库顶切换阀控制原理及实际应用中故障分析

摘要 本文阐述了库顶切换阀结构原理、远程控制原理，对库顶切换阀在调试和日常使用中出现的故障现象进行分析和处理。

关键词 库顶切换阀；原理；故障分析

中图分类号TH18 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）44-0153-02

库顶切换阀安装在煤气化灰库料仓顶部，三套灰库共12台，作为输送管线料仓间切换之用，具有切换方便，密封性好，占地空间小的优点，是气力输送系统中重要的部件。该阀门是由就地PLC（可编程逻辑控制器）和远程DCS（集中管理分散控制系统）联合实现自动控制，由DCS发出（干接点）开关指令控制切换阀开关。库顶切换阀安装在室外，位置较高且常年暴露在大气中，相对在室内的阀门，分析出该阀门的故障原因及处理方案，可减少仪表故障判断时间同时在最短时间内处理好仪表故障，保障灰库输送管线料仓间切换正常进行，从而保障煤气化输灰管线向灰库切换排灰正常进行。

1库顶切换阀结构原理及特点

1）球形库顶切换阀，采用球形结构。旋转灵活，到位准确，密封效果好。独特的结构可有效减少磨损；

2）阀门采用冲气式密封圈，阀门启闭时，阀芯与密封圈之间无接触，当阀门切换完成后，密封圈充气实现弹性变形进行密封。可有效减少阀板的磨损；

3）阀门设有到位开关，并可将开关信号送入PLC和DCS，在DCS操作界面上可以看出阀门的开关状态，方便操作员进行远程控制；密封圈具有检测压力开关，可检测密封圈是否失效破损。该阀采用气动气缸驱动，切换方便迅速；

4）阀门的安装和拆卸相对而言极为简单，仅为法兰盘的安装和拆卸；

5）库顶切换阀可以进行半圆周方向切换。其内部阀芯管道为球形，在球形阀芯的上开有3个相互连通的对应管径的圆孔。

2库顶切换阀远程控制原理

库顶切换阀是由就地PLC和远程DCS联合实现自动控制，由DCS发出（干接点）开关指令控制切换阀开关。

1） 当DCS发出关指令，PLC接到DCS发出关（常开）信号。PLC程序开始运行。PLC发出控制指令；

（1）控制气囊的两位三通电磁阀失电。气囊开始排气。当压力低于压力开关设定值时（压力开关处于长闭状态），压力开关向PLC发出压力低信号；

（2） PLC得到压力开关压力低信号。PLC延时10s，PLC发出指令信号。使控制气动执行机构的两位五通电磁阀得电。阀芯开使旋转，旋转到位后，PLC得到关到位信号。同时送到DCS远程显示阀门关到位；

（3） PLC得到关到位信号后。PLC延时10s，发出指令信号。控制气囊的两位三电磁阀得电。压力开关大于设定值，向PLC发出压力高信号。

2） 当DCS发出开指令时，PLC收到DCS发出开（常闭）信号。PLC程序开始运行。PLC发出控制指令：

（1）控制气囊的两位三通电电磁阀矢电。气囊开始排气。当压力低于压力开关设定值时（压力开关处于长闭状态），压力开关向PLC发出压力低信号。

（2） PLC得到压力开关压力低信号。PLC延时10s，PLC发出指令信号。使控制气动指行机构的两位五通电磁阀得电。阀芯开使旋转，旋转到位后，PLC得到开到位信号。同时送到DCS远程显示阀门开到位。

（3） PLC得到开到位信号后。PLC延时10s，发出指令信号。控制气囊的两位三通电磁阀得电。压力开关大于设定值，向PLC发出压力高信号。

3 常见故障分析

3.1 接线整体错位

库顶切换阀由就地PLC远程DCS联合控制，在所有相关线路全部接好，初步送电调试完成后，与工艺人员共同核对现场阀门动作状态，发现DCS远程操作后，库顶切换阀动作与料仓切换管线不对应。出现问题后对此种故障原因进行分析：仪表施工单位在接线过程中，工艺管线阀门位置没有与工艺管道对应上，造成阀门位置接线整体错位。

对库顶切换阀就地PLC与远程DCS线路核查，在远程DCS控制柜内调整线路，使库顶切换阀线路与料仓切换管线对应。

3.2 库顶切换阀的两位五通电磁阀，气囊阀两位三通电磁阀故障

电磁阀的故障将直接影响到切换阀的动作，常见的故障有电磁阀不动作，主要原因有：电磁阀接线头松动或线头脱落，电磁阀不得电，可紧固线头；电磁阀线圈烧坏，原因有线圈受潮，引起绝缘不好而漏磁，造成线圈内电流过大而烧毁，可拆下电磁阀的接线，用万用表测量，如果开路，则电磁阀烧坏；电磁阀卡住；漏气。 电磁阀出现故障后，选择时机对电磁阀进行更换。

3.3 DCS盘后、PLC就地控制柜、现场阀门接线端子松动脱开，库顶切换阀整个控制中任何一个接线端子松动都会引起阀门故障

可采用排除法查出接线松动端子处，先切断气囊阀两位三通电磁阀保险端子在PLC就地控制柜模拟DCS无源接点闭合信号，观察切换阀动作是否完全正常，如正常，可判断DCS输出端接线端子故障;如不正常，在就地PLC控制柜与现场切换阀之间查找故障原因。

3.4气源故障

现场切换阀两位五通电磁阀气源入口、出口、气囊阀两位三通电磁阀气源入口、出口、气源管、活塞式执行机构等，只要在供气环节有气源断开或泄露，都会引起切换阀不能正常切换。处理漏气环节。

3.5压力开关故障

当气囊阀达到压力上限，压力开关会发出断开信号，送至PLC进行程序判断，当气囊阀达到压力下限，压力开关会发出闭合信号，送至PLC进行程序判断。压力开关故障会直接导致PLC程序无法往下运行，切换阀无法正常工作。对压力开关进行更换处理。

3.6气囊阀密封圈漏气

密封圈漏气后，压力开关始终检测不到压力高信号，无法发出断开信号，气囊阀密封圈漏气也会直接导致PLC程序无法往下运行，切换阀无法正常工作。更换破损的气囊阀密封圈。

3.7 PLC程序故障

PLC程序异常会引起切换阀无法正常工作，PLC程序较稳定，此故障很少出现。

3.8 双动作执行机构故障

双动作执行机构故障有转动部位卡住、气缸漏气等，主要方法是更换气缸部分执行机构。

3.9 阀门本体故障

现在阀芯漏气和卡住现象，要停止切换阀运行进行处理。

4结论

切换阀切换正常是煤气化灰库设备安全生产的重要保障。因此，对灰库管线切换阀的运行状况，不断探索和改进故障处理方法。针对库顶切换阀门出现问题的不同情况，要通过准确判断和分析，采取有效处理步骤。

参考文献

[1]乐嘉谦，王立奉.化工仪表维修工[M].北京：化学工业出版社，2004：272-273.

[2]历玉鸣.化工仪表及自动化[M].4版.北京：化学工业出版社，2010：242-243.