我們平常所說(shuō)的：
FC-氣源丟失，閥門(mén)處于關(guān)閉位置
FO-氣源丟失，閥門(mén)處于打開(kāi)位置
FL-氣源丟失，閥門(mén)處于最后時(shí)刻位置并一直保持
FLC-氣源丟失，閥門(mén)保位但趨于關(guān)閉，閥門(mén)最終處于關(guān)閉位置(氣缸中氣體消耗完)
FLO-氣源丟失，閥門(mén)保位但趨于打開(kāi)，閥門(mén)最終處于打開(kāi)位置(氣缸中氣體消耗完)
這是聯(lián)鎖設(shè)計(jì)中非常重要的控制點(diǎn)，也是關(guān)乎安全生產(chǎn)的非常關(guān)鍵的部分。那么我們?cè)诎踩珯z查中如何判斷一個(gè)閥門(mén)的故障狀態(tài)呢。首先我們要了解閥門(mén)的組成部分。切斷閥由閥體和氣缸兩大部分組成，就像我們家用的水閥一樣，閥體是和水管連接部分，氣缸就相當(dāng)于水閥手柄。很多切斷閥的閥體和氣缸都并非一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)的，比如國(guó)際上知名的閥門(mén)廠(chǎng)，很多都以生產(chǎn)閥門(mén)而著名，氣缸則是外配。切斷閥的故障模式，完全取決于氣缸部分，氣缸的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而氣缸上電磁閥、氣控閥、氣動(dòng)加速器、鎖止閥的搭配則更為復(fù)雜，所以在安全檢查時(shí)，對(duì)切斷閥的故障模式判斷需要仔細(xì)觀(guān)察。下面介紹幾種閥門(mén)結(jié)構(gòu)。
1、單缸單作用
單杠單作用是切斷閥中最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，也是最容易判斷故障模式的一種閥門(mén)。單缸單作用切斷閥的缸體部分：一端是氣缸一端是彈簧，正常情況下，電磁閥帶電，動(dòng)力風(fēng)進(jìn)入氣缸，推動(dòng)氣缸移動(dòng)壓縮彈簧，從而帶動(dòng)閥門(mén)打開(kāi)或者關(guān)閉；當(dāng)電磁閥失電(聯(lián)鎖啟動(dòng))后，氣缸中的動(dòng)力風(fēng)迅速排出，彈簧推動(dòng)氣缸移動(dòng)，帶動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉或者打開(kāi)。
2、雙缸雙作用
兩側(cè)都是氣缸，一端進(jìn)風(fēng)時(shí)，另一端排風(fēng)，推動(dòng)氣缸移動(dòng)，從而帶動(dòng)閥門(mén)打開(kāi)或者關(guān)閉。雙缸雙作用結(jié)構(gòu)的閥門(mén)，在動(dòng)力風(fēng)中斷或者電磁閥失電狀態(tài)是停止不動(dòng)的，不關(guān)閉也不打開(kāi)，保持原位不動(dòng)(注：不考慮電磁閥和氣動(dòng)閥結(jié)構(gòu))。在實(shí)際使用中，閥門(mén)的故障模式，完全決定于其附件(電磁閥、氣控閥等)的組合。
3、雙缸單作用
雙缸單作用是集合單缸單作用及雙缸雙作用的優(yōu)點(diǎn)，兩端都是氣缸，其中一個(gè)氣缸中帶有彈簧，當(dāng)動(dòng)力風(fēng)中斷時(shí)在彈簧作用下，閥門(mén)關(guān)閉或者打開(kāi)；在聯(lián)鎖啟動(dòng)時(shí)，在動(dòng)力風(fēng)和彈簧雙重作用下，快速關(guān)閉閥門(mén)。
是不是雙缸單作用切斷閥最好呢，也不一定，這種結(jié)構(gòu)的閥門(mén)最大的弊端是，不好判斷彈簧作用力的可靠性，當(dāng)聯(lián)鎖需要緊急啟動(dòng)，而動(dòng)力風(fēng)又中斷的緊急狀態(tài)下，彈簧如果乏力，那閥門(mén)會(huì)無(wú)法關(guān)閉或者打開(kāi)。而彈簧是否可靠，在正常聯(lián)鎖測(cè)試中不好判斷。
常見(jiàn)切斷閥的結(jié)構(gòu)就這三種模式，了解這三種氣缸結(jié)構(gòu)就了解閥門(mén)的故障狀態(tài)了嗎，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。氣缸的動(dòng)作模式完全由外部氣動(dòng)元件來(lái)控制，而氣控元件的組合根據(jù)聯(lián)鎖的需要千變?nèi)f化。舉幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
1、單杠單作用在動(dòng)力風(fēng)中斷時(shí)一定會(huì)關(guān)閉或者打開(kāi)嗎？
大部分聯(lián)鎖閥門(mén)在動(dòng)力風(fēng)中斷時(shí)要求關(guān)閉或者打開(kāi)，但是聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)一定是可用性和可靠性的綜合考慮。在考慮安全性的同時(shí)一定會(huì)考慮可用性，且有時(shí)候的動(dòng)力風(fēng)中斷并非全部中斷，而是局部動(dòng)力風(fēng)管線(xiàn)的受損。關(guān)閉某個(gè)切斷閥會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失或者給生產(chǎn)帶來(lái)次生安全風(fēng)險(xiǎn)。這種情況下，一般閥門(mén)上會(huì)帶有鎖止閥，其作用就是當(dāng)動(dòng)力風(fēng)壓力降到一定的設(shè)定值時(shí)，切斷動(dòng)力風(fēng)，氣缸中的壓力始終推動(dòng)彈簧使得閥門(mén)保持原有狀態(tài)。加上鎖止閥就變?yōu)镕L。什么情況下用到這種閥呢，比如大型的氣體凈化項(xiàng)目，當(dāng)下游生產(chǎn)裝置發(fā)生故障時(shí)，需要緊急切斷上游供料閥門(mén)，下游裝置全部停工，可能會(huì)造成幾千萬(wàn)的經(jīng)濟(jì)損失。但是動(dòng)力風(fēng)暫時(shí)故障，能在短時(shí)間恢復(fù)，倒不如設(shè)置成FLC。
也就是說(shuō)這樣的結(jié)構(gòu)，在動(dòng)力風(fēng)中斷時(shí)，閥門(mén)是保持的。
2、雙缸雙作用閥門(mén)在動(dòng)力風(fēng)中斷時(shí)一定保持不動(dòng)嗎？
也不一定，需要看氣動(dòng)閥結(jié)構(gòu)。從氣路圖可以看出，閥門(mén)雖然是雙缸雙作用，但是通過(guò)氣動(dòng)元件的組合，閥門(mén)變?yōu)镕C。
一個(gè)切斷閥的失效概率并非完全取決于切斷閥本身。我們能從各種渠道查到的失效數(shù)據(jù)只是閥門(mén)本身的，并不包含氣控閥、電磁閥、鎖止閥、氣動(dòng)加速器等等。就其閥門(mén)本身來(lái)說(shuō)，一般都是比較可靠的，但是這些閥門(mén)附件的失效概率較高，也就是說(shuō)我們用于現(xiàn)場(chǎng)緊急切斷的閥門(mén)，其失效概率大部分是由氣動(dòng)元件導(dǎo)致的，而我們查到的失效概率只是閥門(mén)的，生搬硬套用這個(gè)數(shù)據(jù)去做SIL驗(yàn)算是不符合實(shí)際的。把所有的氣動(dòng)元件失效概率一起算不就可以了嗎？當(dāng)然可以，但是氣路組合千變?nèi)f化，這個(gè)計(jì)算過(guò)程超復(fù)雜。
另外，切斷閥的使用介質(zhì)對(duì)切斷閥是非常關(guān)鍵的，同一臺(tái)閥門(mén)用于不同的工況，如一臺(tái)用于干凈的汽油，一臺(tái)用于惡略工況(如煤化工、S-Zorb、聚丙烯粉料、粘稠性較大的漿料)等環(huán)境下，其失效概率差別會(huì)非常大，用于汽油的可能用30年沒(méi)問(wèn)題，用于惡略工況能用三個(gè)月就不錯(cuò)了。
這幾年國(guó)內(nèi)閥門(mén)技術(shù)突飛猛進(jìn)，在攻關(guān)惡略工況環(huán)境的閥門(mén)取得了很大的成就。但是就其閥門(mén)的可靠性來(lái)說(shuō)，在考慮閥門(mén)是失效概率時(shí)，一定要考慮閥門(mén)的使用工況。
在整個(gè)聯(lián)鎖回路中，SIS系統(tǒng)相對(duì)故障率最低，測(cè)量部分次之，執(zhí)行部分故障率最高。
作者：何龍
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