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自力式壓力調(diào)節(jié)閥在危險化學品領域防流體危險的對策

王漢克
(浙江派沃自控儀表有限公司,浙江永嘉325105)

摘要:針對危險化學品領域中自力式壓力調(diào)節(jié)閥在應用過程中存在的安全隱患問題，參照“控制閥安全要求”，分析了現(xiàn)行自力式壓力調(diào)節(jié)閥采用單膜片執(zhí)行機構(gòu)存在流體危險時的缺陷和危害﹔介紹了采用膜片冗余和具有顯示報警功能的新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、防流體危害的功能和應用，以達到自力式調(diào)節(jié)閥的使用安全要求。

關(guān)鍵詞:自力式壓力調(diào)節(jié)閥﹐危險化學品防流體危害﹐冗余控制

自力式壓力調(diào)節(jié)閥最初用于城市供熱控制，進而應用于工業(yè)過程控制領域。隨著石油化工生產(chǎn)的發(fā)展，自力式壓力調(diào)節(jié)閥也不斷應用于具有強腐蝕性，易燃易爆特性的介質(zhì)過程控制中，因而該產(chǎn)品的安全性問題已經(jīng)引起人們的高度關(guān)注。根據(jù)GB304364----2013《工業(yè)自動化產(chǎn)品安全要求》第四部分:控制閥的安全要求，浙江派沃自控儀表有限公司改進了自力式壓力調(diào)節(jié)閥的設計，采用了膜片冗余技術(shù)和顯示報警功能，提高了產(chǎn)品的功能安全性，并取得了良好的效果。

1 自力式壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理及特點

1.1 工作原理
自力式壓力調(diào)節(jié)閥由調(diào)節(jié)機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和引壓導管三部分組成，如圖1所示。該調(diào)節(jié)閥不需要外加能源驅(qū)動和接受外來信號控制,通過比較被控介質(zhì)壓力作用在膜片上的力與設定彈簧的反作用力操作，從而改變液體流里，實現(xiàn)被控壓力的自動調(diào)節(jié)。

1.2特點

一般調(diào)節(jié)閥只有閥體受到流體的壓力、溫度、介質(zhì)性質(zhì)影響，而從自力式壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理可知，該閥在實現(xiàn)壓力控制過程中，它的調(diào)節(jié)機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)均直接和工藝介質(zhì)密切接觸，連續(xù)不斷地受到介質(zhì)參數(shù)和性質(zhì)的影響，特別是在苛刻的工況條件下，自力式壓力調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)所需考慮的功能安全性要比一般的調(diào)節(jié)閥更加嚴謹，兩者的區(qū)別如圖2﹑圖3所示，圖中陰影部分為接觸介質(zhì)部件。

1.2特點
一般調(diào)節(jié)閥只有閥體受到流體的壓力、溫度、介質(zhì)性質(zhì)影響，而從自力式壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理可知，該閥在實現(xiàn)壓力控制過程中，它的調(diào)節(jié)機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)均直接和工藝介質(zhì)密切接觸，連續(xù)不斷地受到介質(zhì)參數(shù)和性質(zhì)的影響，特別是在苛刻的工況條件下，自力式壓力調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)所需考慮的功能安全性要比一般的調(diào)節(jié)閥更加嚴謹，兩者的區(qū)別如圖2﹑圖3所示，圖中陰影部分為接觸介質(zhì)部件。

2.2.3無膜片故障顯示報警功能的危險
采用單膜片執(zhí)行機構(gòu)的自力式壓力調(diào)節(jié)閥。在膜片破裂時如果沒有顯示報警功能，介質(zhì)的泄漏和控制功能失效，無法被及時發(fā)現(xiàn)和處理,將使事故危害不斷擴大，造成更加嚴重的安全后果。
值得注意的是這種潛在的流體危險，即使是采用如圖4所示的2臺自力式壓力調(diào)節(jié)閥構(gòu)成“2取1”的冗余控制，也無法克服膜片堿裂所造成的后果。因為該冗余控制只有在設定值滿足P2設定值<P1設定值和膜片無損壞的條件下，才能確保在工作閥發(fā)生故障時由備用閥對閥后壓力維續(xù)實施控制。

3自力式壓力調(diào)節(jié)閥防流體危險對策
具有防流體危險的自力式壓力調(diào)節(jié)閥在閥體結(jié)構(gòu)設計上和一般自力式壓力調(diào)節(jié)閥并無差別，兩者間的區(qū)別主要表現(xiàn)在執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能上。該執(zhí)行機構(gòu)采用了雙膜片組合形式，增加了工作膜片破裂或滲漏時的報警顯示功能?，F(xiàn)以浙江派沃公司生產(chǎn)的帶膜片破裂報警的自力式壓力調(diào)節(jié)閥為例說明，該結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1）采用雙膜片組合冗余功能。該閥的執(zhí)行機構(gòu)由2組膜片組成，1組為工作膜片，另1組為安全備用膜片或稱檢測膜片。該閥執(zhí)行機構(gòu)正常工作時，工作膜片與介質(zhì)直接接觸承擔壓力信號的測里放大比較功能，完成自力式壓力調(diào)節(jié)閥的壓力控制。此時，備用膜片不接觸工藝介質(zhì)，不參與控制。當工作膜片發(fā)生破裂時，介質(zhì)就注入備用膜片室和備用膜片接觸，避免了介質(zhì)的外泄漏
。此時的壓力信號怕則里放
大比較功能由備用膜片完成，從而確保了自力式壓力調(diào)節(jié)閥的安全運行并防止流體危險事件的發(fā)生，避免了人身傷害和環(huán)境污染。
2）報警功能。當工作膜片正常時，由于被控介質(zhì)沒進入到備用膜片室，備用膜片室內(nèi)的壓力表指示為零﹔當工作膜片破裂泄漏時﹐由于介質(zhì)進入備用膜片室，備用膜片室就會有壓力，該信號可以通過電接點壓力表傳到控制室，從而提醒操作員做出及時處理。
4應用案例
該公司生產(chǎn)的帶膜片堿裂報警自力式壓力調(diào)節(jié)閥，已于2009年應用于德司達〈南京）染料有限公司調(diào)試危險介質(zhì)領域的硝基笨(C6H5NO2 )的壓力控制和強腐蝕性介質(zhì)領域的發(fā)煙硫酸（H2S04.S03 )的壓力控制和強腐蝕性介質(zhì)領域的發(fā)煙硫酸(H2SO4.SO3)的壓力控制?，F(xiàn)場使用至今證明，該產(chǎn)品從未發(fā)生過由于膜片破裂而導致的控制失靈和物料的泄漏，確保了生產(chǎn)的安全，受到了用戶的了評!

5結(jié)束語
自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一種適用于無儀表氣源、調(diào)節(jié)精度要求不高場合的節(jié)能儀表
應用在危險化學品
領域時，采用具有膜片冗余和膜片顯示報警功能的自力式調(diào)節(jié)閥，提高了系統(tǒng)的可用性和安全性，得到了用戶好評。