广州石油化工总厂原聚氯乙烯生产主要依靠电动III型仪表和手动阀操作，随着工艺指标要求的日益严格及自动化水平的不断提高，对聚氯乙烯装置进行了DCS改造，增加了许多的顺序控制、连锁保护控制和远程控制，使用了大量的德国莱克气动开关阀替代手动阀，大大提高了生产效率和生产装置的安全性。

1 气动开关阀的选型

    一般气动开关阀主要由执行机构、外壳、阀体和密封装置等组成。由于使用在聚氯乙烯生产中，不仅须满足压力、温度和腐蚀条件，还须选用防爆电磁阀和防爆限位开关。

1.1 执行机构

目前主要使用的执行机构有：

（1）多弹簧气动薄膜执行机构。多弹簧执行机构的优点是可以方便地通过调整弹簧的组数来实现使用不同的气源压力和弹簧范围，组合灵活。不足之处是由于膜片承受的压力较低，又加之有平衡弹簧，抵消了大部分作用力，使得输出力较小。因此现在广州石化较少使用。

 （2）气缸活塞执行机构。气缸活塞执行机构是通过其气缸内压缩空气形成一定的压力来推动活塞与滑块改变阀体阀位。气缸活塞执行机构分为两种：①单作用，阀通气时开或关，阀断气时自动关或开，适用于大多数的阀体，是普遍选用的执行机构；②双作用，阀通气时开或关，阀再通气时关或开，是一种无弹簧活塞机构，由于无弹簧抵消推力，输出力大，适用于大口径、高静压、高压差阀和蝶阀。

1.2 阀体的选择

阀体在管路中主要用来控制工艺管道内流体的切断、接通或切换流道。现在常用的气动开关阀阀体主要有球阀、蝶阀、闸阀、截止阀、隔膜阀和节流阀等。

（1）球阀。由旋塞阀演变而来，启闭件是球体。特点是：①低流阻，阻力系数与同长度的管道相同；②在较大压力和较高温度下也可实现完全密封；③可快速启闭；④全开或全关时，由于球体和阀座的密封面与介质隔离，不易受到腐蚀；⑤结构简单，拆卸、维修、更换都比较方便。

由于球阀具有结构简单、作用力大、直流通路、泄漏量小以及易于操作和维修的优点，非常适用于化工生产，一般用于压力较大、阀面受冲击较大、温度高、密封要求严格、直径不是很大的场合，如：氯乙烯管道、气流管道等。另外，浆状介质的开关可选用V型球阀。

（2）蝶阀。蝶阀启闭件是圆盘式左右开启，优点是：①结构简单，体积小，安装方便；②流阻系数小，启闭迅速；③可用于大口径阀门；④可以运送泥浆，在管道口积存液体最少。缺点是：①使用压力和工作温度范围小，②密封性较差。

 蝶阀由于压力损失比较大，故适用于压力损失要求不严的管路系统中。另外，在大口径阀门中，蝶阀更具有得天独厚的优势，如管道口径较大的乙炔气体和氯化氢气体输送管道，均使用蝶阀阀体的气动快速切断阀来完成异常状态下阀门的快速关闭，以确保装置的安全。

（3）闸阀。闸阀是指关闭件（闸板）沿通道轴线垂直移动的阀门，具有以下优点：①流体阻力小，密封面受介质的冲刷和侵蚀小；②开闭较省力；③介质流向不受限制，不扰流，不降低压力；④形体简单，结构长度短，制造工艺性好，适用范围广。缺点有：①外形尺寸和开启高度都较大，所需安装的空间亦较大；②在启闭过程中，密封面容易磨损，甚至在高温时易引起擦伤。

闸阀通常适用于不需要经常开关，而且保持闸板全开或全关的工况。多用于蒸汽管道和大直径的给水管道等流体阻力一般要求较小的场合。

（4）截止阀。截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门，阀杆开启或关闭行程相对较短，具有非常可靠的切断功能。优点有：①在开启和关闭过程中，由于阀瓣与阀体密封面间的摩擦力小，因此耐磨；②开启高度小，因此体积较小；③通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面，因此制造工艺好，便于维修。缺点有：①液体阻力大，易造成压力损失；②不适宜在大口径管道上应用；③开启和关闭力矩较大，结构长度较长。

    由于截止阀具有结构简单、密封性能好、制造维修方便的特点，对于口径较小的管道，且要求有较好的关断密封性时，多采用截止阀。

（5）隔膜阀。隔膜阀阀体和阀盖内装有1个挠性隔膜，靠隔膜的上、下行程实现密封。其优点为：①结构简单，易于快速拆卸和维修；②由于其操纵机构与介质流道隔开，可保证介质的纯净；③衬里材料多样性，可适用于各种介质，具有良好的防腐蚀特性。缺点是：①衬里材料限制了其使用温度及压力不能过高；②隔膜为易损件，需视工况及介质特性而定期更换。

    隔膜阀适用于化学腐蚀性或悬浮颗粒的介质、甚至难以输送的危险介质。

    综上所述，阀体的选择应综合考虑泄漏率、介质种类、介质温度、流量系数等各种参数和性价比。在聚氯乙烯生产中，由于乙炔、氯乙烯、聚氯乙烯树脂没有腐蚀性，多以气体、液体、颗粒的状态存在，阀体多采用不锈钢材质。因此，目前广州石化大多使用球阀和蝶阀作为气动开关阀的阀体

2 气动开关阀的安装与拆卸

2.1 安装前的注意事项

（1）应按照规格型号仔细对阀门进行检查：标签有无损坏、配件是否齐全。

（2）清除阀内的杂物，接通仪表气，使用信号发生器，对阀门进行开关检查，看开关动作是否正常，并记录开阀速度与关阀速度。观察气动阀门的开启和关闭情况，不应有停顿、缓慢运行现象，开关应灵活旋转、应进行多次反复试验［1］。

（3）准备与管道连接前，须冲洗和清除干净管道中残存的杂质，以免损伤阀门的密封面，造成不必要的损失。

（4）阀门起吊时，绳子应按要求系于吊环或法兰上，严禁系于手轮或阀杆等容易损坏的部件。

 2.2 安装时的注意事项

（1）用螺栓将阀门在法兰间定位，需确认阀体外径尺寸和配管内径尺寸，阀体外径大时，要在法兰和阀体间留出适当空间，通过点焊将法兰和管道固定在一起［1］。

（2）拆下阀门，将法兰与管道完全焊接好。待焊接处完全冷却后，再将阀门安装在法兰之间，检查阀门对准后，拧紧法兰螺栓。再开关阀门，检查开关是否灵活。

（3）对阀门进行全开、全关动作，调整速度控制器，确保阀门的开关速度符合要求，这样阀门才可正常使用［1］。

（4）安装点附近的管道不可有低垂或者承受外力的现象，可以用管道支架或者支撑物来消除管线的偏离。

 2.3 拆卸时的注意事项

 拆卸法兰阀门应在管道内无压力的情况下进行，拆开气动执行机构时必须有严密的安全隔离措施，拆卸时应缓慢松开法兰螺栓，对于需临时拆下的阀门，尤其是阀体应做好保护措施，以免影响再次使用。

3 气动开关阀的使用维护

对气动开关阀进行良好的维护，可提高阀门的使用性能，并延长阀门的使用寿命。

（1）定期用黄油、二硫化钼或石墨粉对阀杆螺纹及转轴进行润滑。

（2）对于不经常动作的阀门，要定期进行开关动作试验，做好润滑措施，避免需要时无法正常使用。

（3）对安装在室外的阀门，要做好防护措施，以防风吹日晒引起锈蚀，影响正常使用。

（4）禁止在阀门上放置重物及在阀门上站立。

（5）定期检查阀门动作情况，如发现明显的动作缓慢、漏气、开关不到位等现象，应及时处理，以免影响正常使用。

（6）定期检查空气过滤减压器、电磁阀、限位开关盒、速度控制器等零部件，出现问题及时维修、更换。

（7）执行器气源应保持干燥、清洁，定期对执行器相应配合使用的空气过滤器进行放水、排污，以免进入电磁阀和执行器，影响正常工作。

4 气动开关阀的常见故障及处理

开关阀故障处理的快慢与准确程度决定着生产装置受影响的程度，维修人员的责任是现场快速、准确地判断和处理故障部位，使生产受影响的损失减到最小。故障处理的原则是：到达现场后要先问再看、后动，先外后内，先想后修；处理的顺序是：先检查外部电路、气路，附件（电磁阀、空气过滤减压器等），再检查气动执行器，最后检查阀门本体［2］。广州石化遇到的主要开关阀故障有以下几种情况。

 （1）执行机构不动作。

    引起执行机构不动作的原因主要有4种，可根据实际情况进行检查：①检查进、出空气过滤减压器的气源压力是否达到额定值，根据情况调大气源压力或更换空气过滤减压器；②检查电磁阀有无堵塞现象，换气动作是否正常，根据情况清理堵塞或更换电磁阀；③检查进入执行机构的气源压力是否达到额定值，检查速度控制器有无堵塞现象；④检查阀门密封部件摩擦力是否太大，或密封圈是否有漏气现象。

    值得注意的是，检修气动执行机构时，在打开端盖前，一定要使里面的弹簧处于自然放松状态，切不可带压力（弹力）拆卸，以防事故。

（2）执行机构动作，但扭矩不够。

    检查气缸两端的调节螺栓，根据关闭情况进行调节，并锁死到适当位置。

（3）开关阀可开关，但开或关时动作缓慢。

    这是气动开关阀比较常见的故障，可根据以下情况进行检查：①检查进入执行机构前的速度控制器是否需要调整，因为随着阀门使用年限的增长，工艺管道及阀门自身的变化都要求对速度控制器进行调整；②检查气缸是否有漏气现象，气缸内Ｏ型密封圈损坏可导致阀门动作缓慢；③检查弹簧是否推力减小；④检查气缸出口锁位阀动作是否灵敏，气缸排气是否正常。

（4）执行机构动作正常，但阀门不动作。

    引起执行机构动作正常但阀门不动作的原因可能是：①阀芯与阀座卡死；②管道发生堵塞；③执行机构与阀芯连接处磨损、脱落等，可按照顺序逐一进行检查。

（5）执行机构动作正常，但阀门开关无法到位。

    一般情况下，执行机构动作正常但阀门开关无法到位的原因可能为：①管道内有异物卡塞阀门，造成阀门动作不到位；②介质压差太大，执行机构刚性小，阀关不严；③阀体自身故障引起：若为球阀，一般为密封面损伤或填料函渗漏；若为衬氟或衬胶蝶阀，一般为所衬氟或胶变形；若为隔膜阀，一般为橡胶隔膜损坏；若为闸阀，可能是密封面擦伤或传动部位卡阻、磨损、锈蚀。

    5 结语

    作为自动控制系统的执行机构———气动开关阀，它的正常运行关系到生产过程和系统的安全性，控制阀的合理选型、正确安装、认真维护是保证控制系统正常运行的前提，因此更需对阀门进行预防性维护，根据故障现象快速、准确地判断出故障部位，才能保证生产控制的正常运行。

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