結合生產裝置的擴產和生產過程，論述了調節閥（控制閥、開關閥）在PVC糊狀樹脂生產裝置的選用安裝、運行維護等方面應注意的問題。
從法國ATOCHEM公司引進MSP-3PVC糊狀樹脂生產工藝，生產能力為1萬t/a。主要設備是一臺50m3聚合釜和一臺25m3種子釜及干燥、研磨和包裝設備。裝置控制為數字儀表、數字多回路調節器和氣動調節閥組成的調節系統。近年來，聚氯乙烯樹脂市場供需發生了變化，集團公司決定擴大產能，由1萬t/a擴大到4萬t/a，分二期工程實施，前期為3萬t/a。為保證糊狀樹脂的產品質量，提高生產過程自動化水平，通過技術論證決定采用計算機技術對生產工藝過程進行控制，即集計算機技術、通信技術和CRT技術為一體的分散控制系統DCS、PLC，分別對聚合、干燥、研磨和公用系統等過程進行控制。系統使用調節閥（氣動調節閥、氣動開關閥）約120臺左右，口徑在DN25~DN250之間。目前，該裝置已運行兩年多。現結合擴產、生產過程，對調節閥的選用安裝、運行和維護的點滴體會進行分析。
一、MSP-3PVC糊狀樹脂工藝概況及工藝介質特點
MSP-3PVC糊狀樹脂的生產工藝流程簡圖如圖1所示。MSP-3PVC糊狀樹脂的生產原料有氯乙烯（VCM）單體、無離子水、乳化劑、引發劑、阻聚劑以及防垢劑等，中間體有微懸浮種子和乳液種子及各種輔料，聚合后的糊狀樹脂半成品為乳膠溶液。其介質特點是：VCM有毒有害，易燃易爆，在管道內易自聚。（微懸浮、乳液）種子、乳化劑、阻聚劑和糊狀樹脂半成品等，是高黏度，含固體微粒乳膠溶液（糊狀樹脂半成品乳膠含固量為30%~40%左右，含引發劑）氯乙烯單體易自聚。
圖1 MSP-3 PVC 糊樹脂的流程示意圖
二、調節閥的選用
由于PVC糊狀樹脂生產工藝和原料介質的特點，調節閥（氣動調節閥、氣動開關閥）的選擇非常重要。調節機構要求泄漏量要小，能適用高黏度、含有固體顆粒介質；執行機構作的形式、轉矩、推力及故障狀態要符合要求。對氣動調節閥而言，根據Cv值的計算確定口徑是關鍵。對氣動開關閥而言，正確選擇執行機構的輸出力的大小是關鍵。
1 氣動調節閥
在PVC糊狀樹脂生產的DCS、PLC控制系統中，連續調節的控制回路，調節閥控制的介質分別是循環冷卻水、蒸汽、氯乙烯和半成品膠乳。調節閥口徑和作用方式的確定，可根據工藝提供的要求和工藝參數，根據調節閥的有關設計標準（IEC534、ANSI/FCI62-1以及ANSI/ISA-S75.01等）計算Cv值，確定調節閥口徑和作用方式。考慮到工藝和介質的情況，閥門結構形式為偏心旋轉閥，執行機構為（旋轉）氣動執行機構，配閥門定位器。關鍵控制點（連續加氯乙烯單體控制、蒸汽升溫控制）加電磁閥聯鎖或雙重控制、聯鎖，確保系統安全。如圖4所示為氣動調節閥和氣動開關閥的雙重控制和聯鎖。
圖2 氣動調節閥、開關閥安全聯鎖圖
2 氣動開關閥
（1）氣動開關閥的組成、特點
在PVC糊狀樹脂生產的DCS、PLC控制系統中，順序控制、斷序（聯鎖、保護）控制和遠程控制，大量使用了氣動開關閥（取代手動閥）。該開關閥由氣動執行機構（齒輪齒條）、調節機構（球閥）以及附件（電磁閥、限位開關）部分組成。氣動球形開關閥，其特點是結構簡單，作用力大，直流通路，泄漏量小以及易于操作和維修。適用于高黏度、含纖維和含固顆粒流體的場合。在常用的調節閥中球閥具有zui高的流通能力，它的流量系數大約是相同口徑的直通閥體的2~3倍。在選用調節閥時，它的口徑常常小于它所安裝管線的直徑，但是在同樣的條件下，使用球閥其口徑只需管線直徑的一半就夠了。這個優點在系統設計時應該充分利用。但在此次擴產中，根據PVC糊狀樹脂生產工藝的特點，開關閥采用了與管道等同口徑的方法（投資的費用增高）。
（2）氣動開關閥作用方式的選擇
氣動開關閥有雙作用和單作用（彈簧復位）兩種作用方式，單作用開關閥又分氣開式和氣閉式兩種。根據PVC糊狀樹脂工藝、設備和控制介質的不同要求，開關閥采用了單作用氣開式和氣閉式兩種形式，以確保生產安全。
（3）氣動開關閥結構和閥體材料的選擇
氣動開關閥在PVC糊狀樹脂生產中，和一般壓力設備一樣，也必須滿足壓力、溫度和腐蝕條件，因此開關閥的結構和閥體材質的選擇如下：
1）閥體結構：O形球閥。
2）閥體材料：不銹鋼。
3）內件材料：和閥體材料相同。
4）密封座與閥桿密封材料：PTFE與增強PTFE。
5）執行機構：旋轉式氣動執行機構（齒輪齒條）。
6）附件：二位三通（防爆）電磁閥，（防爆）限位開關。
（4）氣動開關閥執行機構的選擇
根據閥門廠家提供的閥門轉矩，經計算后選擇執行機構，同時還要根據介質性質、閥內件及閥門開起的頻率作進一步的考慮。一般情況下，執行機構的輸出力是在所需閥門轉矩基礎上增大1.25-1.5倍，得到一個安全值。而在苛刻條件下，如含固體顆粒的PVC糊狀樹脂乳液，執行機構的輸出力（轉矩）應加大到2-2.5倍。使執行機構有足夠的輸出力。如圖%所示是（彈簧復位）執行機構在（旋轉）作用過程中輸出轉矩變化情況（不恒定）。一般可根據以下步驟進行選型。
圖3 彈簧復位執行器輸出轉矩變化情況
1）根據閥門的口徑確定需要的轉矩（廠家提供）。
2）根據介質情況，所需轉矩乘以系數1.25-1.5倍（介質為水），得到一個安全值。
3）根據氣源壓力和步驟（2）所得轉矩查執行機構輸出轉矩表（廠家提供），得到一個剛好或略大一些所需轉矩值。
4）根據轉矩值確定執行機構型號（廠家提供）。在實際操作中，閥門和執行機構由廠家配套選型，用戶主要是和生產廠家溝通，提供的技術參數和介質（物理、化學性質）情況要準確，以便正確地選擇氣動執行器。
三、調節閥的安裝和調試
調節閥的安裝和調試有一定的技術要求，安裝和質量驗收應符合有關規范。正確的安裝和調試可為系統運行打下良好的基礎。因此，在調節閥安裝前，技術人員要技術交底，安裝人員要仔細閱讀配管圖、調節閥的安裝使用說明書，理解設計人員的設計意圖，按技術人員的要求和調節閥說明書中的技術指南去做，有助于成功安裝。
1）安裝前的檢查和校準。查看調節閥在運輸過程中有無損壞。對照施工圖樣認真核對調節閥的口徑、流量特性是否與圖樣、銘牌一致，所帶技術資料和附件是否齊全。接通電（氣）控制信號，接通動力源（壓縮空氣）。檢查行程是否到位（與行程指示標牌比較）。作用形式是否符合工藝要求，附件如閥門定位器、電磁閥以及限位開關等輸入信號（電壓）、位置反饋信號等是否正確。分程調節的輸入信號與閥行程是否對應。
2）安裝前，認真清理工藝管道和設備。清除管道內污垢、金屬碎屑、焊渣和其他異物。檢查調節閥內部以確保不存在異物。
3）對于法蘭連接的調節閥，安裝法蘭的平行度=<5mm，并選擇合適的墊片，在法蘭與墊片對中后，輕輕旋緊螺栓（螺母），zui后以交錯形式旋緊每一個螺栓（螺母），以防泄漏。注意調節閥閥體上標注的箭頭必須與介質的流向一致。
4）由于糊狀樹脂工藝和介質的原因，閥門和管線有防靜電和伴熱（保溫）的要求，所以要將調節閥用導體（扁鐵）與管道設備充分地連接（接地），并做好伴熱（保溫）。
5）所有調節閥在管線進行吹掃時應拆下來，暫時用短管與管道連接上。吹掃完畢后再安裝上。調節閥和管道要有必要的固定和支撐。調節閥上掛位號標記。
6）調節閥的附件、空氣管線安裝也是不可忽視的。附件、空氣管線的連接應注意連接處的氣密性，調節閥用的儀表空氣總管操作壓力為0.55-0.8MPa,儀表空氣的質量應符合國家標準GB/T 13277-1991《一般用壓縮空氣質量等級》的要求。對（齒輪齒條）氣動執行機構，在每組氣源分配（臺）處安裝小型過濾調壓器和潤滑器，注意應在潤滑器中注入潤滑油，調節好油的流量，以提高執行機構的使用壽命。
7）調節閥安裝完成后，還應將調節閥與控制系統進行單機試車，聯動試車和化工試車，打通流程并穩定48h，可參照GB/T 50093-2000《自動化儀表工程施工及驗收規定》視為調節閥調試合格。
四、調節閥的維護和故障處理
1 調節閥的維護
投入使用的調節閥和化工生產過程休戚相關，熟悉調節閥的結構和使用指南，了解工藝過程、工藝介質特性有助于維護人員對調節閥使用、維護和故障處理，是對生產安全運行和調節閥使用壽命的保障。在實際運行中可進行如下維護：儀表維護人員要定期對調節閥進行巡回檢查，檢查各零部件是否有松動，氣動執行機構、氣路以及管線是否有漏氣，調節閥運行（開、關）過程中閥桿上、下運動（左、右旋轉）是否有停頓或動作遲緩的現象。實踐經驗表明：（開關閥）打開的速度是關閥速度的三倍，說明閥門有問題，要進行處理。應結合系統大修，有計劃地對調節閥進行檢查、維護保養和故障維修。
2 調節閥的故障處理
（1）調節閥故障處理的原則、順序和方法
要做到現場快速處理調節閥的故障，故障部位的準確判斷是重要的一環。到達現場后要先問再看后動，先外后內，先想后修的故障處理原則。處理順序是：先檢查外部電路、氣路，附件（電磁閥、定位器等）再檢查氣動執行器，zui后檢查閥門本體。處理方法是：現場開關閥故障（打不開或關不上），首先檢查有無電、氣信號，氣源壓力是否達到工作壓力。然后可拆下電磁閥（定位器）將氣源直接接入氣動執行機構，看調節閥是否動作，以判斷電磁閥（定位器）好壞。如果調節閥不動作，可拆下執行機構接氣源，看執行機構是否動作，并手動閥門看是否卡死。如果電磁閥（定位器）、執行機構沒有問題，應從管道上拆下閥門，拆開閥門檢查球體、密封座（圈）等是否有故障，如有問題分別處理。維修處理后，組裝閥門時應注意球體必須處在關閥狀態下裝入，然后旋在開的位置上對角旋緊螺栓。必要時要對閥門進行試壓試驗。值得注意的是，在檢修氣動執行機構（齒輪齒條）時，要打開端蓋前，一定要使里面的彈簧處于自然放松狀態，切不可帶壓力（彈力）拆卸，以防事故。
（2）調節閥典型故障處理
1）聚合釜底閥故障
故障現象：口徑DN250的聚合釜底（開關）閥，投入運行后一段時間后發現閥門打開和關閉的時間越來越長，時有打不開，關不上的現象，必須手動操作才能全關或全開。經技術、維護人員和廠家分析認為，由于介質的原因，閥門使用一段時間后，造成轉矩增大，而執行機構輸出力選擇得不夠大，造成閥門開（關）不到位。
處理辦法：重新更換執行機構后，開關自如。故障現象：同一開關閥，發現突然無法關閉。反復檢查氣路、電路以及電磁閥均正常。初步判定閥門內部被卡。處理辦法：將閥門拆下，解體后發現，密封座（圈）和止動圈嚴重變形，卡住球體。原因是介質PVC糊狀樹脂在球體的反復作用下，被塑化后擠入密封座（圈）的間隙，導致密封座（圈）變形，引起止動圈變形。
處理辦法：清理閥體和球體，更換密封座（圈）和止動圈，組裝試壓后安裝使用。
2）計量槽連通閥門故障
故障現象：一臺連接新、老計量槽的口徑DN250開關閥，在系統調試時發現此閥不動作，反復檢查后，將執行機構拆下檢查閥體，發現閥門卡死，拆下閥門解體后發現，閥門一端被（氯乙烯）自聚物附著（滿），球體無法轉動。
處理辦法：清理閥門內的自聚物，試壓后投用。由此可知，對控制容易自聚介質的閥門，長時間不用時，應定期開啟閥門，防止自聚物在閥門內沉積。
3）蒸汽閥門故障
故障現象：調試中發現口徑DN80的蒸汽調節閥關不到位（氣開閥），經分析認為是執行機構復位的（彈簧）力不足，閥門關不到位。處理辦法：在執行機構兩端各增加一組彈簧（增大彈簧力）后，故障消除。
4）電磁閥故障
故障現象：在運行中發現，口徑DN80的脫氣閥不動作。經檢查發現，電磁閥不動作（電磁閥內部線圈短路）。處理辦法：更換一只新電磁閥，故障消除。
5）調節閥不動作
故障現象：調試中發現口徑DN200的過料閥給信號不動作。反復檢查后發現，控制柜內此閥門的控制信號（電源）的熔絲熔斷，進一步檢查發現此信號線經過限位開關的接線端子后，壓蓋在安裝時將信號（電源）線壓住（壞），銅線裸露，造成短路。
處理辦法：包好裸露的銅線，故障消除。此外，在調試和運行中還出現過閥門轉軸處泄漏，轉軸變形，氣動執行機構內漏（O形圈損壞），氣動執行機構內彈簧斷裂等故障。常見故障可參照表進行處理。
表 調節閥常見故障及排除方法
