毛大军
（呼伦贝尔金新化工有限公司，内蒙古 呼伦贝尔021506）
［摘 要］呼伦贝尔金新化工有限公司尿素装置中有多台（单偏心）气动蝶阀，运行过程中出现了阀板卡涩、阀位波动大等问题，导致主控人员无法操控阀门。据蝶阀调节失效的可能原因，排除一些因素后，以低压调温水系统的旁路阀（FV3205）为例，对FV3205执行机构的扭矩重新进行核算，结果表明，FV3205所配置的执行机构扭矩偏小，在调节阀前后压差较大的情况下执行机构扭矩无法克服蝶阀开启时的阀杆扭矩而导致了阀门调节失效。最终通过更改气路、改变执行机构作用方式、更换为输出扭矩更大的执行机构等措施使问题得到了解决，满足了工艺操作的基本要求。
［关键词］尿素装置；单偏心蝶阀；阀位波动；阀板卡涩；执行机构；扭矩核算；解决措施
［中图分类号］TQ056.2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）01-0048-04
1 概 述
调节阀在现代化工厂的自动控制中起着十分重要的作用，是组成工业自动化控制系统的一个重要环节，被称为生产过程自动化的“手足”，正确选择调节阀是确保系统稳定运行的关键。调节阀一般由执行机构和阀体部件组成：按所配执行机构使用的动力区分，可分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀3种；按阀体类型来区分，常用的有直通单座、直通双座、角形、隔膜、三通、蝶形、套筒式、球形等调节阀。
呼伦贝尔金新化工有限公司（简称金新化工）尿素装置中有多台气动蝶阀，运行过程中出现了阀板卡涩、阀位波动大等问题。蝶阀是一种常用的控制阀，具有结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小等特点，适用于大口径的阀门。蝶阀在调节时，以阀杆为轴心带动阀板旋转，从而达到开关或调节的目的，阀杆只作旋转运动而不作升降运动，因而阀杆填料不易破坏、密封可靠，全开时有效流通面积较大，流体阻力较小。
蝶阀按结构形式可分为中心对称蝶阀和偏心蝶阀。中心对称蝶阀的结构特征是阀杆轴心、蝶板中心及本体中心在同一位置上，结构简单，制造方便。偏心蝶阀主要有单偏心、双偏心及三偏心等：单偏心是指蝶板的回转中心相对于蝶板中心在轴向存在偏心距h；双偏心在单偏心的基础上增加了蝶板的回转中心相对于蝶板中心在径向存在偏心距e；三偏心是在双偏心的基础上阀座所在圆锥形的高线与阀体通道轴线有一个夹角a，即角偏心。
2 尿素装置蝶阀调节过程中存在的问题
金新化工尿素装置共有12台单偏心蝶阀，工艺介质的压力、温度都不高，介质温度40～180 ℃，压力最低40 kPa（A）、最高1.1 MPa，主要用于闪蒸分离器工艺气及低压蒸汽的压力调节，以及蒸汽冷凝液的流量、温度调节。这些气动蝶阀安装调试时阀门动作平稳、顺畅，无任何问题，然而在尿素装置运行过程中一些蝶阀开关过程阀位波动很大，造成系统工况出现较大的波动，有些蝶阀甚至出现卡涩、不动作的情况。
以低压调温水系统（其工艺流程见图1）为例，低压调温水通过低压调温水循环泵（P306A/B）进行循环，通过调节阀（TV3201）和旁路阀（FV3205）控制流过低压调温水冷却器（E306）的水量来控制低压调温水的温度，然后低压调温水进入低压甲铵冷凝器（E303）与甲铵液换热。
FV3205是气关阀，工作介质温度65 ℃、压力0.45 MPa，关闭压差为0.8 MPa，气源故障时打开，其执行机构型号为AT600DAF1436，最大输出扭矩为1 064 N·m，该阀有副线。TV3201属于气开阀，工作介质温度65 ℃、压力0.45 MPa，关闭压差为0.8 MPa，气源故障时关闭，其执行机构型号为AT700S11AF1646，最大输出扭矩为949.4 N·m，该阀无副线。执行机构正常工作的仪表气源压力为0.5 MPa。
在调节阀前后没有工艺介质流过的时候，阀门动作很正常，但当管内流过温度65 ℃、压力0.45 MPa的冷凝液时，FV3205关到15%左右就不再动作了，开启副线切断阀至20%开度后，FV3205调节正常。TV3201在运行了10多天后，阀门卡在了15%左右开度的位置，无论主控输入多大的开度信号，该调节阀都不动作，用手轮开阀门，在小开度的位置可明显感觉到阀板卡涩，并且阀位波动较大。
3 可能原因
上述蝶阀都是采用单作用气动活塞执行机构控制，执行机构为意大利AT品牌产品，配置AVP302电－气阀门定位器，调试时阀位正确，排除了定位器的问题，那么，蝶阀出现上述问题的可能原因有哪些呢？
3.1 工况条件变化
如果运行工况条件与设计数据出现了较大的偏离，如介质温度、压力及调节阀关闭压差等与设计不符，或者流过调节阀的介质洁净度太差，都会导致调节阀无法正常运行。
3.2 数据表不准确
更多内容详见《中氮肥》2021年第1期