核心提示：festo生產(chǎn)主要依靠電動(dòng)III型儀表和手動(dòng)閥操作，隨著工藝指標(biāo)要求的日益嚴(yán)格及自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)festo裝置進(jìn)行了DCS改造。
festo生產(chǎn)主要依靠電動(dòng)III型儀表和手動(dòng)閥操作，隨著工藝指標(biāo)要求的日益嚴(yán)格及自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)festo裝置進(jìn)行了DCS改造，增加了許多的順序控制、連鎖保護(hù)控制和遠(yuǎn)程控制，使用了大量的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥替代手動(dòng)閥，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)裝置的安全性。
1、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的選型
一般氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、外殼、閥體和密封裝置等組成。由于使用在festo生產(chǎn)中，不僅須滿(mǎn)足壓力、溫度和腐蝕條件，還須選用防爆電磁閥和防爆限位開(kāi)關(guān)。
1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
目前主要使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有：
(1)多彈簧氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。多彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以方便地通過(guò)調(diào)整彈簧的組數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)使用不同的氣源壓力和彈簧范圍，組合靈活。不足之處是由于膜片承受的壓力較低，又加之有平衡彈簧，抵消了大部分作用力，使得輸出力較小。因此濟(jì)寧中銀現(xiàn)在較少使用。
(2)氣缸活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣缸活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)是通過(guò)其氣缸內(nèi)壓縮空氣形成一定的壓力來(lái)推動(dòng)活塞與滑塊改變閥體閥位。
氣缸活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為兩種：
①單作用，閥通氣時(shí)開(kāi)或關(guān)，閥斷氣時(shí)自動(dòng)關(guān)或開(kāi)，適用于大多數(shù)的閥體，是普遍選用的執(zhí)行機(jī)構(gòu);
②雙作用，閥通氣時(shí)開(kāi)或關(guān)，閥再通氣時(shí)關(guān)或開(kāi)，是一種無(wú)彈簧活塞機(jī)構(gòu)，由于無(wú)彈簧抵消推力，輸出力大，適用于大口徑、高靜壓、高壓差閥和蝶閥。
1.2 閥體的選擇
閥體在管路中主要用來(lái)控制工藝管道內(nèi)流體的切斷、接通或切換流道?，F(xiàn)在常用的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥閥體主要有球閥、蝶閥、閘閥、截止閥、隔膜閥和節(jié)流閥等。
(1)球閥。由旋塞閥演變而來(lái)，啟閉件是球體。特點(diǎn)是：①低流阻，阻力系數(shù)與同長(zhǎng)度的管道相同;②在較大壓力和較高溫度下也可實(shí)現(xiàn)完全密封;③可快速啟閉;④全開(kāi)或全關(guān)時(shí)，由于球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，不易受到腐蝕;⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸、維修、更換都比較方便。
由于球閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作用力大、直流通路、泄漏量小以及易于操作和維修的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于化工生產(chǎn)，一般用于壓力較大、閥面受沖擊較大、溫度高、密封要求嚴(yán)格、直徑不是很大的場(chǎng)合，如：氯乙烯管道、氣流管道等。另外，漿狀介質(zhì)的開(kāi)關(guān)可選用V型球閥。
(2)蝶閥。蝶閥啟閉件是圓盤(pán)式左右開(kāi)啟，優(yōu)點(diǎn)是：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，安裝方便;②流阻系數(shù)小，啟閉迅速;③可用于大口徑閥門(mén);④可以運(yùn)送泥漿，在管道口積存液體少。缺點(diǎn)是：①使用壓力和工作溫度范圍小，②密封性較差。
蝶閥由于壓力損失比較大，故適用于壓力損失要求不嚴(yán)的管路系統(tǒng)中。另外，在大口徑閥門(mén)中，蝶閥更具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，如管道口徑較大的乙炔氣體和氯化氫氣體輸送管道，均使用蝶閥閥體的氣動(dòng)快速切斷閥來(lái)完成異常狀態(tài)下閥門(mén)的快速關(guān)閉，以確保裝置的安全。
(3)閘閥。閘閥是指關(guān)閉件(閘板)沿通道軸線垂直移動(dòng)的閥門(mén)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①流體阻力小，密封面受介質(zhì)的沖刷和侵蝕小;②開(kāi)閉較省力;③介質(zhì)流向不受限制，不擾流，不降低壓力;④形體簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短，制造工藝性好，適用范圍廣。缺點(diǎn)有：①外形尺寸和開(kāi)啟高度都較大，所需安裝的空間亦較大;②在啟閉過(guò)程中，密封面容易磨損，甚至在高溫時(shí)易引起擦傷。
閘閥通常適用于不需要經(jīng)常開(kāi)關(guān)，而且保持閘板全開(kāi)或全關(guān)的工況。多用于蒸汽管道和大直徑的給水管道等流體阻力一般要求較小的場(chǎng)合。
(4)截止閥。截止閥是指關(guān)閉件(閥瓣)沿閥座中心線移動(dòng)的閥門(mén)，閥桿開(kāi)啟或關(guān)閉行程相對(duì)較短，具有非?？煽康那袛喙δ?。優(yōu)點(diǎn)有：①在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中，由于閥瓣與閥體密封面間的摩擦力小，因此耐磨;②開(kāi)啟高度小，因此體積較小;③通常在閥體和閥瓣上只有一個(gè)密封面，因此制造工藝好，便于維修。缺點(diǎn)有：①液體阻力大，易造成壓力損失;②不適宜在大口徑管道上應(yīng)用;③開(kāi)啟和關(guān)閉力矩較大，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較長(zhǎng)。
由于截止閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、制造維修方便的特點(diǎn)，對(duì)于口徑較小的管道，且要求有較好的關(guān)斷密封性時(shí)，多采用截止閥。
(5)隔膜閥。隔膜閥閥體和閥蓋內(nèi)裝有1個(gè)撓性隔膜，靠隔膜的上、下行程實(shí)現(xiàn)密封。其優(yōu)點(diǎn)為：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于快速拆卸和維修;②由于其操縱機(jī)構(gòu)與介質(zhì)流道隔開(kāi)，可保證介質(zhì)的純凈;③襯里材料多樣性，可適用于各種介質(zhì)，具有良好的防腐蝕特性。缺點(diǎn)是：①襯里材料限制了其使用溫度及壓力不能過(guò)高;②隔膜為易損件，需視工況及介質(zhì)特性而定期更換。
隔膜閥適用于化學(xué)腐蝕性或懸浮顆粒的介質(zhì)、甚至難以輸送的危險(xiǎn)介質(zhì)。
綜上所述，閥體的選擇應(yīng)綜合考慮泄漏率、介質(zhì)種類(lèi)、介質(zhì)溫度、流量系數(shù)等各種參數(shù)和性?xún)r(jià)比。在festo生產(chǎn)中，由于乙炔、氯乙烯、festo樹(shù)脂沒(méi)有腐蝕性，多以氣體、液體、顆粒的狀態(tài)存在，閥體多采用不銹鋼材質(zhì)。因此，目前濟(jì)寧中銀大多使用球閥和蝶閥作為氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的閥體。
2、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的安裝與拆卸
2.1 安裝前的注意事項(xiàng)
(1)應(yīng)按照規(guī)格型號(hào)仔細(xì)對(duì)閥門(mén)進(jìn)行檢查：標(biāo)簽有無(wú)損壞、配件是否齊全。
(2)清除閥內(nèi)的雜物，接通儀表氣，使用信號(hào)發(fā)生器，對(duì)閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)關(guān)檢查，看開(kāi)關(guān)動(dòng)作是否正常，并記錄開(kāi)閥速度與關(guān)閥速度。觀察氣動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉情況，不應(yīng)有停頓、緩慢運(yùn)行現(xiàn)象，開(kāi)關(guān)應(yīng)靈活旋轉(zhuǎn)、應(yīng)進(jìn)行多次反復(fù)試驗(yàn)[1]。
(3)準(zhǔn)備與管道連接前，須沖洗和清除干凈管道中殘存的雜質(zhì)，以免損傷閥門(mén)的密封面，造成不必要的損失。
(4)閥門(mén)起吊時(shí)，繩子應(yīng)按要求系于吊環(huán)或法蘭上，嚴(yán)禁系于手輪或閥桿等容易損壞的部件。
2.2 安裝時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)用螺栓將閥門(mén)在法蘭間定位，需確認(rèn)閥體外徑尺寸和配管內(nèi)徑尺寸，閥體外徑大時(shí)，要在法蘭和閥體間留出適當(dāng)空間，通過(guò)點(diǎn)焊將法蘭和管道固定在一起[1]。
(2)拆下閥門(mén)，將法蘭與管道完全焊接好。待焊接處完全冷卻后，再將閥門(mén)安裝在法蘭之間，檢查閥門(mén)對(duì)準(zhǔn)后，擰緊法蘭螺栓。再開(kāi)關(guān)閥門(mén)，檢查開(kāi)關(guān)是否靈活。
(3)對(duì)閥門(mén)進(jìn)行全開(kāi)、全關(guān)動(dòng)作，調(diào)整速度控制器，確保閥門(mén)的開(kāi)關(guān)速度符合要求，這樣閥門(mén)才可正常使用[1]。
(4)安裝點(diǎn)附近的管道不可有低垂或者承受外力的現(xiàn)象，可以用管道支架或者支撐物來(lái)消除管線的偏離。
2.3 拆卸時(shí)的注意事項(xiàng)
拆卸法蘭閥門(mén)應(yīng)在管道內(nèi)無(wú)壓力的情況下進(jìn)行，拆開(kāi)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)必須有嚴(yán)密的安全隔離措施，拆卸時(shí)應(yīng)緩慢松開(kāi)法蘭螺栓，對(duì)于需臨時(shí)拆下的閥門(mén)，尤其是閥體應(yīng)做好保護(hù)措施，以免影響再次使用。
3、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的使用維護(hù)
對(duì)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行良好的維護(hù)，可提高閥門(mén)的使用性能，并延長(zhǎng)閥門(mén)的使用壽命。
(1)定期用黃油、二硫化鉬或石墨粉對(duì)閥桿螺紋及轉(zhuǎn)軸進(jìn)行潤(rùn)滑。
(2)對(duì)于不經(jīng)常動(dòng)作的閥門(mén)，要定期進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作試驗(yàn)，做好潤(rùn)滑措施，避免需要時(shí)無(wú)法正常使用。
(3)對(duì)安裝在室外的閥門(mén)，要做好防護(hù)措施，以防風(fēng)吹日曬引起銹蝕，影響正常使用。
(4)禁止在閥門(mén)上放置重物及在閥門(mén)上站立。
(5)定期檢查閥門(mén)動(dòng)作情況，如發(fā)現(xiàn)明顯的動(dòng)作緩慢、漏氣、開(kāi)關(guān)不到位等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理，以免影響正常使用。
(6)定期檢查空氣過(guò)濾減壓器、電磁閥、限位開(kāi)關(guān)盒、速度控制器等零部件，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修、更換。
(7)執(zhí)行器氣源應(yīng)保持干燥、清潔，定期對(duì)執(zhí)行器相應(yīng)配合使用的空氣過(guò)濾器進(jìn)行放水、排污，以免進(jìn)入電磁閥和執(zhí)行器，影響正常工作。
4、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥的常見(jiàn)故障及處理
開(kāi)關(guān)閥故障處理的快慢與準(zhǔn)確程度決定著生產(chǎn)裝置受影響的程度，維修人員的責(zé)任是現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確地判斷和處理故障部位，使生產(chǎn)受影響的損失減到小。故障處理的原則是：到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后要先問(wèn)再看、后動(dòng)，先外后內(nèi)，先想后修;處理的順序是：先檢查外部電路、氣路，附件(電磁閥、空氣過(guò)濾減壓器等)，再檢查氣動(dòng)執(zhí)行器，后檢查閥門(mén)本體[2]。濟(jì)寧中銀遇到的主要開(kāi)關(guān)閥故障有以下幾種情況。
(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作。
引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作的原因主要有4種，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行檢查：
①檢查進(jìn)、出空氣過(guò)濾減壓器的氣源壓力是否達(dá)到額定值，根據(jù)情況調(diào)大氣源壓力或更換空氣過(guò)濾減壓器;
②檢查電磁閥有無(wú)堵塞現(xiàn)象，換氣動(dòng)作是否正常，根據(jù)情況清理堵塞或更換電磁閥;
③檢查進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣源壓力是否達(dá)到額定值，檢查速度控制器有無(wú)堵塞現(xiàn)象;
④檢查閥門(mén)密封部件摩擦力是否太大，或密封圈是否有漏氣現(xiàn)象。
值得注意的是，檢修氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，在打開(kāi)端蓋前，一定要使里面的彈簧處于自然放松狀態(tài)，切不可帶壓力(彈力)拆卸，以防事故。
(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，但扭矩不夠。
檢查氣缸兩端的調(diào)節(jié)螺栓，根據(jù)關(guān)閉情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，并鎖死到適當(dāng)位置。
(3)開(kāi)關(guān)閥可開(kāi)關(guān)，但開(kāi)或關(guān)時(shí)動(dòng)作緩慢。
這是氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥比較常見(jiàn)的故障，可根據(jù)以下情況進(jìn)行檢查：①檢查進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)前的速度控制器是否需要調(diào)整，因?yàn)殡S著閥門(mén)使用年限的增長(zhǎng)，工藝管道及閥門(mén)自身的變化都要求對(duì)速度控制器進(jìn)行調(diào)整;②檢查氣缸是否有漏氣現(xiàn)象，氣缸內(nèi)O型密封圈損壞可導(dǎo)致閥門(mén)動(dòng)作緩慢;③檢查彈簧是否推力減小;④檢查氣缸出口鎖位閥動(dòng)作是否靈敏，氣缸排氣是否正常。
(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常，但閥門(mén)不動(dòng)作。
引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常但閥門(mén)不動(dòng)作的原因可能是：①閥芯與閥座卡死;②管道發(fā)生堵塞;③執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥芯連接處磨損、脫落等，可按照順序逐一進(jìn)行檢查。
(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常，但閥門(mén)開(kāi)關(guān)無(wú)法到位。
一般情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常但閥門(mén)開(kāi)關(guān)無(wú)法到位的原因可能為：①管道內(nèi)有異物卡塞閥門(mén)，造成閥門(mén)動(dòng)作不到位;②介質(zhì)壓差太大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)剛性小，閥關(guān)不嚴(yán);③閥體自身故障引起：若為球閥，一般為密封面損傷或填料函滲漏;若為襯氟或襯膠蝶閥，一般為所襯氟或膠變形;若為隔膜閥，一般為橡膠隔膜損壞;若為閘閥，可能是密封面擦傷或傳動(dòng)部位卡阻、磨損、銹蝕。
5、結(jié)語(yǔ)
作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)———?dú)鈩?dòng)開(kāi)關(guān)閥，它的正常運(yùn)行關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程和系統(tǒng)的安全性，控制閥的合理選型、正確安裝、認(rèn)真維護(hù)是保證控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提，因此更需對(duì)閥門(mén)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，根據(jù)故障現(xiàn)象快速、準(zhǔn)確地判斷出故障部位，才能保證生產(chǎn)控制的正常運(yùn)行。