監控調壓閥故障診斷方法優化

李海超 李濤

【摘 要】本文主要針對監控調壓閥結構原理、故障形式以及具體的整個流程等幾個方面的內容進行了探討，針對如何有效提升監控調壓閥故障診斷效率進行了進一步研究。通過充分應用“三閥組結構” 實現了監控調壓閥故障診斷流程的進一步優化，從而使得監控調壓閥故障定位的精確度以及便捷性都得到了有效提升。

【關鍵詞】監控調壓閥;故障診斷;診斷效率

引言

隨著當前整個天然氣行業的快速發展，天然氣運輸行業也進入了做發展時期。在天然氣運行過程中監控調壓法是非常重要的生產設備，但是其在實際應用過程中整體的故障發生率比較高，而且對整個系統運行影響較大。鑒于此，如何實現監控調壓閥故障診斷效率的有效提升，是當前整個天然氣儲運領域急需解決的一個問題。

1 監控調壓閥工作原理

1.1指揮器組成及具體工作原理

指揮器主要包括了負載級以及控制級等兩個級別。負載級指揮器的主要作用為控制級系統運行創造相對比較穩定的工作壓力環境。而控制級能夠實現對主閥流通氣量的直接控制，在此基礎上就能夠對下游壓力形成有效控制。從本質上來講指揮系屬于一種負反饋調節，如果上游壓力產生一定變化的時候下游壓力并沒有隨之進行變化，那么在這種情況下，負載級就會充分發揮出作用，這樣就能充分保障控制級在放大閥的時候不會受到上游壓力波動的影響，從而使得下游的壓力能夠相對保持穩定。而當下有壓力在逐步增加的時候，控制級的雙模結構就能夠充分發揮出作用，其上槍的壓力也會相應的增加，這樣在膜片上施加的向下的力就會進一步增加，導致其產生向下移動的趨勢，進一步使得負載機的放大閥考度也相應的減小，指揮器內部的氣流量也會相應的減小[1]。而當下游壓力在逐步減小的時候，作用在控制級雙模結構上腔上的壓力就會相應的減小，膜片受到的向下的作用力也會相應的減小，導致膜片產生向上的移動，從而進一步增大了放大閥的開度，與此同時也能夠讓負載級上腔的壓力進一步減小，其放大閥的開度也會相應的增加，這樣指揮器內部的氣流量也會進一步增加。

1.2監控閥主閥組成以及工作原理

閥門、閥體、閥芯、皮膜壓盤、關閉彈簧等是組成監控法主閥的主要結構。膜腔被皮膜以及壓盤進一步劃分成了上、下游兩個腔膜。皮膜在受到上游腔膜彈簧以及下游的來氣共同作用后會產生一個關閉壓力P1，而皮膜在受到指揮器控制氣流作用后會產生一個開啟壓力P2。

當調壓撬實際的運行狀態比較平穩的情況下，監控調壓閥本身也會處在一個動態平衡的狀況，如果下游反饋氣體的壓力能夠處在提前設定的合理范圍之內，那么控制器放大閥的開度就比較適中，作用在膜片前后的壓力處在了平衡的狀態，也就是說P1=P2，在這種情況下監控閥不會產生動作;而如果下游氣體壓力在逐漸升高的過程中，會導致指揮閥放大閥的開度進一步減小，從而使得負載壓力也會相應的減小，在這種情況下就會出現P1>P2的情況，此時閥門套筒會向著下游逐步移動，導致閥門套筒與閥芯之間的間隙逐漸減小，氣流量也會相應的減少，在這種情況下下游氣體壓力就會逐步達到新的平衡。如果下游氣體壓力逐步降低的過程中，指揮器放大閥的開度也會相應的增大，從而導致其負載壓力也進一步升高，閥門內部下游膜腔中的壓力也會進一步升高，在這種情況下就會出現P1

2通過三閥組結構實現故障診斷流程的進一步優化

監控調壓閥通常情況下都是因為指揮器或者是主閥，而導致其出現故障。指揮系引發的故障可以通過更換指揮器的相關組件來進行進一步修復，體整體的故障修復工作量非常小，而且故障修復所消耗的時間也比較短;但是有主閥所引起的故障必須要通過將監控調壓閥進行拆卸、解體才能夠進一步進行修復，整體的修復工作量相對比較大，而且也會消耗更長的時間。根據我國西氣東輸工程各個分數站調壓撬各種故障數據進行統計分析之后發現，有50%的故障都來自于調壓撬，而這其中監控調壓閥故障總數占到了70%以上。在本文的研究過程中，通過合理的引入三閥組結構實現了對監控調壓閥故障診斷以及定位精度的進一步提升。下圖1所示為三閥組結構。

通過將一個三閥組結構安裝在監控調壓閥的指揮器與主閥之間的負載壓力管線上，這樣指揮系出口負責壓力管件就實現了與該結構B段管線的連接;而主閥負載壓力管線則主要是與該結構C段管線進行連接;而A段管線則主要是與外界的氣源進行連接。這樣當監控調壓閥處在正常工作狀態下的時候，A關門處在關閉狀態，B、C閥門則處于打開狀態;如果監控閥一旦出現不能正常打開的情況，則自動開啟了故障診斷模式，其實際的診斷流程如下所示[3]。

（1）流程切換。首先將分數流程切換到備用管路中，這樣就能夠充分保證天然氣輸送能夠實現正常運行。

（2）設備隔離放空。將發生故障的調壓管路進出口閥門關閉之后，對整個管斷內部的天然氣進行放空。

（3）接通外界測試氣源。將打氣筒與A管路進行有效連接。

（4）指揮器檢查。將閥門C關閉之后，A、B閥門打開;同時將設置在監控閥主閥上的檢測口打開;并充分利用打氣筒向主閥門內部膜腔打氣;同時對壓力表、指示器主閥檢測口等氣流狀況進行詳細觀察，在此基礎上就能夠實現對故障的進一步診斷和定位。

（5）檢查主閥。將閥門B關閉之后，A、C閥門打開;同時將設置在監控閥主閥上的檢測口打開;并充分利用打氣筒向主閥門內部膜腔打氣;同時對壓力表、指示器主閥檢測口等氣流狀況進行詳細觀察，在此基礎上就能夠實現對故障的進一步診斷和定位。

（6）如果指揮器和主閥膜片工作狀態良好，則需要對他們套筒卡塞或者是閥芯和套筒接觸面密封失效問題進行充分考慮。

3結束語

通過實驗發現充分利用三閥組結構對監控調壓閥故障進行診斷能夠有效提升診斷結果的精確率。

參考文獻：

[1]饒泓.基于多源信息融合與Rough集理論的液壓機故障診斷方法研究[D].南昌大學，2009.

[2]宋滿存.質子交換膜燃料電池水淹過程研究及故障診斷系統設計[D].清華大學，2013.

[3]高擁軍.基于CLIPS的工程機械故障診斷樹建立及其流程建模軟件設計[D].山東大學，2017.

（作者單位：中石油東部管道有限公司銀川管理處）