气动执行器运行的点检定修与风险防范

崔静艳 王小杰

（河南省中原大化集团有限责任公司，河南 濮阳457004）

大型连续性化工生产装置的稳定运行取决于流动介质的正确分配和控制。无论是对能量交换还是流量、液位等工艺参数的控制，通常都需要通过应用最为广泛的执行器完成[1]。然而，在许多系统中执行器所经受的工作条件如温度、压力、腐蚀、污染等都是高温、高压、易腐蚀、易结晶的恶劣环境。长此以往，就会造成执行器不动作或者误动作的情况，导致工艺参数调节难度加大，影响产品质量，严重的甚至造成安全事故。

1 气动执行器

执行器是工业自动化过程控制系统的重要组成环节，接收来自控制单元输出的控制信号，通过改变控制阀的流通面积，控制流入或流程被控对象的物料或者能量，实现对生产过程的自动控制[2]。

气动执行器有薄膜式和活塞式2种。气动执行器控制过程如图1所示。

图1 气动执行器控制过程Fig 1 Control process of pneumatic actuator

气动执行器就是以压缩空气为动力源，以20～100kPa气压信号为输入控制信号，借助于电气阀门定位器、电磁阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统如DCS的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。

2 运行风险分析

化工生产过程中，气动执行器长期处于高温、高压等环境中，容易造成填料泄漏等情况的发生；且气动执行器动作相对频繁，运行一段时间后执行机构与电气元件等的连接容易脱开，造成执行器不动作或者误动作；带有电磁阀的气动执行器很有可能由于电磁阀原因造成气动执行器动作异常，为正常生产带来隐患。

2.1 填料泄漏等常见风险

气动执行器的连接部件一般通过螺纹连接。环境温度高、压力高加上系统自身的震动等容易导致螺纹松动，其中填料的泄漏就是较为常见的一种。填料泄漏虽不会造成生产事故，但不利于延迟执行器的使用寿命。针对部件松动、阀体腐蚀、过滤器减压阀损坏、膜头泄漏等，某公司制定了点检定修制度。

点检定修就是按照一定的标准、一定周期、对设备规定的部位进行检查，以便早期发现设备故障隐患，及时加以修理调整，使设备保持其规定功能的设备管理方法。其执行器运行工况检查内容见表1。

根据仪表对生产的影响大小、重要程度对仪表进行分级管理，制定了点检标准及相应的考核办法。要求点检员每月5日前对包区所有仪表按照点检标准逐一全方位检查，对点检数据进行汇总分析，找出仪表存在的问题，然后采取“定时间、定责任人、定整改措施、定资金、定措施”的“五定”方法进行跟踪，将查出的仪表隐患进行彻底解决。点检定修制度能够及时发现仪表隐患，通过“五定”将隐患消灭于萌芽状态，做到仪表设备的预知检修、状态检修。

表1 执行器运行工况检查内容Tab 1 Examination contents of actuator operation班组：责任人： 检查日期： 年 月 日

2.2 执行机构与电气元件连接脱开

在化工自动控制系统中，为了实现执行器的准确定位常将气动执行器与电-气阀门定位器配套使用。定位器接收控制器的输出信号，产生与之成比例关系的输出信号来控制气动执行器。化工生产的特殊性，设备会由于震动而导致气动执行器与定位器连接部位脱开甚至阀杆脱开的状况。该公司为了吸取事故教训、做到事故的预知、预防，从而达到预治的效果，开展了执行器连接部件专项检查活动并将其形成了制度使其常态化。

执行器连接部件专项检查即制定专门的标准和细则，抽调专门的工程技术人员每月按照规定的检查内容对所负责装置区内所有执行器的连接部件进行检查。对检查出的问题制定整改方案和整改期限责令相关责任人进行整改并根据相关考核标准对人员进行奖惩考核。活动开展至今，未出现过执行器与定位器等脱开的隐患，保证了装置的稳定、高效运行。

执行器连接部件专项检查内容如表2所示。

表2 执行器连接部件专项检查内容Tab 2 Special inspection contents of actuators connected components班组：责任人： 检查日期： 年 月 日

2.3 电磁阀故障

在气动执行器控制回路中，电气转化组件将电信号转化为气动信号，电气信号输入控制了气动输出，最常用的电气转换组件就是电磁阀。电磁阀既是电器控制部分和气动执行部分的接口，也是和气源系统的接口。电磁阀接受命令去释放、停止或改变压缩空气的流向。在化工生产的重要环节如果执行器采用单电磁阀进行控制就有可能由于电磁阀线圈烧毁等原因导致电磁阀的误动作使执行器故障，进而影响生产稳定。为了有效降低由于电磁阀原因给气动执行器带来的运行风险，可以对单电磁阀进行双电磁阀改造。双电磁阀改造原理如图2所示。

图2 双电磁阀改造原理Fig 2 Reconstruction principle of double solenoid valve

定位器输出的压缩空气经过三通引至电磁阀1、电磁阀2的输入端，将电磁阀1的排放孔与电磁阀2的输出孔通过气源管连接起来，而电磁阀1的输出接执行器。这样一来电磁阀1故障、电磁阀2线圈单独产生故障不会对执行器造成影响，当且仅当电磁阀1与电磁阀2同时故障时才会导致执行器不动作。然而，从概率角度来讲2个电磁阀同时故障的概率比单个出现故障的概率要低很多。值得注意的是，为了减少2个电磁阀同时故障在DCS中须将其接到不同的DO卡上，以避免双电磁阀接在同一卡件上由于卡件故障而导致双电磁阀同时出现问题。

3 结束语

点检定修制度的执行能够有效降低气动执行器填料泄漏等一般风险，据不完全统计，该公司点检员平均每人每月能够发现执行器隐患10余处，自2012年3月至今未发生因执行器故障而导致装置断料、减负荷等情况；专项检查能够将气动执行器连接部件松动脱开风险消灭于萌芽状态；气动执行器的双电磁阀改造极大地提高了气动执行器的安全系数，有效避免了不必要的停车。总的说来，气动执行器运行过程中的各种风险均可以通过各种手段得到有效降低。

[1]张爱辉.化工电气与仪表[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2012:115-116.

[2]谢玉东,王勇,刘延俊.调节阀执行机构研究[J].液压与气动,2008(9):72-74.