石油化工裝置中控制閥的**保護(hù)
隨著石油化工生產(chǎn)裝置生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工藝反應(yīng)過程的日益復(fù)雜，事故的發(fā)生率和危害度越來越受到重視[1]，**保護(hù)系統(tǒng)已成為當(dāng)今石油化工裝置重要的組成部分。**保護(hù)系統(tǒng)是由檢測元件、各種i/o卡件、邏輯運(yùn)算單元（控制單元）、*終執(zhí)行元件及它們之間的信號(hào)傳輸關(guān)系構(gòu)成一個(gè)完整的儀表系統(tǒng)[2]。*終執(zhí)行元件控制閥的**保護(hù)已成為**保護(hù)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)中的*為關(guān)鍵的部分，亦已成為設(shè)計(jì)者和過程維護(hù)人員非常關(guān)注的問題。石油化工生產(chǎn)裝置中控制閥的各種構(gòu)成形式和數(shù)量繁多，本文就控制閥的**聯(lián)鎖保護(hù)和信號(hào)失效**自鎖保護(hù)兩大方面重點(diǎn)詳細(xì)地進(jìn)行闡述。1 控制閥的**聯(lián)鎖保護(hù)[1]保護(hù)系統(tǒng)是專用于對裝置中潛在的危險(xiǎn)或不采取措施可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的事件發(fā)生響應(yīng)，以減輕危險(xiǎn)發(fā)生的后果或防止危險(xiǎn)發(fā)生的系統(tǒng)?？刂崎y安裝在工藝設(shè)備和管道的介質(zhì)流程上，對工藝介質(zhì)流量的大小和打開關(guān)閉起著全過程的控制作用?？刂崎y的**聯(lián)鎖保護(hù)是指用于操作監(jiān)視裝置（或獨(dú)立單元）所屬的控制閥，如果外部條件或過程參數(shù)超出了**操作范圍，通過對氣動(dòng)控制閥的附件電磁閥或電動(dòng)控制閥電源的不同控制要求，就可以使過程進(jìn)入**狀態(tài)，以確保監(jiān)視裝置（或獨(dú)立單元）隨之進(jìn)入**狀態(tài)[3]。1.1 氣動(dòng)控制閥的**聯(lián)鎖保護(hù) 1.1.1 單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥**聯(lián)鎖保護(hù)單作用氣動(dòng)控制閥使用膜頭或活塞式彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)，**聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)關(guān)閉或打開控制閥。
若聯(lián)鎖關(guān)閉，氣開式控制閥正常操作時(shí)，控制閥氣源正常，閥打開；聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)，閥氣源切斷，閥關(guān)閉。若聯(lián)鎖打開，氣關(guān)式控制閥正常操作時(shí)，閥氣源正常，閥關(guān)閉；聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)，控制閥氣源切斷，閥打開。1.1.2 雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥**聯(lián)鎖保護(hù) 雙作用氣動(dòng)控制閥使用彈簧復(fù)位或無彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)，**聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)關(guān)閉或打開控制閥。
若聯(lián)鎖關(guān)閉，控制閥正常操作時(shí)，控制閥氣源正常，1-3，2-4為通路，閥打開；聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)，控制閥氣源進(jìn)氣改變，1-4，2-3為通路，閥關(guān)閉。若聯(lián)鎖打開，控制閥正常操作時(shí)，控制閥氣源正常，1-4，2-3為通路，閥關(guān)閉；聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)，控制閥氣源進(jìn)氣改變，1-3，2-4為通路，閥打開。1.1.3 氣動(dòng)控制閥**聯(lián)鎖保護(hù)氣動(dòng)控制閥用于**聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)，在氣源信號(hào)線上增加電磁閥，電磁閥的配氣由i/p閥門定位器調(diào)節(jié)，**聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)，關(guān)閉或打開控制閥。
若聯(lián)鎖關(guān)閉，氣開式控制閥正常操作時(shí)，控制閥氣源正常，1-3為通路，2關(guān)閉，閥由i/p閥門定位器調(diào)節(jié)；聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)，控制閥氣源進(jìn)氣改變，2-3為通路，1關(guān)閉，氣開式控制閥關(guān)閉。若聯(lián)鎖打開，氣關(guān)式控制閥正常操作時(shí)，控制閥氣源正常，1-3為通路，2關(guān)閉，閥由i/p閥門定位器調(diào)節(jié)；聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)，控制閥氣源進(jìn)氣改變，2-3為通路，1關(guān)閉，氣關(guān)式控制閥打開。~AJSXO}U

1.2電動(dòng)控制閥的**聯(lián)鎖保護(hù)電動(dòng)控制閥的電動(dòng)執(zhí)行器是以220v交流單項(xiàng)電源作為驅(qū)動(dòng)電源，接受來自調(diào)節(jié)器的毫安信號(hào)或電壓控制信號(hào)來進(jìn)行工作的?，F(xiàn)在國內(nèi)的電動(dòng)控制閥大多采用進(jìn)口的日本工裝電子式電動(dòng)執(zhí)行器，電子式控制單元常被設(shè)計(jì)成黑匣子形式，并用樹脂澆鑄，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用交流可逆電機(jī)，可以正驅(qū)動(dòng)或反驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)量的反饋檢測采用高性能的、高可靠性的電位器，以實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)功能。切斷或調(diào)節(jié)電動(dòng)控制閥的**聯(lián)鎖保護(hù)歸根結(jié)底是通過**聯(lián)鎖信號(hào)對驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的控制，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，來達(dá)到對控制閥的打開或關(guān)閉的目的。因此只要將**聯(lián)鎖信號(hào)作為接點(diǎn)信號(hào)接人電動(dòng)控制閥的電源控制回路中，當(dāng)**聯(lián)鎖信號(hào)動(dòng)作時(shí)，也就是接點(diǎn)信號(hào)動(dòng)作，使得正驅(qū)動(dòng)電源或反驅(qū)動(dòng)電源接通，實(shí)現(xiàn)控制閥的打開或關(guān)閉。圖4所示為電動(dòng)控制閥較復(fù)雜的**聯(lián)鎖保護(hù)接線圖，通過接入定時(shí)器聯(lián)鎖控制電動(dòng)控制閥的打開和關(guān)閉。在圖4行2中，引入**聯(lián)鎖保護(hù)接點(diǎn)信號(hào)，接點(diǎn)閉合時(shí)，繼電器4503ka線圈得電，行3中4503ka常開接點(diǎn)7-4閉合，定時(shí)器ka-4502a開始計(jì)時(shí)，行4中4503ka常開接點(diǎn)8-5閉合，繼電器4503ka1線圈得電，行6中4503ka1常開接點(diǎn)7-4閉合，電動(dòng)控制閥4503ka3正轉(zhuǎn)，閥門打開；當(dāng)定時(shí)器ka-4502a計(jì)時(shí)到設(shè)定值時(shí)，其觸點(diǎn)動(dòng)作，行4中定時(shí)器ka-4502a常聞接點(diǎn)8-5打開，繼電器4503ka1線圈失電，行6中4503ka1常開接點(diǎn)7-4打開，電動(dòng)控制閥4503ka3正轉(zhuǎn)失電，同時(shí)行5中ka-4502a觸點(diǎn)8-6閉合，繼電器4503ka2線圈得電，行6中4503ka2常開接點(diǎn)7-4閉合，電動(dòng)控制閥4503ka3反轉(zhuǎn)得電，閥門關(guān)閉。
2 信號(hào)失效控制閥的**自鎖保護(hù)[4]控制閥的失效**自鎖保護(hù)是指非**聯(lián)鎖保護(hù)信號(hào)以外的控制閥本身的控制信號(hào)過低或沒有時(shí)，執(zhí)行結(jié)構(gòu)沒有信號(hào)動(dòng)力來源的情況下，控制閥本身對自我**的一種保護(hù)措施。對于氣動(dòng)控制閥是指當(dāng)控制閥控制供氣壓低于預(yù)先確定的值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活塞或類似膜頭結(jié)構(gòu)會(huì)移至氣缸的頂部或底部，充滿供氣壓力的儲(chǔ)氣罐在供氣壓力失去時(shí)會(huì)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供負(fù)載壓力，這樣就可以把活塞或膜頭移到所需要的位置；當(dāng)供氣壓力恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)操作回到原來的控制調(diào)節(jié)狀態(tài)，同時(shí)儲(chǔ)氣罐被重新充氣，以備下一次控制閥的失效**時(shí)重新使用。對于電動(dòng)控制閥是指當(dāng)控制閥運(yùn)轉(zhuǎn)的毫安或電壓輸入信號(hào)斷電時(shí)，電子執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作，使輸出軸停在相應(yīng)的位置，而達(dá)到控制閥的失效**時(shí)處于**保護(hù)狀態(tài)。
2.1 信號(hào)失效氣動(dòng)控制閥**保護(hù)氣動(dòng)鎖定系統(tǒng)與氣動(dòng)控制閥一起使用時(shí)，可以在氣動(dòng)控制閥失去供氣壓力時(shí)鎖定執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)前的負(fù)載壓力，且這種氣動(dòng)鎖定系統(tǒng)與儲(chǔ)氣罐一起使用時(shí)，在失去氣源壓力時(shí)把閥門移至全開、全關(guān)或保持原位。在功能上類似的結(jié)構(gòu)也可以提供給薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制閥，典型適用于氣缸活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)控制閥信號(hào)失效**保護(hù)。2.1.1 信號(hào)失效氣動(dòng)控制閥全開或全關(guān)**保護(hù)在圖5中，1號(hào)管路為儀表供氣管路，2號(hào)管路為給氣缸頂部壓力的管路，3號(hào)管路為給氣缸頂部控制壓力的管路，4號(hào)管路為給氣缸底部壓力的管路，5號(hào)管路為給氣缸底部控制壓力的管路，6號(hào)為鎖定部件上下膜片來回運(yùn)動(dòng)的排氣口，7號(hào)為儲(chǔ)氣罐提供給氣缸底部的供氣口，8號(hào)為儲(chǔ)氣罐提供給氣缸頂部的供氣口，9號(hào)管路為儲(chǔ)氣罐提供給控制部件供氣壓力的管路，10號(hào)管路為儲(chǔ)氣罐提供給氣缸頂部或底部供氣壓力的管路。
3當(dāng)今石油化工裝置中的控制閥的種類和形式多種多樣，控制閥的**保護(hù)措施也會(huì)出現(xiàn)各種不同的情況。對于控制閥的**聯(lián)鎖保護(hù)中氣動(dòng)控制閥聯(lián)鎖要求的不同形式，就需要考慮到電磁閥的閥體材質(zhì)、壓力等級、允許壓差、流通能力、工藝連接形式、電磁閥的觸點(diǎn)形式、防爆等級、防護(hù)等級等各方面的要求；對于控制閥的**聯(lián)鎖保護(hù)中電動(dòng)控制閥聯(lián)鎖要求的不同形式，就需要考慮到電子執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式、電源規(guī)格、觸點(diǎn)形式、聯(lián)鎖動(dòng)作的時(shí)間等各方面的要求。對于信號(hào)失效氣動(dòng)控制閥的**保護(hù)，就需要考慮到氣動(dòng)控制閥的控制信號(hào)壓力，儲(chǔ)氣罐的容積、各管路的氣壓、工藝過程等各方面的要求；對于信號(hào)失效電動(dòng)控制閥的**保護(hù)，就需要考慮到電動(dòng)控制閥的控制信號(hào)類型、電源規(guī)格、工藝過程等各方面的要求等。因此在工程設(shè)計(jì)中考慮**設(shè)計(jì)、選型、配置時(shí)，必須根據(jù)**保護(hù)的設(shè)計(jì)原則和相關(guān)要求，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合工藝過程的**要求，仔細(xì)推敲斟酌控制閥**保護(hù)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，確保控制閥在工藝過程發(fā)生危險(xiǎn)情況下真正發(fā)揮**保護(hù)的作用。