥門(mén)開(kāi)起緩慢，氣動(dòng)執(zhí)行器明顯動(dòng)力輸出不足，該渦街流量計(jì)屬于氣開(kāi)閥門(mén)，對(duì)氣路開(kāi)始檢查，通過(guò)眼觀、耳聽(tīng)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(kāi)裂（見(jiàn)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(shí)例：東海氧化鋁溶出車(chē)間蒸汽冷凝水LCV101氣動(dòng)單座閥門(mén)，工藝操作人員反應(yīng)在30%～100%閥門(mén)動(dòng)作正常，在對(duì)該閥門(mén)全關(guān)的操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)冷凝水罐的液位無(wú)上漲趨勢(shì)，閥門(mén)無(wú)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(jì)，現(xiàn)場(chǎng)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(mén)無(wú)法執(zhí)行全關(guān)的動(dòng)作。取出異物，后將閥芯與套筒分開(kāi)，對(duì)其研磨處理，回裝調(diào)節(jié)閥，該閥正常運(yùn)行。
3.渦街流量計(jì)附件（定位器）故障
實(shí)例：東海氧化鋁溶出車(chē)間母液流量計(jì)FT101異常波動(dòng)，工藝操作人員手動(dòng)和自動(dòng)操作渦街流量計(jì)門(mén)FCV101均振蕩。故障檢查分析：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回路輸出電流，DCS卡件輸出電流穩(wěn)定，檢查氣源信號(hào)輸出穩(wěn)定，定位器輸出氣信號(hào)不穩(wěn)定，判斷結(jié)果為定位器的放大器故障。更換一臺(tái)新定位器，自檢結(jié)束后閥門(mén)控制正常。
五、結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)工業(yè)“智能制造”的深度推動(dòng)，自動(dòng)化儀器儀表在制造業(yè)中勢(shì)必會(huì)廣泛應(yīng)用。渦街流量計(jì)門(mén)作為自動(dòng)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(jì)門(mén)，對(duì)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(dòng)化能力，從而大大提高生產(chǎn)效率。
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