切斷閥復雜氣路的改進

徐進濤

(中國石化上海石油化工股份有限公司芳烴部，200540)

切斷閥復雜氣路的改進

徐進濤

(中國石化上海石油化工股份有限公司芳烴部，200540)

研究了切斷閥復雜氣路的工作原理，分析了各種可能會出現的異常情況。為確保切斷閥達到故障安全型的要求，提出改進措施，提高了切斷閥的安全等級，為裝置的安全平穩運轉提供保障。

切斷閥 故障安全型 安全等級 改進

隨著石化企業生產規模的不斷擴大，工藝流程也日趨復雜，事故發生的幾率和危害程度也不斷增加，安全聯鎖保護系統越來越成為石化裝置不可缺少的一部分[1]，切斷閥的應用在安全保護過程中也更加廣泛、復雜。

文章討論的切斷閥為加熱爐燃料氣切斷閥，正常時此切斷閥為打開狀態，從聯鎖系統保護角度來講，當加熱爐爐管物料流量低低、燃料氣壓力低低、控制室停爐按鈕按下、就地停爐按鈕按下、燃料氣長明燈壓力低低這5個聯鎖條件中有一個

發生，切斷閥就關閉，而從工藝安全生產角度來講，當此切斷閥出現斷電、斷氣、斷信號時，此切斷閥應該保持關閉狀態,所以此切斷閥為故障關閥門。

1 切斷閥復雜氣路現狀

1.1 目前切斷閥復雜氣路組成介紹

目前切斷閥復雜氣路由2個過濾減壓閥、2個兩位三通電磁閥、1個鎖止閥、1個兩位五通氣控閥、2個兩位三通氣控閥、1個儲氣罐、1個單向閥組成，具體見圖1介紹。

①-過濾減壓閥；②-兩位三通電磁閥；③-鎖止閥；④-兩位五通氣控閥；⑤-兩位三通氣控閥；⑦-過濾減壓閥；⑧-儲氣罐；⑨-單向閥

1.2 存在的問題

1.2.1 無法實現氣源中斷閥門關閉要求

儀表風中斷氣路見圖2所示。此切斷閥類型為故障關閥門，但是當氣源中斷時，閥門無法實現關閉功能，具體情況是當儀表風總管壓力出現斷氣情況時，由于儲氣罐進口有一個單向閥，單向閥有單向導通作用，此時自動切斷儲氣罐與儀表風總管的聯系，切斷閥的儀表風供氣由儲氣罐提供。儲氣罐⑧的儀表風先去過濾減壓閥⑦，然后分為3路：第一路為控制氣去鎖止閥③，第二路也為控制氣去兩位三通電磁閥②，第三路去過濾減壓閥①。第一路去鎖止閥③的儀表風由于壓力大于鎖止閥的設定值350 kPa，氣可以通過鎖止閥③，然后去2個兩位三通氣控閥⑤，2個兩位三通氣控閥⑤有氣后，導致2個兩位三通氣控閥⑤各自的2號口與3號口導通。第二路去電磁閥②的氣由于電磁閥帶電，電磁閥帶電導致兩位三通電磁閥②的2號口與3號口導通，氣路通過1號電磁閥②的3號口后進入兩位五通氣控閥④，導致氣控閥④的2號口與3號口導通，5號口與4號口導通。而第三路氣經過過濾減壓閥①后，從兩位五通氣控閥④的2號后進入后，再從此氣控閥的3號口去2號兩位三通氣控閥⑤的2號口，然后經過此氣控閥的3號口后去切斷閥中部氣室，中部氣室內氣體持續不斷的供應，保證了中部氣室內氣壓較左側、右側氣室壓力大，活塞牢牢地靠在氣缸的左側、右側，而氣缸左側氣室、右側氣室的多余氣體去1號兩位三通氣控閥⑤的3號口，然后從此氣控閥的2號口去兩位五通氣控閥④的4號口，最后從此氣控閥的5號口排出，因此切斷閥還是保持打開狀態，從工藝生產安全角度來講達不到要求。

-主儀表風供氣；-控制氣供氣

1.2.2 鎖止閥氣路出現故障時，將變成隱性故障

目前的氣路在過濾減壓閥⑦至鎖止閥③這一段儀表管線存在儀表風泄露情況，或者此段氣路出現堵住情況，并且足夠導致進鎖止閥③的儀表風壓力小于鎖止閥③的設定值時，此切斷閥將繼續保持開狀態，具體見圖3所示。如果儀表巡檢過程未及時發現，此問題將變為隱性故障，當裝置需要聯鎖停車時，切斷閥將無法關閉，導致無法聯鎖停車，嚴重的話將導致安全事故。

具體分析如下：此時儀表總管的儀表風首先通過單向閥⑨，然后再通過儲氣罐⑧后去過濾減壓閥⑦，然后分為3路：第一路為控制氣去鎖止閥③，第二路也為控制氣去兩個兩位三通電磁閥②，第三路去過濾減壓閥①。第一路去鎖止閥③的儀表風由于鎖止閥儀表風管線存在泄漏導致壓力小于鎖止閥的設定值350 kPa，儀表風就無法通過鎖止閥③，也就無法通過2個兩位三通氣控閥⑤，2個兩位三通氣控閥⑤無氣后，導致2個兩位三通氣控閥⑤各自的1號口與3號口導通,2號口不通。第二路去電磁閥②的氣由于電磁閥帶電，電磁閥帶電導致兩個兩位三通電磁閥②各自的2號口與3號口導通，氣路通過1號電磁閥②的3號口后進入兩位五通氣控閥④，導致氣控閥④的2號口與3號口導通，5號口與4號口導通。而第三路氣經過過濾減壓閥①后，從兩位五通氣控閥④的2號后進入后，再從此氣控閥的3號口出去后去2號兩位三通氣控閥⑤的2號口，由于2號兩位三通氣控閥⑤的2號與其他口不通，第一路氣到此結束。而氣缸中部的氣體通過儀表風管線到達2號兩位三通氣控閥⑤的3號口，由于此氣控閥的3號口與1號口導通，氣缸中部的氣體通過此口排出。而左側、右側氣缸的剩余氣體首先到達1號兩位三通氣控閥⑤的3號口，由于此氣控閥的3號口與1號口導通，氣缸左側、右側剩余氣體通過此口排出。由于1號、2號兩位三通氣控閥⑤的一號口都與大氣端相連，最終左側、右側、中部的氣缸壓力都等于大氣壓，由于此切斷閥執行機構中不帶有復位彈簧，所以左側、右側活塞還是停留在原來位置，切斷閥還是保持打開狀態。

-主儀表風供氣；-控制氣供氣

2 整改措施

2.1 整改后切斷閥聯鎖復位情況分析

整改后切斷閥聯鎖復位氣路見圖4所示。具體解析將結合圖4詳細介紹。

-主儀表風供氣；-控制氣供氣氣路；-儲氣罐供氣氣路

切斷閥處于關閉狀態時，當儀表風壓力正常，供應正常，兩個兩位三通電磁閥②都正常帶電后，從儀表總管來的SUP1這一路儀表風分為3路，第一路為控制氣去鎖止閥③，第二路也為控制氣去兩個兩位三通電磁閥②，第三路去過濾減壓閥①。其中第一路去鎖止閥③的儀表風由于壓力大于鎖止閥的設定值350 kPa，儀表風就通過了鎖止閥③，然后去2個兩位三通氣控閥⑤，2個兩位三通氣控閥⑤有氣后，導致2個兩位三通氣控閥⑤各自的2號口與3號口導通。第二路去電磁閥②的氣由于電磁閥帶電，電磁閥帶電導致兩個兩位三通電磁閥②各自的2號口與3號口導通，氣路通過1號電磁閥②的3號口后進入兩位五通氣控閥④，導致氣控閥④的2號口與3號口導通，5號口與4號口導通。而第三路氣經過過濾減壓閥①后，從兩位五通氣控閥④的2號口進入，再從此氣控閥的3號口去2號兩位三通氣控閥⑤的2號口，然后經過此氣控閥的3號口后去切斷閥中部氣室，中部氣室內氣體逐漸增多，進而導致氣室內活塞向兩側運動，導致氣缸的左側氣室、右側氣室的多余氣體去圖紙上方的兩位三通氣控閥⑤的3號口，然后從此氣控閥的2號口去兩位五通氣控閥④的4號口，最后從此氣控閥的2號口排出，而從儀表風總管過來的SUP2儀表風經過單向閥⑨后去儲氣罐⑧，然后再去過濾減壓閥⑦，由于1號兩位三通的氣控閥2號口與3號口相通，1號口不通，所以正常情況下儲氣罐這一路氣路是不進儀表風的，至此切斷閥就打開了。

2.2 整改后切斷閥聯鎖動作情況分析

整改后切斷閥聯鎖動作氣路見圖5所示。當聯鎖系統發出停車指令后，兩個兩位三通電磁閥②同時失電，此時儀表總管來的SUP1這一路儀表風首先分為3路：第一路為控制氣去鎖止閥③，第二路也為控制氣去兩位三通電磁閥②，第三路去過濾減壓閥①。第一路去鎖止閥③的儀表風由于壓力大于鎖止閥的設定值350 kPa，氣可以通過鎖止閥③，然后去2個兩位三通氣控閥⑤，2個兩位三通氣控閥⑤有氣后，導致2個兩位三通氣控閥⑤各自的2號口與3號口導通。第二路去2個電磁閥②的氣由于電磁閥失電導致兩位三通電磁閥②的1號口與3號口導通，氣路無法通過任意一個電磁閥②的3號口后進入兩位五通氣控閥④，導致氣控閥④失氣，氣控閥④失氣后導致自己的1號口與3號口導通，2號口與4號口導通。而第三路氣經過過濾減壓閥①后，從兩位五通氣控閥④的2號后進入，再從此氣控閥的4號口出去后去1號兩位三通氣控閥⑤的2號口，然后經過此氣控閥的3號口后去切斷閥左側、右側氣室，左側、右側的氣室內氣體增多，導致左側、右側的氣室內活塞向中間運動，進而導致中部氣室內的多余氣體去2號的兩位三通氣控閥⑤的3號口，然后從此兩位三通氣控閥的2號口去兩位五通氣控閥④的3號口，最后從此氣控閥的1號口排出，而此時由儀表風總管來的SUP2這一路儀表風經過單向閥⑨后去儲氣罐⑧，然后再去過濾減壓閥⑦，由于1號兩位三通的氣控閥2號口與3號口相通，1號口不通，所以正常情況下儲氣罐這一路氣路是不進儀表風的，至此切斷閥就關閉。

-主儀表風供氣；-控制氣供氣氣路；-儲氣罐供氣氣路

2.3 整改后儀表風中斷情況分析

整改后儀表風中斷情況氣路見圖6所示。當儀表風總管壓力出現斷氣但兩個電磁閥還是正常帶電時，此時由儀表總管來的SUP1這一路儀表風分為3路：第一路為控制氣去鎖止閥③，第二路也為控制氣去兩個兩位三通電磁閥②，第三路去過濾減壓閥①。由于儀表風中斷導致第一路去鎖止閥③的儀表風壓力小于鎖止閥的設定值350 kPa，儀表風就無法通過鎖止閥③，也就無法去2個兩位三通氣控閥⑤，由于2個兩位三通氣控閥⑤無氣導致2個兩位三通氣控閥⑤各自的1號口與3號口導通。而第二路去電磁閥②的氣由于電磁閥帶電，電磁閥帶電導致2個兩位三通電磁閥②各自的2號口與3號口導通，但是由于儀表風中斷，雖然1號電磁閥②的2號口與3號口相通，但是沒有儀表風進入兩位五通氣控閥④，導致氣控閥④的1號口與3號口導通，2號口與4號口導通。而第三路去過濾減壓閥①的儀表風，雖然兩位五通氣控閥④的2號與4號口相通，但是由于儀表風中斷，無法由此兩位五通氣控閥④的2號去此氣控閥的4號口，進而無法去1號兩位三通氣控閥⑤的2號口，所以此路氣路不通。而從儀表風總管過來的SUP2儀表風由于存在單向閥，單向閥具有單向導通性，當儀表總管氣源中斷時，自動切斷儀表總管與儲氣罐⑧的聯系，而此時儲氣罐⑧的儀表風經過過濾減壓閥⑦去1號兩位三通氣控閥⑤的1號口，由1號兩位三通的氣控閥1號口與3號口相通，2號口不通，儀表風就由1號氣控閥的1號口去此氣控閥的3號口，進而進入切斷閥的左側、右側氣室，氣缸左側、右側氣體逐漸增多，導致左側、右側氣室壓力大于中間氣室壓力，推動氣缸內活塞向中部靠近，而中部氣缸內氣體則通過儀表風管線去2號兩位三通氣控閥的3號口，此時由于2號氣控閥⑤失氣，則此氣控閥的3號口與1號口導通，則中部氣體通過2號氣控閥的1號口排出，至此切斷閥就由開變成關狀態。

-主儀表風供氣；-控制氣供氣氣路；-儲氣罐供氣氣路

2.4 整改后氣控鎖止閥存在問題后情況分析

整改后氣控鎖止閥存在問題后氣路情況見圖7所示。當鎖止閥③氣路氣源壓力不足但是兩個電磁閥還是正常帶電時，此時由儀表總管來的SUP1這一路儀表風分為3路，第一路為控制氣去鎖止閥③，第二路也為控制氣去兩個兩位三通電磁閥②，第三路去過濾減壓閥①。由于儀表風中斷導致第一路去鎖止閥③的儀表風壓力小于鎖止閥的設定值350 kPa，儀表風就無法通過鎖止閥③，也就無法去2個兩位三通氣控閥⑤，由于2個兩位三通氣控閥⑤無氣導致2個兩位三通氣控閥⑤各自的1號口與3號口導通。而第二路去電磁閥②的氣由于電磁閥帶電，電磁閥帶電導致兩個兩位三通電磁閥②各自的2號口與3號口導通，儀表風經1號電磁閥去兩位五通氣控閥④，導致氣控閥④的2號口與3號口導通，4號口與5號口導通。而第三路去過濾減壓閥①的儀表風，由于兩位五通氣控閥④的2號與3號口相通，儀表風由此兩位五通氣控閥④的2號去此氣控閥的3號口，然后去2號兩位三通氣控閥⑤的2號口，但是由于此氣控閥2號口與3號口不通，所以此路氣路到此停止。而從儀表風總管過來的SUP2儀表風首先經過單向閥⑨，然后去儲氣罐⑧后再去過濾減壓閥⑦，接著去1號兩位三通氣控閥⑤的1號口，由1號兩位三通氣控閥1號口與3號口相通，2號口不通，儀表風就由1號氣控閥的1號口去此氣控閥的3號口，進而進入切斷閥的左側、右側氣室，氣缸左側、右側氣體逐漸增多，導致左側、右側氣室壓力大于中間氣室壓力，推動氣缸內活塞向中部靠近，而中部氣缸內氣體則通過儀表風管線去2號兩位三通氣控閥的3號口，此時由于2號氣控閥失氣，則此氣控閥的3號口與1號口導通，則中部氣體通過2號氣控閥的1號口排出，至此切斷閥就關閉了。

備注：-主儀表風供氣；-控制氣供氣氣路；-儲氣罐供氣氣路

3 結語

切斷閥作為聯鎖系統的一員，在安全保護方面啟到舉足輕重的作用，在聯鎖設計過程中，必須將可能發生的所有異常情況都考慮到，實現切斷閥的故障安全型，通過對切斷閥復雜氣路進行改進，將可能發生的隱形故障以顯性故障形式體現出，保證了聯鎖系統的安全性的要求，提高了切斷閥的安全等級，為裝置的安全平穩運轉貢獻一份自己應該盡的義務。

[1] 唐丹蓉.電磁閥在石油化工裝置安全聯鎖保護過程中的設計與應用[J].石油化工自動化，2003，39(4):12-15.

Improvement of Complex Gas Circuit of Shutoff Valve

Xu Jintao

(AromaticsDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.200540)

The working principle of complex gas circuit of shutoff valve was studied.The various possible abnormal situations were analyzed.In order to ensure shutoff valve meeting requirements of fail-safe type,improving measures were raised to increase the safety class of shutoff valve and the security of plant,which provided safeguard for safe and stable operation of plant.

shutoff valve,fail-safe type,safety class,improvement

2015-04-26。

徐進濤，男，1987年出生，2010年畢業于常州大學自動化專業，工學學士，助理工程師，主要從事于儀表管理工作。

1674-1099 (2015)03-0029-06

TH863

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