針對危險化學品領域中自力式壓力調(diào)節(jié)閥在應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)行機構(gòu)存在流體危險時的缺陷和危害；介紹了采用膜片冗余和具有顯示報警功能的新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、防流體危害的功能和應用，以達到自力式調(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，進而應用于工業(yè)過程控制領域。隨著石油化工生產(chǎn)的發(fā)展，自力式壓力調(diào)節(jié)閥也不斷應用于具有強腐蝕性，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了自力式壓力調(diào)節(jié)閥的設計，采用了膜片冗余技術(shù)和顯示報警功能，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
1.1 工作原理
自力式壓力調(diào)節(jié)閥由調(diào)節(jié)機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和引壓導管三部分組成，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定彈簧的反作用力操作，從而改變液體流量，實現(xiàn)被控壓力的自動調(diào)節(jié)。
1.2 特 點
1） 采用雙膜片組合冗余功能。該閥的執(zhí)行機構(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)行機構(gòu)正常工作時，工作膜片與介質(zhì)直接接觸 承擔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，備用膜片不接觸工藝介質(zhì)，不參與控制。當工作膜片發(fā)生破裂時，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)閥的安全運行并防止流體危險事件的發(fā)生，避免了人身傷害和環(huán)境污染。
2） 報警功能。當工作膜片正常時，由于被控介質(zhì)沒進入到備用膜片室，備用膜 片室內(nèi)的壓力表指示為零；當工作膜片破裂泄漏時，由于介質(zhì)進入備用膜片室，備用膜片室就會有壓力，該信號可以通過電接點壓力表傳到控制室，從而提醒操作員做出及時處理。
4 應用案例
該公司生產(chǎn)的帶膜片破裂報警自力式壓力調(diào)節(jié)閥，已于2009年應用于德司達（南京）染料有限公司調(diào)試危險介質(zhì)領域的硝基笨（C6H5NO2）的壓力控制和強腐蝕性介質(zhì)領域的發(fā)煙硫酸（H2SO4.SO3）的壓力控制和強腐蝕性介質(zhì)領域的發(fā)煙硫酸（H2SO4.SO3）的壓力控制。現(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，應用在危險化學品領域時，采用具有膜片冗余和膜片顯示報警功能的自力式調(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，該閥在實現(xiàn)壓力控制過程中，它的調(diào)節(jié)機構(gòu)和執(zhí)行機構(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)閥更加嚴謹，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
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)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式，直接與介質(zhì)接觸進而進行控制，在使用過程中存在著執(zhí)行機構(gòu)的高壓滲漏和破裂等產(chǎn)生的潛在危險。盡管可以通過采用滾動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)設計中沒采取膜片破裂時的冗余措施及就地顯示報警功能，若用在危險化學品領域，如丙烯腈、發(fā)煙硫酸、苯等介質(zhì)，其膜片破裂導致的后果將十分嚴重。
自力式壓力調(diào)節(jié)閥在設計制造時，應考慮在正常使用時可能遇到的流體危險并提供針對操作人員或周圍環(huán)境的防護措施。為此，無論在正常使用或單一故障條件下，執(zhí)行機構(gòu)的零部件都不會由于破裂和滲漏而導致危險。
2.2 結(jié)構(gòu)缺陷的潛在危險
2.2.1 自動控制失效的危險
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力部件膜片上進行操作的，當膜片破裂時，由于被控介質(zhì)的泄漏必將會導致控制閥時，它就會在設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
由于單膜片執(zhí)行機構(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，因而危險化學品介質(zhì)直接會造成操作人員的中毒、灼傷，甚至設備損壞和環(huán)境污染。
2.2.3 無膜片故障顯示報警功能的危險
采用單膜片執(zhí)行機構(gòu)的自力式壓力調(diào)節(jié)閥，在膜片破裂時如果沒有顯示報警功能，介質(zhì)的泄漏和控制功能失效，無法被及時發(fā)現(xiàn)和處理，將使事故危害不斷擴大，造成更加嚴重的安全后果。
值得注意的是這種潛在的流體危險，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。因為該冗余控制只有在設定值滿足P2設定值＜P1設定值和膜片無損壞的條件下，才能確保在工作閥發(fā)生故障時由備用閥對閥后壓力繼續(xù)實施控制。
3 自力式壓力調(diào)節(jié)閥防流體危險對策
具有防流體危險的自力式壓力調(diào)節(jié)閥在閥體結(jié)構(gòu)設計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)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能上。該執(zhí)行機構(gòu)采用了雙膜片組合形式，增加了工作膜片破裂或滲漏時的報警顯示功能。現(xiàn)以浙江派沃公司生產(chǎn)的帶膜片破裂報警的自力式壓力調(diào)節(jié)閥為例說明，該結(jié)構(gòu)如圖5所示。
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