利用阀门诊断，提高阀门检修工作准确性，降低维修成本

姜宜凯

中国石油四川石化有限责任公司 四川彭州 611930

摘要：由于控制阀动作频率高，其故障率也相对较高，经常性导致非计划停车。因此急需一种手段能够对阀门的健康状态进行直接、有效的分析和判断。通过阀门诊断技术提前定位工艺系统中运行不正常的阀门，或者性能开始退化/恶化的阀门，并提供恶化的原因分析，为预测性维护提供数据支持，提高阀门检修工作的准确性，降低维修成本。

关键词：阀门诊断；检修工作；维修成本

一、FISHER阀门诊断技术

（一）概述

控制阀投入使用时，一般通过法兰连接或者焊接在工艺管道的不同位置。工艺系统正常运行过程中，通过现场观察控制阀的运行状态很难获得有效的运行状态信息。从而难以对控制阀可能出现的问题进行预判。当控制阀控制效果发生异常时，如果不能对阀门进行在线或离线拆解，也很难获得有效的诊断信息。为了解决此问题，FISHER推出了FIELDVUETM智能定位器。智能定位器中的高级诊断功能可以协助用户在ValveLinkTM软件中实时监测阀门、执行机构以及定位器三位一体的健康状态。用户可以最大程度的减少控制阀离线维修时间和非计划停车，做到精准维修，降低维修成本，同时提高工艺系统的正常运行时间和效率。

（二）阀门诊断所需的硬件和软件

要实现阀门诊断，需要具有诊断功能的Fisher数字定位器和强大数据分析能力的诊断软件Valvelink。

为获得更多的诊断数据来源，FISHER智能数字定位器标配内置有 6个传感器：1 个进气压力传感器，2 个输气压力传感器，1 个阀门行程位置传感器，1 个温度传感器，1个小回路传感器。

通过传感器获得阀门的运动参数，经过PCB的逻辑分析，再配合Valvelink阀门诊断软件实现阀门的故障诊断。

为满足不同诊断的需求，FISHER智能数字定位器分为6个诊断等级：

AC 级：（无HART 通信，自校准，无诊断功能）；

HC 级（HART 通信，具有基本诊断功能）；

AD 级（HART 通信，先进诊断，具有离线诊断功能）；

PD 级（HART 通信，性能诊断，具有离线/在线诊断功能）；

SIS 级（HART 通信，安全型，具有离线/在线诊断和部分行程测试功能）；

ODV 级（HART 通信，最优化，具有离线/在线诊断和部分行程测试功能）。

（三）阀门诊断技术

在工厂的控制系统回路中，控制阀用于自动控制系统中流体的流量，从而实现自动调节生产过程中有关工艺变量的作用。控制阀可补偿被控对象的非线性特性，其控制精度和健康状况直接影响到生产过程的稳定运行。为了提高控制阀的控制精度和控制性能，并满足智能化控制的需求，FISHER控制阀从1994年推出了世界上第一台智能定位器FIELDVUETM DVC5000智能数字定位器。此后的DVC（数字智能定位器）系列产品在此基础上进行了大量的技术革新。在实现阀门高效稳定控制的基础上，通过定位器丰富多样的传感器采集阀门工作现场的状态信息，同时根据FISHER丰富的阀门设计和使用经验将现场数据通过ValveLinkTM软件展现给用户。ValveLinkTM在线监控阀门运行状态的界面包含驱动信号、位移反馈和设定值的对比、气源压力和执行机构供气压力。

通过阀门运行状态参数的监控，结合出厂时预置在定位器里的阀门信息，ValveLinkTM软件即可进行多种高级性能诊断来分析阀门不同组件可能存在的隐患或失效。目前软件中的性能诊断测试及其作用主要包括：

（1）供气压力诊断

通过供气压力的诊断分析，可以获知执行机构供气压力是否满足使用要求，同时可以监测并定量分析阀门在大位移运动时执行机构瞬间供气压力下降程度，从而有助于确定供气管线流量是否足够。

（2）继电器调整诊断（针对气缸类执行机构）

该功能可以实时监测双作用执行机构上下缸体的交叉压力。同时也有助于合理的设置大容积执行机构交叉压力。过小的交叉压力会导致执行机构刚度变差，阀杆和阀芯组件在流体力的作用下，容易产生不正常振动，导致阀芯位置难以稳定。过大的交叉压力会导致上下缸体内压力接近供气压力，从而使得活塞上下受力非常接近，弹簧力将起主导作用，执行器将移向弹簧失效位置。

（3）电气转换器I/P和继电器完整性诊断

该诊断功能可以及时发现电气转换器和放大器内部部件的问题。比如电气转换器的喷嘴是否有堵塞，密封膜片是否失效，O型圈是否失效，以及I/P校准漂移。这种诊断有助于发现供给空气的污染和温度过高引起的问题。

（4）行程偏差诊断

该诊断功能主要用来监测执行机构压力以及行程反馈和设定点的差别。诊断结果有助于发现控制阀内件粘连或磨损导致阀门不能正常关闭，或有内漏发生，或行程校准的漂移。

（

5）空气流量诊断

该诊断功能主要测量通过控制阀组件内的空气流量。借助定位器中的多个传感器，可以检测来自DVC的正压（供给）和负压（排气）。这种诊断不仅能检测执行机构和相关供气管道的泄露，而且对于气缸活塞类执行机构，空气流量诊断能有效探测活塞密封泄露或O型圈的损坏。

（6）一键扫描

该功能可以自动执行所有的高级性能诊断测试并提供分析结果，可以帮助用户判断定位器本身的健康问题，同时给予维护建议。

（7）阀门摩擦力分析

该诊断功能可以在线分析阀门的摩擦力和死区，从而有助于发现填料摩擦力是否发生变化。填料磨损严重会导致摩擦力变小，从而有泄露的风险。阀芯密封环如有磨损或粘连，也会导致摩擦力变化。死区发生变化会严重影响阀门整体的控制性能，响应速度可能变慢。

二、阀门诊断的现场应用

（一）阀门诊断的现场应用

2018年3-6月，对部分装置的检修的阀门进行诊断，诊断数量如下：

（二）阀门诊断的结果

经过本次阀门诊断，对阀门的整体状态进行了“摸底”，之前未发现的调节阀隐藏的问题，存在的风险得以被全面统计出来并量化：

发现的问题主要包括以下：

• 阀内件冲刷、异物卡涩从而导致阀门内漏、动作不畅；

• 阀门处于高频动作状态，填料、密封件磨损严重存在泄露风险，膜片存在破裂风险；

• 填料摩擦力不足，存在外漏风险；

• 填料预紧力太大，导致阀门动作不灵敏，无法精准控制；

• 定位器断电次数异常，可能存在接线盒腐蚀情况；

• 阀门控制精度差，定位器需要重新进行设置和行程校验等；

根据以上阀门诊断结果，及时对这些未发现的问题的阀门进行处理，有针对性的进行备件购买和人员安排，可有效的防止了问题的发生。

三、阀门诊断的意义

通过阀门诊断，以及阀门诊断的大数据分析，我们可以发现阀门问题的发展趋势。阀门诊断为预测性维护提供强大的数据支持。提前预判调节阀在生产运行中存在的故障风险，日常维护中根据预判故障采取措施进行处理，避免出现紧急停车的情况，给安全、环保运行生产带来保障。

通过阀门诊断的分析以及现场情况判断，工作人员及检维修人员就有清晰明了的阀门分析，详细的阀门运行参数记录，同时可以有针对性的制定出合理的检维修建议。用户也可以获得深入全面的阀门诊断报告，从而对维护工作带来大量的积极影响。