全密度聚乙烯装置反应器温控调温水阀的改造

张 燕

（中国石油大庆石化公司塑料厂，黑龙江 大庆 163714）

关键字：调温水阀；智能定位器；硬件配置；管线震动

调温水阀是某全密度聚乙烯装置的核心控制部分，直接影响反应器的温度控制，但在装置运行过程中因其特殊工艺特点存在其附近设备及管线震动问题，多次造成调温水阀定位器故障导致装置停车事故，此问题长期困扰装置的稳定运行，同时带来巨大经济损失。

文中阐述了在解决调温水阀故障隐患的改造过程中，使用Azbil 公司的AVP3000 Alphaplus AVP202 型智能阀门定位器对原MASONEILAN 公司控制阀进行改造，AVP202 其分体式结构独立安装于阀门外部，可以在高震动工况中稳定控制调节阀，并配备阀门故障自诊断系统，保证了阀门的平稳运行，解决了装置运行瓶颈［1］。

1 调温水阀改造设计

1.1 故障描述及分析

该全密度聚乙烯装置多次出现调温水流量波动，导致反应器温度波动，最终造成装置I 型终止停车。技术人员现场确认发现调温水阀故障状态关闭，定位器上报出“FAILSAFE”故障保护信息［2］。

在原因分析过程中，技术人员通过2种手段进行处理：

（1）使用EMERSON/HART 475 手操器读取该设备故障信息,显示为定位器位置传感器故障。

（2）将阀门定位器拆除进行离线验证分析。在离线验证过程中，借助ValVue Lite 故障诊断软件基于HART 协议读取故障定位器设备信息并分别对定位器不同条件进行满足条件报警验证。

C 列代表当前报警状态，H 列代表历史报警状态，见图1。

根据ValVue Lite 故障诊断软件对以上测试报警状态逐项进行验证，并将验证情况进行统计分析，见表1。

按照验证情况分析此定位器故障是由位置传感器故障引起，继续拆检位置传感器内部结构，发现该传感器内部滑线电阻存在机械触点，在高震动环境下可导致触点脱离。在离线验证中模拟了位置传感器滑线电阻触点脱离时的情况，在定位器液晶显示屏上打出“FAILSAFE”故障保护信息，阀门进入失效保护模式，调温水阀门关闭，与现场故障现象完全相同。

通过现场手抄器信息和离线验证分析，可以进一步验证调温水阀故障的原因是现场阀门定位器位置传感器因震动过大导致的滑线电阻器触点脱离故障。

图1 离线验证分析ValVue Lite软件报警画面

表1 离线报警验证统计分析

按照以上验证情况分析此定位器故障是由位置传感器故障引起，继续拆检位置传感器内部结构，发现该传感器内部滑线电阻存在机械触点，在高震动环境下可导致触点脱离。在离线验证中模拟了位置传感器滑线电阻触点脱离时的情况，在定位器液晶显示屏上打出“FAILSAFE”故障保护信息，阀门进入失效保护模式，调温水阀门关闭，与现场故障现象完全相同。

通过验证分析可确认调温水阀故障的原因是现场阀门定位器位置传感器因震动过大导致的滑线电阻器触点脱离故障。

1.2 改造设计思路

分析原调温水阀的故障是由于震动导致的阀门定位器故障，故障的主要现象为阀位传感器滑线电阻器故障［3］。因此本次改造思路为尽量避免震动对阀门定位器的影响，因此对原调温水阀进行改造：

（1）将阀门定位器与控制阀本体分离，阀门定位器与远程位置传感器之间采用铠装电缆连接，定位器和气动元件气源信号全部采用金属软管减震连接。

（2）阀位传感器由原来接触式的滑线电阻器改为涡流感应传感器，见图2。

（3）增加阀门故障监控系统并引入控制室DCS，随时监控阀门状态。

（4）现场增加震动监测探头，将信号引入DCS系统，随时监控震动状态，避免停车事故，见图3。

按照改造思路，对当前市场定位器进行筛选，最终选定azbil 公司的AVP3000 Alphaplus AVP202型智能阀门定位器对原调温水阀门进行改造［4］。

图2 调温水阀改造原理

图3 震动监测探头改造

1.3 AVP3000 Alphaplus AVP202定位器

AVP3000 Alphaplus AVP202 型智能阀门定位器的阀位传感器抗震能力可达10 G（5～2 000 Hz），是传统定位器的5倍，特别适用于处于强烈震动环境中的阀门。该定位器带HART 协议，便于通过HART通讯器在DCS中组态设置和维护，自诊断功能可随时检查定位器状态并在故障时发出报警［5］。

2 现场安装及调试

2.1 备件准备

改造需求材料见表2。

表2 改造需求材料

2.2 现场安装作业步骤

（1）拆除原有阀门定位器；

（2）在新基础立柱上安装AVP202定位器；

（3）双作用放大器接入定位器输出口；

（4）连接气源软管，放大器输出01 随着定位器信号增大而增大，放大器输出02 则是随着定位器信号增大而减小，用中间接头接通执行机构；

（5）放大器S端接入减压阀后端的辅助气源；

（6）气源输入端用中间接头连通减压阀输出；

（7）传感器电缆按色标接入定位器接线盒；

（8）在阀体上安装振动探头支架，将探头拧入支架，并接线。将信号引入控制室；

（9）在DCS上位机上组态并添加长趋势包；

（10）对振动回路进行联调，投用正常。

2.3 调试方案

（1）根据调节阀供气要求设定气源压力；

（2）调试加载18 mA电流信号；

（3）逆时针90°旋转定位器的调试旋钮进行自整定，开度到87.5%调试完成；

（4）通过275型HART通讯装置在中心控制室DCS上对阀门故障监测系统进行组态调试。

3 结束语

调温水阀改造后已稳定运行12 个月，未发生因震动导致定位器故障造成的装置停车事故，保证了装置平稳生产，创造了巨大的经济效益，同时为同类装置调温水阀抗震性能改造提供了参考。