电动阀在机场油库的应用及故障分析

马 骏

中国航空油料有限责任公司河北分公司 河北石家庄 050000

电动执行机构是一种自动控制领域的常用机电一体化设备，是自动化仪表的三大组成部分（检测设备、调节设备、执行设备）中的执行设备。电动阀主要是对一些设备和装置进行自动操作，控制或调节设备开关，代替人工作业。电动阀在使用过程中，外部环境及自身设计对其稳定性都会产生不同程度的影响。如电动阀产品质量不符合标准，或施工单位未按要求进行布线与安装调试，或者使用单位操作与维护保养方式不当，最终导致出现故障。应用于机场油库的电动阀常与油罐液位等重要参数进行联锁，实现安全保护功能，同时参与日常自动收发油换罐等作业，其重要性可想而知，如果电动阀无法正常开闭到位或失控，将严重影响机场油库的安全稳定运行。

1 电动阀在机场油库的应用

1.1 电动阀代替人工现场手动操作阀门

电动阀最基本的功能是实现控制室远程开闭阀门。

1.2 电动阀的安全联锁功能

根据民用运输机场供油工程设计规范（MH5008—2017）13.4.1 要求“储罐进、出口电动阀与液位控制器报警信号应联锁。储罐进、出口电动阀应互锁”。（MH5008—2017）13.4.2 要求“收油入库总管电动阀及输油泵与储罐高高液位控制器报警信号应联锁”。（MH5008—2017）13.5.2 要求“航油储罐应设置进油操作阀与高高液位报警开关之间、出油操作阀与低低液位报警开关之间的联动，实现进、出油作业的紧急关闭功能”。（MH5008—2017）13.5.3 要求“航油供油系统的紧急关闭系统应包括启停装置（ESD 按钮）、联锁停泵、联锁关阀、声光报警、超控等功能，并应具备在线诊断和定期检测功能”。同时，一些运输机场的机坪管道系统设置了电动隔断阀，紧急关闭系统触发停止按键后除停止加油泵外，还设置了同时关闭加油泵出油总管的电动阀及相应触发管段对应的电动阀，以最大限度地切断危险源的蔓延。

1.3 电动阀用于机场油库紧急切断系统

对电动阀进行防火措施与应急供电电源改造后，可作为大型常压储罐的紧急切断阀使用，具体根据《油气储存企业紧急切断系统基本要求（试行）》要求：“电动型执行机构应配备应急电源（如UPS、EPS、应急发电机组等），并采取火灾安全保护措施，满足SH/ T3005- 2016 第10.3.7.11 条的要求”。

1.4 无需人工干预，实现机场油库自动化作业

例如，经过软件编程，按照停泵、关闭发油罐出口电动阀、打开备发罐出口电动阀及启动发油泵的逻辑顺序，可实现发油油罐的自动切换；按照关闭收油罐进口电动阀（设置关闭程度，不关到位）、打开备收罐进口电动阀（设置打开程度，不开到位）、关到位收油罐进口电动阀及开到位备收罐进口电动阀的逻辑顺序，可实现不停泵自动收油换罐的功能，电动阀在整个自动作业过程中起着重要的执行作用。

1.5 应用于消防自控系统

根据《石油库设计规范》（GB50074- 2014）15.1.11 要求：“一级石油库消防泵的启停、消防水管道及泡沫液管道上控制阀的开关均应在消防控制室实现远程启停控制，总控制台应显示泵运行状态和控制阀的阀位信号”。这就要求必须使用电动阀来实现远程操作及消防系统一键启动灭火等应急功能。

2 电动阀的常见故障

下面以广泛应用于机场油库的ROTORK IQ 系列电动阀为例进行电动阀常见故障分析。

2.1 电动阀无法关到位，出现内漏

ROTORK IQ 系列电动阀可通过设定的两种方式实现停转。一种是限位停转，即当阀门开、关到达预先设定好的开阀、关阀位置后，电机立即停转；另一种是力矩停转，即当阀门开、关瞬时力矩到达预先设定好的开阀、关阀力矩后，电机实现停转。所以，当力矩设置过小或关到位行程设置过高，便会造成阀门关闭不严，出现阀门内漏的情况[1]，可通过重新设置停转参数解决此类问题。

2.2 电动阀无法停留在设定位置

当开闭电动阀时，若阀位不能停留在设定的行程位置，阀杆与阀体可能发生发生顶撞，此时可通过在线设定器重新设置适当的参数，以及检查电动阀内置9V 电池电压是否偏低等方法来解决此类故障，注意电池电量低可能造成主控报警故障，更换电池后需重新设置参数。

2.3 电动阀开关到位阀位显示错误

当电动阀在全开位置时，液晶显示屏全关指示绿灯点亮，并显示全关阀位指示条，可能是内置9V 电池低电量的原因造成的。当电动阀供电电源关断后，且内置9V电池低电量时，会造成电动阀存贮器内的记录数据丢失，造成阀位紊乱，若恢复供电电源时，则会出现上述故障，此时液晶显示屏会显示执行器报警图标与电池报警图标。电池报警可以通过将电动阀断电，更换9V 电池，由于执行器1 个小时检查一次电池状态，更换电池后，电池报警图标将继续显示1 个小时，直到下一次检测到电池状态为良好，电池报警图标方会消失。再对电动阀重新上电，使用在线设定器重新进行关阀限位设定，设定完成后关阀指示绿灯点亮。此时，执行器报警图标将消失，同样方法进行开阀限位设定。

2.4 阀位丢失

电动阀供电电源断电后，若电动阀显示窗不显示阀位，则应首先检查是否内置电池电量不足，若更换电池后仍不显示阀位，则需检查内置主板是否出现故障[2]。

2.5 开关阀门过力矩

新安装的阀门经调试后，通常开闭比较顺畅，阻力比较小。但是阀门随着使用年限的增长，阀门磨损程度增加，阀芯与阀座磨损变形以及操作保养不当，可能会出现阀门卡涩等情况，导致开闭阻力增加[3]，阀门开闭过程中的力矩会增加，导致过力矩故障报警，此时通过检查阀门机械故障与调整开闭力矩或行程设置的方法可以解决，注意调整行程设置时一定要确保阀门可以关到位。同时，由于阀门内部流通介质的热胀冷缩造成的体积变化也可能引起开闭力矩增加。

2.6 电动执行机构操作异常

当ROTORK IQ 系列远程或近控电动开闭阀门时，若出现阀门执行开或关动作2～3 秒后停止，如此反复的情况下，无论电动还是手动开闭阀门，阀位开度指示无变化，则说明电动阀供电电源及控制电路正常，是内部计数器板卡故障。此时，可通过断电更换内部计数器模块的方法解决此类问题。

3 电动阀的典型故障案例分析

3.1 电动阀因阀板与阀杆脱落导致无法打开

案例描述：进行电动阀（明杆闸阀）远程开启操作时，电机转动，且显示窗阀位变化，同时阀杆也跟着旋转，而电动阀实际未开启。

问题排查与分析：由于该电动阀类型为明杆闸阀，正常开启与关闭时，阀杆只是上下运动，没有旋转的动作，故上述阀杆在电动阀开启过程中跟着电机动作而旋转为异常情况，分析判断为阀门本身机械故障，经阀门拆解检查，发现阀杆与闸板脱落，进行阀杆复位，重新与闸板焊接固定后，该故障解除。

3.2 电动阀频繁力矩跳断故障

案例描述：电动阀在开闭过程中，频繁出现过力矩报警，导致阀门动作中断，造成阀门无法完全打开或关闭。

问题排查与分析：力矩跳断就是当电动阀开闭过程中产生的力矩到达所设定的开阀或关阀力矩值时，执行器停止运行，用以保护设备本身及阀门不被损坏。根据分析，判断故障原因主要分为机械故障与参数设置问题两种。针对机械故障，检查电动阀传动机构，是否有卡涩、缺少润滑或填料过紧的情况，经检查无机械故障，则考虑电动阀开关限位设置对力矩的影响。电动阀在实际动作过程中，关阀限位偏关与开到位偏开都会导致力矩增大，可以在确保电动阀关到位的前提下，将电动阀关阀限位往偏开方向调整，重新标定关阀限位，以减小关阀力矩。同样方式调整开阀限位，以减小过力矩，解决力矩跳断故障。

3.3 ROTORK电动阀远程控制功能偶发性故障

案例描述：油罐进出口电动阀远程控制功能时好时坏，重新对电动阀供电电源断送电后，电动阀远程开闭操作功能恢复，而数小时或数天后再次远程操作失灵，反复如此。问题排查与分析：当电动阀远程控制失灵时，按照从控制柜信号发出到现场电动阀信号接收的顺序，依次进行故障排查。

（1）首先使用万用表检查PLC 控制柜对应电动阀控制线是否有信号输出，检查正常。

（2）检查电动阀信号线防雷模块是否对信号传输的稳定性产生影响，使用熔断器短接防雷模块后，虽然暂时恢复正常，但依然出现电动阀远程控制偶发性故障。检查信号线防雷模块本身是否故障，拆除防雷模块后测量内部阻值，存在接触不良，阻值偏大的情况，进行更换。

（3）罐区电动阀采用RS485 总线通讯方式，按照ROTORK 电动阀厂家要求，电动阀全部采用手拉手方式进行连接，最后一个电动阀接120Ω 末端电阻，故其中一个电动阀的通讯线路出现问题，则会影响后面连接的所有电动阀的通讯。经对现场电动阀全部开盖检查，检查线路连接情况，发现8 个电动阀中有5 个电动阀的信号线屏蔽层现场未做绝缘保护，并与金属外壳接触，由于电动阀外壳已接地，从而导致信号线屏蔽层两端接地（屏蔽层在控制柜端已经一端接地），会影响信号传输稳定性。对信号线屏蔽层现场端重新做绝缘保护后，满足信号线一端接地要求。

（4）检查电动阀供电电源配电箱，8 个电动阀供电电源开关指示灯有3 个故障，虽然供电开关可以正常断送电，由于电动阀采用三相供电，电源指示灯取其中一相供电，故若指示灯内部短路，则可能导致电动阀三相供电不平衡，从而影响电动阀正常控制，故对电动阀供电电源防爆配电箱开盖检查，更换故障电源指示灯。

按上述内容进行排查整改后，罐区8 个油罐进出口ROTORK 电动阀远程控制功能偶发性故障消失。

4 结论

现如今，电动阀在机场油库中的应用已经非常普遍，不同电动执行机构的工作原理大同小异，也存在着许多共性问题，应用单位在日常工作中要善于总结与分析排故解故的经验，提升维保人员的技术水平，以便在日常维护或处理故障时，可以准确定位，快速解决，保证系统的安全稳定运行。文中对电动阀在机场油库的应用，常见故障及典型案例进行了详细介绍与分析，以期对同行业单位具有借鉴意义。