关键词：电动阀门；故障；分析
1电动阀门概述
电动阀门是利用电动执行器控制阀门，进而实现阀门的开、关。电动阀门由上半部分电动执行器和下半部分阀门组成，使用电能作为动力，通过电动执行机构的电机来驱动阀门，实现阀芯的开关，进而达到连通、截断管道介质的目的。其中，电磁阀也是电动阀的一种，它利用电磁圈产生的磁场拉动阀芯动作，进而改变阀门的通路状态。部分系列的电磁阀，在线圈断电后，阀芯可以依靠弹簧的推力动作。电动阀门动作的力矩和普通的阀门相当，开关运行速度可进行相应的调整。电动阀门大多结构简单、维护方便，因此，它在各种类流体的控制中运用广泛，比如控制水、空气、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆和油品等，电动阀门也可以用作各类介质流量的模拟量调节。
2电动阀门常见故障
电动阀门常见故障有以下几种现象：就地不动作；执行器阀杆无输出；远控、就地不动作；指示灯不亮；电装人机面板模糊以及其他故障。
3原因分析
(1)电动执行机构板卡老化情况。所使用的电动执行机构一般均采用防爆设计，电器板件在密闭空间内运行产生的热量不易散发，长期处于发热工作状态，而且夏季户外高温加剧了元件如:变压器、电容、内部寄存器等元件的老化，这就导致了夏季阀门板卡故障高发。
(2)电压波动造成电源板故障。电装的电源板虽然采用了保护电路和宽电压设计，但部分阀门电装使用的380V电源电压直接来自35kV变电电压，停电送电或启停设备造成的电压波动较大，形成对电装元器件的冲击。实际上，因变电所改造，停、送电作业造成的电压波动和电流冲击已造成多例阀门电装电源板损坏。
(3)地面沉降对阀门电动执行机构电缆的破坏。通过维修发现，电动阀门断电、掉线或无法远程操作等故障多数是电缆被破坏造成的。阀门安装区域的土壤多为三类土，土质紧固、石块较多，且地基沉降量较大，各区域沉降量不均，阀门电动执行机构电缆一般采取直埋方式布设，电缆无法保留足够的变形余量。当地面发生不均匀沉降时，电缆直接受力，局部易被拉断，造成电缆接地、阀门失电或远控无效的现象。
(4)户外阀门电装机械部分会因密封圈老化、磨损、润滑油变质造成漏油和内部零件腐蚀。电缆接入端会因安装时防护不到位引起进水，造成腐蚀、短路及异常报警故障。部分管线长期得不到有效维护，管线内油水分离，造成对阀门的腐蚀。
(5)部分阀门的选型没有考虑到介质的影响。如储罐中央排水阀没有采取防水、防腐蚀措施，使得阀板出现单面或双面严重腐蚀而卡死。原油储罐罐底脱水阀闸板与罐底明水长期接触的一面，因罐底积水层溶有原油中的盐类，呈酸性并具有一定腐蚀性，造成单面阀板严重腐蚀，阀门无法使用。此两种情况已出现多例。
(6)部分阀门长期使用后开关力矩增大，原电动执行机构出现力矩不足、开关不到位现象，已不能满足使用要求，需升级阀门电装。
(7)岗位人员对电动阀门性能、维保专业知识了解不足，阀门缺乏有效维保。如阀门填料发生渗漏时，要将填料压盖两侧的螺母拧紧，但要留一定的余量，而实际中员工往往拧螺母用力过大，使得填料失去弹性，密封性能变差。
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4电动阀门故障措施
4.1提高检测结果的精度和可靠性
如果检测结果的精度和可靠性出现问题，即便后续的分析方法和决策系统再先进，诊断的结果也有可能是错误的。现有检测设备精度不高的原因主要是由检测原理本身所造成的，因此很有必要吸收利用当前摩擦学、材料学、电子学和测量学的相关先进成果，结合阀门本身的特点研发出高精度、高可靠性的检测设备。对于某些重要的阀门状态参数，可以采用不同的检测设备对其测量，以提高检测结果的可靠性。另外，多传感器融合技术也是提高检测结果可靠性的一种方法，在阀门的运行过程中，单一的故障很有可能引起多个状态参数的变化，例如，由落入异物而导致的阀门内漏，除了密封副处出现应力波信号，还会引起阀门前后压力的变化，阀杆运动不到位，甚至还伴有噪声。仅仅使用一种传感器监测阀门状态，其可靠性和准确性都较低。通过多种传感器同时监测阀门的运行参数，多个传感器的数据进行综合分析，剔除无用和错误的信息，有利于提高传感器系统的可靠性，使最终的决策判断更加科学合理。
4.2加强早期的故障诊断研究
阀门使用现场往往环境较为恶劣，如存在高温，空间狭小和有毒介质泄漏等问题，操作人员在现场进行诊断时存在一定的危险性，因此，现有阀门诊断实施的频率较低。现有的诊断一般都是在阀门出现明显故障征兆后的事后诊断，这种诊断方法很难发现早期微弱的故障。利用网络技术对阀门进行远程在线诊断，一方面可以让操作人员远离危险环境进行诊断，提高作业的安全性；另外通过组网技术，将现场的关键阀门联系起来，提高诊断的效率。更为关键的是基于网络的实时连续监测有利于早期微弱故障的发现。基于网络的远程在线诊断技术需要将现有的阀门故障诊断技术，DTU技术和网络技术相结合，在阀门使用现场设立在线监测点，采集阀门的运行数据，在技术力量较强的研究所或企业建立诊断分析中心。诊断分析中心获得远程传输的阀门运行数据后，对阀门状态进行判断，再远程提供检修建议。这在提高阀门运行的可靠性和降低阀门维护成本方面具有很大的优势。未来建立过程控制系统时将越来越多地考虑运用该项技术。
4.3阀门故障机理的深入研究
阀门故障机理反映了阀门故障的本质，是阀门故障诊断方法和技术的坚实基础。机理不明，则只能对阀门故障的表象进行研究，无法对阀门故障进行全面正确地解释。加强对阀门故障机理的研究不能仅仅将阀门作为一个独立对象开展研究，而应将阀门放在整个工艺系统中，对阀门的实际使用工况，控制系统逻辑等全面地分析。对于故障机理的数学模型，应通过仿真数据和实际故障数据对其进行反复修正。
4.4提高决策系统的智能性
阀门故障诊断决策系统智能性的不够主要问题在于基础故障数据较少，决策缺乏实际依据。因此必须建立阀门数据库，收集阀门运行的状态数据。国外的阀门制造商、阀门用户和研究院开始联合建立阀门数据库，但是国内还没有实施类似的计划。阀门的数据库不仅包含阀门在整个寿命过程中的运行状态数据，更包含阀门设计、加工、装配和试验各环节的数据记录。运用阀门数据库，可以综合分析影响阀门健康状态的关键因素，改进薄弱环节来提升阀门寿命。然而，建立阀门数据库是个庞大的系统工程，阀门的种类繁多，工况各异，依靠单一的力量根本无法完成。只有在行业协会领导下，各阀门制造商、设计院和阀门用户相互联合，数据共享，才能推动阀门数据库的建立，提升阀门故障诊断技术的水平。
结语：
电动阀门在运行过程中往往会出现诸多故障，严重影响电动阀门的正常运行，同时也为阀门故障的检修工作带来了很大的麻烦。因此，在电动阀门的选择和使用过程中，要严格控制阀门的质量，加强各个部门的沟通，确保电动阀门的运行稳定性。同时保证电动阀门的质量，可以减少企业的生产和检修成本，提高企业的经济效益。
参考文献：
[1]何海龙，程明.基于优化SVM-DT的阀门故障诊断方法[J].计算机工程与设计，2016，37(07):1932-1936+1941.
[2]郭海宽，蔡琦，赵新文，张永发.核级阀门故障概率的时变性研究[J].核动力工程，2016，37(02):111-115.
论文作者:宋保明
论文发表刊物:《科技中国》2018年5期
论文发表时间:2018/8/10
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