【摘 要】在氧化鋁生產工藝中，依靠渦街流量計對物料的流量進行調節，渦街流量計作為控制回路的重要環節，對物料調節系統的穩定可靠運行有重要意義。通過對氣動開關閥和氣動調節閥這兩種常見閥門的應用分析，重點介紹這兩類閥門的工作原理、選型及故障處理，為行業內的渦街流量計的選型安裝與故障維修提供一定的參考。
一、前言
渦街流量計按調節形式可分為氣動開關閥和氣動調節閥兩類。按閥體結構形式又分為蝶閥、球閥、套筒和單座閥等；按流量特性可分為線性、快開和拋物線。渦街流量計門的選型需要根據物料的特性及系統控制的要求選擇。在氧化鋁生產工藝中，管路中流通的是堿性鋁礬土料漿，物料易結疤，且具有強腐蝕性，對渦街流量計的性能影響很大，極易造成閥門調節出現卡頓、抱死等情況，因此無法及時、準確地調整流量，嚴重影響工藝流程生產控制的穩定性。為更好地改善這一狀況，對氣動調節閥和氣動開關閥工作原理與故障剖析，便于找到更合理的選型應用及更便捷的故障維修方法。
二、渦街流量計工作原理
1.氣動調節閥的工作原理
氣動調節閥是自動化技術工程中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。氣動調節閥通常由氣動執行機構和調節閥連接安裝調試組成，執行機構以氣源作為動力，接受來自遠程的控制信號（0～10mA或4～20mA DC）作為驅動信號，并借助于電氣閥門定位器去驅動閥門，使得閥門呈線性或等百分流量特性做調節動作，從而達到對管道介質的流量、壓力和溫度等各種工藝參數的比例式調節。氣動執行機構可分為單作用式和雙作用式兩種，根據動作形式分氣開型和氣關型兩種。
2.常見渦街流量計特點分析
（1）氣動蝶閥的特點 氣動蝶閥是根據旋轉閥桿同時帶動蝶板轉動的一種閥門，目前市場上使用較多的為偏心旋轉蝶閥，主要依靠旋轉蝶板來做流量的控制。
氣動蝶閥有以下幾個特點：
1）結構簡單，外形尺寸小。由于結構緊湊，長度短，體積小，重量輕。因此制造成本低，用于制作大口徑閥門，適合在大口徑的管路上安裝使用。
2）流體阻力小，全開時，閥座通道的有效流通面積較大，因而流體阻力小。可在生產控制需求大流通量的場所使用。
3）起閉方便迅速，調節性能好，可以分級控制流量。適用于燃氣管路或者風管的流量調節。
4）起閉力矩較小，多偏心的結構設計。適于高溫高壓的場所使用。
5）密封性能好，采用扭力密封，三偏心蝶閥的密封依靠閥座的密封面來達到密封效果。適用于閥座泄漏等級高的場所。
6）蝶板的運動帶有擦拭性，可用于帶懸浮固體顆粒的介質，也可用于粉狀和顆粒狀介質。
（2）氣動開關球閥的特點 氣動開關球閥的起閉是接受遠程控制系統的開關信號，通過電磁閥的得失電來控制氣路的切換，使得氣動執行器驅動閥體順時針和逆時針轉動，閥桿轉遞的力驅動圓形通道內的球體繞垂直于通道的軸線旋轉，當球閥旋轉90°時，在進、出口處應全部呈現球面，從而關閉閥門，截斷介質的流動；當球閥回轉90°時，在進、出口處應全部呈現球口，基本不存在流阻力，從而開起閥門。
氣動開關球閥有以下幾個特點：
1）球閥不受安裝方向的限制，介質的流向可任意。流體阻力小，全通徑的球閥基本沒有流阻。
2）球閥流體阻力小，無振動，噪聲小。
3）緊密可靠，有兩個密封面，密封面材料可使用各種塑料，密封性好。能實現完全密封，可在真空系統中使用。
4）球閥適用于頻繁操作，其起閉迅速、輕便，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制，可在需要緊急快速切斷的場所安裝使用。
5）球閥結構簡單，維修方便，密封圈一般都是活動的，拆卸更換比較方便。
6）球閥密封性能好。在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕損壞。
7）球閥在起閉的過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質。
三、渦街流量計門的選型依據
渦街流量計門的特性一般有兩種：使用特性和結構特性。使用特性規定了該渦街流量計門的主要使用性能和使用的范圍，它包括閥門的類別（調節型、開關型）的選擇、產品類型（蝶閥、球閥等）的選擇、閥門主要零件的材料要求以及閥門的流量特性等。結構特性規定了渦街流量計門的安裝、維修、保養的方法，它包含渦街流量計門的結構長度和總體高度、與管道的連接形式（螺紋連接、法蘭連接和焊接端連接）以及密封面的形式（堆焊、噴焊）。
渦街流量計的選型有以下幾個依據：
1）明確渦街流量計門在流程中的主要作用，確定生產工藝條件：介質類型（腐蝕性能：是否含有固體顆粒，介質是否含有有毒有害物質，是否是屬于易燃、易爆介質以及介質的雷諾系數大小）、工作壓力和工作溫度等。
2）確定渦街流量計門的連接管道的公稱通徑和連接方式。
3）確定渦街流量計門的種類：調節型、開關型等。
4）確定渦街流量計門的型式：球閥、蝶閥、單座閥和套筒閥等。
5）確定渦街流量計門的參數：動執行機構的單雙作用形式、故障時閥門的起閉狀態、#大和#小流量要求、正常流動的壓降、關閉時的壓力降、閥門的#大和#小進口壓力、流量特性、密封等級以及排放能力等。
6）根據生產管路輸送的介質、工作壓力、工作溫度等參數確定閥門的材質。
四、渦街流量計門故障實例分析
渦街流量計在正常運行過程中出現各種故障，總體上分為三大類，即執行機構故障、調節機構故障和閥門附件（定位器、電磁閥等）的故障。在處理故障時，要從這三類故障著手，通過現場的故障現象觀察與邏輯分析判斷，逐個排除，判斷出屬于哪一大類故障，再順著這
一方向進行檢查處理。
1.執行機構膜片故障
實例：東海氧化鋁公司蒸發車間Ⅰ效蒸發器液位值在DCS系統中設定在60%自動調整，工藝操作人員發現液位出現上漲的趨勢，立即解除了自動控制，改為手動操作，加大Ⅰ效蒸發器到Ⅰ級自閃蒸發器的渦街流量計的開度，但液位仍繼續上漲，渦街流量計門不動作。故障檢查分析：檢查現場調節閥的氣源部分，觀察氣源壓力表，發現氣源壓力偏低，現場用萬用表測量電氣定位器的信號回路一切正常，能接收到來自DCS的控制信號。現場調高減壓閥的壓力，手動控制定位器開起閥門，閥門開起緩慢，氣動執行器明顯動力輸出不足，該渦街流量計屬于氣開閥門，對氣路開始檢查，通過眼觀、耳聽和手摸，發現調節閥的膜頭有多處漏氣現象，為進一步檢查，與工藝操作人員配合，停機拆卸檢查，發現膜片多處老化開裂（見圖1）。替換掉膜片，調節閥恢復正常。
2.調節機構異物卡閥故障
實例：東海氧化鋁溶出車間蒸汽冷凝水LCV101氣動單座閥門，工藝操作人員反應在30%～100%閥門動作正常，在對該閥門全關的操作時，發現冷凝水罐的液位無上漲趨勢，閥門無法全關。
故障檢查分析：確認工藝條件允許后，切換至手輪操作，嘗試使用手輪關閉該渦街流量計，現場清晰地感受到金屬碰撞，懷疑是閥內存有異物，將該閥從法蘭處解體，發現閥芯與套筒之間有焊條卡住，導致閥門無法執行全關的動作。取出異物，后將閥芯與套筒分開，對其研磨處理，回裝調節閥，該閥正常運行。
3.渦街流量計附件（定位器）故障
實例：東海氧化鋁溶出車間母液流量計FT101異常波動，工藝操作人員手動和自動操作渦街流量計門FCV101均振蕩。故障檢查分析：現場測量回路輸出電流，DCS卡件輸出電流穩定，檢查氣源信號輸出穩定，定位器輸出氣信號不穩定，判斷結果為定位器的放大器故障。更換一臺新定位器，自檢結束后閥門控制正常。
五、結語
隨著我國工業“智能制造”的深度推動，自動化儀器儀表在制造業中勢必會廣泛應用。渦街流量計門作為自動化生產工藝調節系統的重要組成部分，如何選擇適用的渦街流量計門，對工藝生產指標參數的調節控制起著至關重要的作用，合理的選型與快速的維修能夠優化生產工藝，提升自動化能力，從而大大提高生產效率。
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