我公司从法国ATOCHEM公司引进的MSP-3PVC糊状树脂生产工艺，生产能力为1万t/a。其主要设备是一台50m3聚合釜和一台25m3种子釜及干燥、研磨和包装设备。装置控制为数字仪表、数字多回路调节器和气动
控制阀组成的调节系统。
近年来，聚氯乙烯树脂市场供需发生了变化，集团公司决定扩大产能，由目前的1万t/a扩大到4万t/a，分二期工程实施，前期为3万t/a。为了保证糊状树脂的产品质量，提高生产过程自动化水平，通过技术论证决定采用计算机技术对生产工艺过程进行控制，即集计算机技术、通信技术和CRT技术为一体的分散控制系统DCS、PLC，分别对聚合、干燥、研磨和公用系统等过程进行控制。系统使用控制阀（
气动调节阀、气动开关阀）约120台左右，口径在DN25~DN250之间。目前，该装置已运行两年多。现结合扩产、生产过程，对控制阀的选用安装、运行和维护的点滴体会进行分析。
一、MSP-3PVC糊状树脂工艺概况及工艺介质特点
MSP-3PVC糊状树脂的生产工艺流程简图如图1所示。MSP-3PVC糊状树脂的生产原料有氯乙烯（VCM）单体、无离子水、乳化剂、引发剂、阻聚剂以及防垢剂等，中间体有微悬浮种子和乳液种子及各种辅料，聚合后的糊状树脂半成品为乳胶溶液。其介质特点是：VCM有毒有害，易燃易爆，在管道内易自聚。（微悬浮、乳液）种子、乳化剂、阻聚剂和糊状树脂半成品等，是高黏度，含固体微粒乳胶溶液（糊状树脂半成品乳胶含固量为30%~40%左右，含引发剂）氯乙烯单体易自聚。
图1 MSP-3 PVC 糊树脂的流程示意图
二、控制阀的选用
由于PVC糊状树脂生产工艺和原料介质的特点，控制阀（气动
调节阀、气动开关阀）的选择非常重要。调节机构要求泄漏量要小，能适用高黏度、含有固体颗粒介质；
执行机构作的形式、转矩、推力及故障状态要符合要求。对气动调节阀而言，根据Cv值的计算确定口径是关键。对气动开关阀而言，正确选择执行机构的输出力的大小是关键。
1、气动调节阀
在PVC糊状树脂生产的DCS、PLC控制系统中，连续调节的控制回路，调节阀控制的介质分别是循环冷却水、蒸汽、氯乙烯和半成品胶乳。调节阀口径和作用方式的确定，可根据工艺提供的要求和工艺参数，根据调节阀的有关设计标准（IEC534、ANSI/FCI62-1以及ANSI/ISA-S75.01等）计算Cv值，确定调节阀口径和作用方式。考虑到工艺和介质的情况，调节阀结构形式为
偏心旋转阀，执行机构为（旋转）
气动执行机构，配
阀门定位器。关键控制点（连续加氯乙烯单体控制、蒸汽升温控制）加
电磁阀联锁或双重控制、联锁，确保系统安全。如图4所示为气动调节阀和气动开关阀的双重控制和联锁。
图2 气动调节阀、开关阀安全联锁图
2、气动开关阀
（1）气动开关阀的组成、特点
在PVC糊状树脂生产的DCS、PLC控制系统中，顺序控制、断序（联锁、保护）控制和远程控制，大量使用了气动开关阀（取代手动阀）。该开关阀由气动执行机构（齿轮齿条）、调节机构（
球阀）以及附件（电磁阀、
限位开关）部分组成。气动球形开关阀，其特点是结构简单，作用力大，直流通路，泄漏量小以及易于操作和维修。适用于高黏度、含纤维和含固颗粒流体的场合。在常用的控制阀中球阀具有最高的流通能力，它的
流量系数大约是相同口径的直通阀体的2~3倍。在选用调节阀时，它的口径常常小于它所安装管线的直径，但是在同样的条件下，使用球阀其口径只需管线直径的一半就够了。这个优点在系统设计时应该充分利用。但在此次扩产中，根据PVC糊状树脂生产工艺的特点，开关阀采用了与管道等同口径的方法（投资的费用增高）。
（2）气动开关阀作用方式的选择
气动开关阀有双作用和单作用（弹簧复位）两种作用方式，单作用开关阀又分气开式和气闭式两种。根据PVC糊状树脂工艺、设备和控制介质的不同要求，开关阀采用了单作用气开式和气闭式两种形式，以确保生产安全。
（3）气动开关阀结构和阀体材料的选择
气动开关阀在PVC糊状树脂生产中，和一般压力设备一样，也必须满足压力、温度和腐蚀条件，因此开关阀的结构和阀体材质的选择如下：
1）阀体结构：O形球阀。
2）阀体材料：不锈钢。
3）内件材料：和阀体材料相同。
4）密封座与阀杆密封材料：PTFE与增强PTFE。
5）执行机构：旋转式气动执行机构（齿轮齿条）。
6）附件：二位三通（防爆）电磁阀，（防爆）限位开关。
（4）气动开关阀执行机构的选择
根据阀门厂家提供的阀门转矩，经计算后选择执行机构，同时还要根据介质性质、阀内件及阀门开起的频率作进一步的考虑。一般情况下，执行机构的输出力是在所需阀门转矩基础上增大1.25-1.5倍，得到一个安全值。而在苛刻条件下，如含固体颗粒的PVC糊状树脂乳液，执行机构的输出力（转矩）应加大到2-2.5倍。使执行机构有足够的输出力。如图%所示是（弹簧复位）执行机构在（旋转）作用过程中输出转矩变化情况（不恒定）。一般可根据以下步骤进行选型。
图3 弹簧复位执行器输出转矩变化情况
1）根据阀门的口径确定需要的转矩（厂家提供）。
2）根据介质情况，所需转矩乘以系数1.25-1.5倍（介质为水），得到一个安全值。
3）根据气源压力和步骤（2）所得转矩查执行机构输出转矩表（厂家提供），得到一个刚好或略大一些所需转矩值。
4）根据转矩值确定执行机构型号（厂家提供）。在实际操作中，阀门和执行机构由厂家配套选型，用户主要是和生产厂家沟通，提供的技术参数和介质（物理、化学性质）情况要准确，以便正确地选择气动执行器。
三、控制阀的安装和调试
控制阀的安装和调试有一定的技术要求，安装和质量验收应符合有关规范。正确的安装和调试可为系统运行打下良好的基础。因此，在控制阀安装前，技术人员要技术交底，安装人员要仔细阅读配管图、控制阀的安装使用说明书，理解设计人员的设计意图，按技术人员的要求和控制阀说明书中的技术指南去做，有助于成功安装。
1）安装前的检查和校准。查看控制阀在运输过程中有无损坏。对照施工图样认真核对控制阀的口径、
流量特性是否与图样、铭牌一致，所带技术资料和附件是否齐全。接通电（气）控制信号，接通动力源（压缩空气）。检查行程是否到位（与行程指示标牌比较）。作用形式是否符合工艺要求，附件如阀门定位器、电磁阀以及限位开关等输入信号（电压）、位置反馈信号等是否正确。分程调节的输入信号与阀行程是否对应。
2）安装前，认真清理工艺管道和设备。清除管道内污垢、金属碎屑、焊渣和其他异物。检查控制阀内部以确保不存在异物。
3）对于法兰连接的控制阀，安装法兰的平行度=<5mm，并选择合适的垫片，在法兰与垫片对中后，轻轻旋紧螺栓（螺母），最后以交错形式旋紧每一个螺栓（螺母），以防泄漏。注意控制阀阀体上标注的箭头必须与介质的流向一致。
4）由于糊状树脂工艺和介质的原因，阀门和管线有防静电和伴热（保温）的要求，所以要将控制阀用导体（扁铁）与管道设备充分地连接（接地），并做好伴热（保温）。
5）所有控制阀在管线进行吹扫时应拆下来，暂时用短管与管道连接上。吹扫完毕后再安装上。控制阀和管道要有必要的固定和支撑。控制阀上挂位号标记。
6）控制阀的附件、空气管线安装也是不可忽视的。附件、空气管线的连接应注意连接处的气密性，控制阀用的仪表空气总管操作压力为0.55-0.8MPa,仪表空气的质量应符合国家标准GB/T 13277-1991《一般用压缩空气质量等级》的要求。对（齿轮齿条）气动执行机构，最好在每组气源分配（台）处安装小型过滤调压器和润滑器，注意应在润滑器中注入润滑油，调节好油的流量，以提高执行机构的使用寿命。
7）控制阀安装完成后，还应将控制阀与控制系统进行单机试车，联动试车和化工试车，打通流程并稳定48h，可参照GB/T 50093-2000《自动化仪表工程施工及验收规定》视为控制阀调试合格。
四、控制阀的维护和故障处理
1、维护
投入使用的控制阀和化工生产过程休戚相关，熟悉控制阀的结构和使用指南，了解工艺过程、工艺介质特性有助于维护人员对控制阀使用、维护和故障处理，是对生产安全运行和控制阀使用寿命的保障。在实际运行中可进行如下维护：仪表维护人员要定期对控制阀进行巡回检查，检查各零部件是否有松动，气动执行机构、气路以及管线是否有漏气，控制阀运行（开、关）过程中阀杆上、下运动（左、右旋转）是否有停顿或动作迟缓的现象。实践经验表明：（开关阀）打开的速度是关阀速度的三倍，说明阀门有问题，要进行处理。应结合系统大修，有计划地对控制阀进行检查、维护保养和故障维修。
2、故障处理
（1）控制阀故障处理的原则、顺序和方法
要做到现场快速处理控制阀的故障，故障部位的准确判断是重要的一环。到达现场后要先问再看后动，先外后内，先想后修的故障处理原则。处理顺序是：先检查外部电路、气路，附件（电磁阀、定位器等）再检查气动执行器，最后检查阀门本体。处理方法是：现场开关阀故障（打不开或关不上），首先检查有无电、气信号，气源压力是否达到工作压力。然后可拆下电磁阀（定位器）将气源直接接入气动执行机构，看控制阀是否动作，以判断电磁阀（定位器）好坏。如果控制阀不动作，可拆下执行机构接气源，看执行机构是否动作，并手动阀门看是否卡死。如果电磁阀（定位器）、执行机构没有问题，应从管道上拆下阀门，拆开阀门检查球体、密封座（圈）等是否有故障，如有问题分别处理。维修处理后，组装阀门时应注意球体必须处在关阀状态下装入，然后旋在开的位置上对角旋紧螺栓。必要时要对阀门进行试压试验。值得注意的是，在检修气动执行机构（齿轮齿条）时，要打开端盖前，一定要使里面的弹簧处于自然放松状态，切不可带压力（弹力）拆卸，以防事故。
（2）控制阀典型故障处理
1）聚合釜底阀故障
故障现象：口径DN250的聚合釜底（开关）阀，投入运行后一段时间后发现阀门打开和关闭的时间越来越长，时有打不开，关不上的现象，必须手动操作才能全关或全开。经技术、维护人员和厂家分析认为，由于介质的原因，阀门使用一段时间后，造成转矩增大，而执行机构输出力选择得不够大，造成阀门开（关）不到位。
处理办法：重新更换执行机构后，开关自如。故障现象：同一开关阀，发现突然无法关闭。反复检查气路、电路以及电磁阀均正常。初步判定阀门内部被卡。处理办法：将阀门拆下，解体后发现，密封座（圈）和止动圈严重变形，卡住球体。原因是介质PVC糊状树脂在球体的反复作用下，被塑化后挤入密封座（圈）的间隙，导致密封座（圈）变形，引起止动圈变形。
处理办法：清理阀体和球体，更换密封座（圈）和止动圈，组装试压后安装使用。
2）计量槽连通阀门故障
故障现象：一台连接新、老计量槽的口径DN250开关阀，在系统调试时发现此阀不动作，反复检查后，将执行机构拆下检查阀体，发现阀门卡死，拆下阀门解体后发现，阀门一端被（氯乙烯）自聚物附着（满），球体无法转动。
处理办法：清理阀门内的自聚物，试压后投用。由此可知，对控制容易自聚介质的阀门，长时间不用时，应定期开启阀门，防止自聚物在阀门内沉积。
3）蒸汽阀门故障
故障现象：调试中发现口径DN80的蒸汽控制阀关不到位（气开阀），经分析认为是执行机构复位的（弹簧）力不足，阀门关不到位。处理办法：在执行机构两端各增加一组弹簧（增大弹簧力）后，故障消除。
4）电磁阀故障
故障现象：在运行中发现，口径DN80的脱气阀不动作。经检查发现，电磁阀不动作（电磁阀内部线圈短路）。处理办法：更换一只新电磁阀，故障消除。
5）控制阀不动作
故障现象：调试中发现口径DN200的过料阀给信号不动作。反复检查后发现，控制柜内此阀门的控制信号（电源）的熔丝熔断，进一步检查发现此信号线经过限位开关的接线端子后，压盖在安装时将信号（电源）线压住（坏），铜线裸露，造成短路。
处理办法：包好裸露的铜线，故障消除。此外，在调试和运行中还出现过阀门转轴处泄漏，转轴变形，气动执行机构内漏（O形圈损坏），气动执行机构内弹簧断裂等故障。常见故障可参照表进行处理。
表 控制阀常见故障及排除方法
五、结论
作为自动控制系统的执行机构——控制阀，它的正常运行关系到PVC糊状树脂生产过程和系统的安全性，控制阀的合理选型、正确安装、认真维护是保证控制系统正常运行的前提。因此将控制阀纳入设备管理体系，建立有效的维护（修）程序进行预防性维护、被动性维护，保证了控制阀在PVC糊状树脂生产控制中的正常运行。
