脉冲阀的应用浅析

吴冬玲

(上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

上海石油化工股份有限公司1号高压聚乙烯聚合反应装置(1PE)始建于1976年，采用三菱油化-BASF超高压管式E法高压聚乙烯技术，聚合压力为280 MPa，聚合温度为310～340 ℃，是该公司压力等级最高、工艺设备要求最苛刻、安全危险性最大的工艺装置之一，其原始设计产能为30 kt/a，合计产能达60 kt/a；后在1985年增能改造后，合计生产能力提高到了73 kt/a。截至目前，该装置仍在运行，但部分设备存在一定的故障隐患，为有效降低故障风险、保护环境，需要加强预防性检维修，从而不断增强装置的产能和市场竞争力。

1 工艺流程

该装置工艺流程分为压缩、聚合、造粒、风送、包装5个生产工序，分为2条生产线，每条生产线上各有1台脉冲控制阀(RZV阀)，位于装置内聚合反应区。由于管式反应器长达1 172 m，乙烯的聚合反应是在内径为φ27 mm和φ34 mm的狭长管道中进行，随着反应的连续不间断进行，聚乙烯的粘壁现象逐渐增加，尤其是在长时间运转以后或生产低指数牌号时，粘壁现象会更加严重，在管式反应器夹套中采用0.6～1.0 MPa的加压过热水冷却除热。为了防止堵塞反应管路等事故的发生，采用了脉冲排料的方式，即在反应器的出口设置特殊结构的压力RZV阀，控制了聚合反应压力，减少了设备的疲劳损坏，也提高了反应器的传热效果。

2 脉冲阀简介

以该装置其中1台RZV阀为例，其控制回路主要由调节器、伺服放大器、伺服阀(MOGO阀)、油压装置、RZV阀、RZV阀差动线圈组成。RZV阀的工作原理： 向阀门内线圈输入正向脉冲信号，线圈产生磁通驱使动芯吸合而使阀门打开，当停止正向脉冲信号的输入时，动芯就释放，在弹簧力的作用下就回复到初始状态，这样，阀门就能在短时间内产生巨大冲力[1]，快速开关。

RZV阀主要通过独立安装在中心控制室机柜间的伺服放大器与现场伺服阀、RZV阀差动线圈组成一套伺服系统来控制与操作阀门的开关。伺服阀能把微小的电信号转换成大功率的液压能输出，具有体积小、结构紧凑、控制精度高、灵敏度高且响应速度快等特点，现场配套有独立阀门单元的油路系统，对油品的质量和清洁度要求较高[2]。伺服放大器则是高精度定位系统中的关键部分，可以通过位置、速度和力矩的三种方式进行控制，特别是速度控制发挥起到了关键作用[3]。

3 常见故障解析

该装置2条生产线涉及的2台RZV阀自投用以来，主要出现过的故障包括： 油压电磁阀动作不到位、线路腐蚀及伺服阀密封圈硬化开裂引起的阀门动作波动大，从而导致工艺生产控制不稳定而减产或停产。

3.1 油路电磁阀故障

在一次由于压缩机故障触发的停车中，手动触发SDA程序停动作，检查发现现场的RZV阀显示为全开状态，正常SDA程序触发后RZV阀应为全关位置。测量现场油路系统电磁阀的电压值，SOV1电磁阀无电压显示，SOV2电磁阀有电压值，强制推动电磁阀推杆后才听到了油路切换的声音，判断该次故障即为电磁阀卡塞引起。将电磁阀推杆还原到位之后，故障消失。

3.2 伺服阀密封圈故障

伺服阀油口的密封圈因长时间使用造成了变形硬化及开裂，从而引起了进出油的压力异常，致使装置生产发生了波动，甚至非计划停车事故，更换相应密封圈备件后投用正常，油压装置开启运行后检查无渗漏现象。

3.3 阀门行程故障

在事故检修过程中，拆除更换RZV阀油缸后，仪表技术人员在拆装复位现场阀门头部的差动线圈及纯铁棒时，存在的位置偏差影响了阀门关不死及行程范围不符的故障。通过调试数据记录显示信号为4 mA时脉冲阀仍存在3.5%左右的开度，信号从4 mA降低至零时，记录阀门动作行程变化为9.47～11.44 mm，仍存在2 mm左右的行程偏差，该阀信号范围在4～20 mA，对应的行程应为0～9 mm。重新拆卸线圈外部固定壳体，对阀杆后的反馈铁棒旋进2.5 mm左右的距离，并调整差动线圈的距离，重新找出零位，再通过反复调试，信号和行程数据一一对应，维持在正常范围内即判定阀门的运行状态良好，可正常投用。

4 检修维护

4.1 日常维护

为使RZV阀一直运行良好且有效降低因设备硬件故障或回路信号波动引起的生产意外波动或非计划停车的风险，保障工艺生产的安稳运行，在日常工作中，做好更加全面的检修维护显得更加重要[4]。

由于RZV阀行程非常短小，必须确保其动作的快速与准确[5]，因此要加强在日常运行过程中进行必要的预防性维护，包括现场阀门及中心控制室内控制器的巡检记录。当RZV阀备品备件更换后，或RZV阀的油缸活塞杆和阀芯连接的接头部分被拆除复位过后，以及一个检修周期后，都必须进行阀门的动作调试确认。同时还需检查内部伺服放大器指针的变化范围及信号接线是否牢固，调节器内嵌于辅操台面板，其接线在柜内，为不影响工艺生产操作，仅在停机状态下可进行接线的紧固检查及信号测试。

4.2 电磁阀及密封圈的检修

为消除电磁阀的故障隐患，必须加强有针对性的周期性预防维护，如红外测温并做好记录，检查接头接口及管线电缆的腐蚀和紧固情况，鉴于伺服阀密封圈已出现过开裂和变形故障，根据装置运行停机情况，制定了周期性的更换计划，运行周期一般为六个月以上。日常结合现场巡检，检查阀门外壳的密封漏油情况并记录2个进出油口压力表的数据变化以判断油路系统内部是否出现泄漏问题。同时，因为阀门安装位置较隐蔽，附近正好设置有热水排放口，会有蒸汽渗入RZV阀头部接线盒的风险，故针对运行环境的检查也必不可少。

4.3 差动线圈的检修调试

针对阀门行程动作出现故障时，差动线圈存在的位置偏差影响了阀门关不死及行程范围不符的故障。检修过程中，在拆除阀门的油缸本体，复位阀门油缸本体，复位铁芯、差动线圈时，要严格执行检修规程的规定，需注意仪表电源，同时注意现场油路系统开路及闭路的油压表数值，确保油路运作正常。

4.4 回路测试

检查阀门在行程内(9 mm±0.2 mm)的动作位置是否与伺服放大器输出的4～20 mA信号一一对应，同时检查记录阀门开度记录表的指针变化是否对应在0～100%。回路测试是对现场仪表回路组成的完整合理性、运行可靠性及信号传递满足实际需求并处理、调整及校正存在问题的一个过程，是将现场仪表与控制系统信号连接联校测试的重要过程[6]。通常，该阀所在回路的测试包括五个点，即量程的0，25%，50%，75%，100%[7]，因RZV阀的特殊性，以0.5 mA或1 mA为变化区间，进行全量程的小幅变化测试，分别记录阀门上行、下行两次动作过程中相应的变化数据。

5 结束语

因为该RZV阀自装置投运使用至今，不可避免会存在设备或辅件的老化直至无可替代，从而就要求必须做好对阀门日常运行的严格管控及监督，发现问题及时解决，逐步进行状态监测、隐患跟踪和故障经验的总结与教训，更加完善检修维护计划，确保满足装置日常生产的动作要求，保障工艺“安稳长满优”运行。