針對危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域中自力式壓力調(diào)節(jié)閥在應(yīng)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(jī)構(gòu)存在流體危險(xiǎn)時(shí)的缺陷和危害；介紹了采用膜片冗余和具有顯示報(bào)警功能的新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、防流體危害的功能和應(yīng)用，以達(dá)到自力式調(diào)節(jié)閥的使用安全要求。
自力式壓力調(diào)節(jié)閥最初用于城市供熱控制，進(jìn)而應(yīng)用于工業(yè)過程控制領(lǐng)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(yīng)用于具有強(qiáng)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)GB30436.4----2013《工業(yè)自動(dòng)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(jìn)了自力式壓力調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)，采用了膜片冗余技術(shù)和顯示報(bào)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(diǎn)
1.1 工作原理
自力式壓力調(diào)節(jié)閥由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和引壓導(dǎo)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(dòng)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(shè)定彈簧的反作用力操作，從而改變液體流量，實(shí)現(xiàn)被控壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
1.2 特 點(diǎn)
1） 采用雙膜片組合冗余功能。該閥的執(zhí)行機(jī)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(jī)構(gòu)正常工作時(shí)，工作膜片與介質(zhì)直接接觸 承擔(dān)壓力信號的測量放大比較功能，完成自力式壓力調(diào)節(jié)閥的壓力控制。此時(shí)，備用膜片不接觸工藝介質(zhì)，不參與控制。當(dāng)工作膜片發(fā)生破裂時(shí)，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(shí)的壓力信號怕測量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(yùn)行并防止流體危險(xiǎn)事件的發(fā)生，避免了人身傷害和環(huán)境污染。
2） 報(bào)警功能。當(dāng)工作膜片正常時(shí)，由于被控介質(zhì)沒進(jìn)入到備用膜片室，備用膜 片室內(nèi)的壓力表指示為零；當(dāng)工作膜片破裂泄漏時(shí)，由于介質(zhì)進(jìn)入備用膜片室，備用膜片室就會(huì)有壓力，該信號可以通過電接點(diǎn)壓力表傳到控制室，從而提醒操作員做出及時(shí)處理。
4 應(yīng)用案例
該公司生產(chǎn)的帶膜片破裂報(bào)警自力式壓力調(diào)節(jié)閥，已于2009年應(yīng)用于德司達(dá)（南京）染料有限公司調(diào)試危險(xiǎn)介質(zhì)領(lǐng)域的硝基笨（C6H5NO2）的壓力控制和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)煙硫酸（H2SO4.SO3）的壓力控制和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)領(lǐng)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(dǎo)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(yīng)用在危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域時(shí)，采用具有膜片冗余和膜片顯示報(bào)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。
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(shí)現(xiàn)壓力控制過程中，它的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)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(jī)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(yán)謹(jǐn)，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 自力式壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)缺陷和潛在危險(xiǎn)
2.1 自力式壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)缺陷
目前，自力式壓力調(diào)節(jié)閥大多采用單膜片執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式，直接與介質(zhì)接觸進(jìn)而進(jìn)行控制，在使用過程中存在著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高壓滲漏和破裂等產(chǎn)生的潛在危險(xiǎn)。盡管可以通過采用滾動(dòng)膜片或金屬膜片提高性能，通過選擇耐腐蝕和搞溶脹性的膜片材料可提高安全性和使用壽命，但由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒采取膜片破裂時(shí)的冗余措施及就地顯示報(bào)警功能，若用在危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域，如丙烯腈、發(fā)煙硫酸、苯等介質(zhì)，其膜片破裂導(dǎo)致的后果將十分嚴(yán)重。
自力式壓力調(diào)節(jié)閥在設(shè)計(jì)制造時(shí)，應(yīng)考慮在正常使用時(shí)可能遇到的流體危險(xiǎn)并提供針對操作人員或周圍環(huán)境的防護(hù)措施。為此，無論在正常使用或單一故障條件下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的零部件都不會(huì)由于破裂和滲漏而導(dǎo)致危險(xiǎn)。
2.2 結(jié)構(gòu)缺陷的潛在危險(xiǎn)
2.2.1 自動(dòng)控制失效的危險(xiǎn)
由于自力式調(diào)節(jié)閥是靠被控變量的變化直接作用在動(dòng)力部件膜片上進(jìn)行操作的，當(dāng)膜片破裂時(shí)，由于被控介質(zhì)的泄漏必將會(huì)導(dǎo)致控制閥時(shí)，它就會(huì)在設(shè)定彈簧的作用下使閥處于閥后控制型的全開狀態(tài)，呀使閥處于閥前控制型的全關(guān)狀態(tài)，致使調(diào)節(jié)作用失效。
2.2.2 介質(zhì)泄漏的危險(xiǎn)
由于單膜片執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的膜片，一面和被控介質(zhì)接觸，另一面和大氣相通，膜片一旦發(fā)生破裂，介質(zhì)將直接向外泄漏，因而危險(xiǎn)化學(xué)品介質(zhì)直接會(huì)造成操作人員的中毒、灼傷，甚至設(shè)備損壞和環(huán)境污染。
2.2.3 無膜片故障顯示報(bào)警功能的危險(xiǎn)
采用單膜片執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自力式壓力調(diào)節(jié)閥，在膜片破裂時(shí)如果沒有顯示報(bào)警功能，介質(zhì)的泄漏和控制功能失效，無法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將使事故危害不斷擴(kuò)大，造成更加嚴(yán)重的安全后果。
值得注意的是這種潛在的流體危險(xiǎn)，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，也無法克服膜片破裂所造成的后果。因?yàn)樵撊哂嗫刂浦挥性谠O(shè)定值滿足P2設(shè)定值＜P1設(shè)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(shí)由備用閥對閥后壓力繼續(xù)實(shí)施控制。
3 自力式壓力調(diào)節(jié)閥防流體危險(xiǎn)對策
具有防流體危險(xiǎn)的自力式壓力調(diào)節(jié)閥在閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能上。該執(zhí)行機(jī)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(shí)的報(bào)警顯示功能?，F(xiàn)以浙江派沃公司生產(chǎn)的帶膜片破裂報(bào)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。
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