中国石油长庆石化分公司（以下简称“长庆石化”）目前装置在用自控阀1162台，自控阀作为工业自控系统的“手脚”，在化工企业日常生产中起着十分重要的作用，特别是在长庆石化智能化、数字化和高自控率的现状下，调节阀的故障轻则影响工艺日常操作平稳，重则会导致装置联锁停车，严重影响公司安全生产、经济效益和环保达标排放。2023年长庆石化机电仪运维中心采取多种自控阀主动维护措施及预知性检维修来降低自控阀故障率，推广新技术在现场的实际运用，计划2023年自控阀故障率目标降为5%以内，因自控阀故障发生事件概率为0，保证工艺生产的长周期平稳运行。

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控制阀故障现状

控制阀是石油化工企业应用最广泛的仪表之一。它的安全运行直接关乎装置的长周期运行，因此在各大石油炼化企业一直作为重点关注对象。长庆石化机电仪运维中心收集了近3年运行报表中发生控制阀故障数量进行统计，具体情况见表1。

表1    2020 ～2022 年控制阀故障数量统计

2020年共出现自控阀类故障数量为155台次，故障率为13.3%，其中4台次造成装置部分单元联锁停车，2台次造成环保数据超标，发生事件概率为0.3%。2021年自控阀故障数量134台，故障率11.6%。2022年运行报表统计仪表问题数量共计1871个，各类阀门故障数量为164台次，其中自控阀门故障数量为121台次，在全公司1162台自控阀中故障占比为10.4%，发生事件概率为0%。通过数据来看，近3年自控阀故障率呈现下降趋势。

以2022年为例，通过生产运行报表根据故障类型表明：阀门类型中调节阀故障占比最高为121台次，占比74%，切断阀为33台次，占比20%，电动阀为10台次，占比6%（见图1）；故障类型中工艺原因、卡滞、反馈故障和盘根渗漏故障数量靠前。2022年阀门故障次数靠前的为FV20401出现4次，主要原因为定位器及接线故障；LV53113出现4次，主要原因为阀芯卡滞不动作；PV6203出现3次，主要原因为阀芯卡滞不动作；XV41208C出现3次，主要原因为回讯故障报警，如图2所示。

图1 阀门类型故障数量统计

图 2 阀门故障类型数量统计

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自控阀故障率高原因分析

通过图表来看，控制阀故障类型繁杂，由于日常维护不到位造成的阀门本体、附件、线路故障、老化、泄漏以及卡滞等故障现象较多，还有一些不易观察的问题造成，从深层次的原因来分析如下。

1）属地包机人维护意识不到位，对自控阀运行状况关注度不高，日常巡检只停留于跑冒滴漏以及常规内容的检查，巡检的效率质量相对较低。

2）三大计划落实不到位。每周每月列举的检查、保养、维修计划不够全面，未突出装置关键核心部位以及边远高处设备的专项排查，如部分定位器使用时间较长，未定期检查紧固定位器反馈杆，阀杆连接块是否松动，智能定位器的电气接口，电磁阀等存在进水隐患未及时发现。

3）预防性维护手段效率不高，计划与实际实施偏差大。根据技术管理经验制定检维修实施计划，安排定期维修和状态维修，力求防止控制阀在使用中发生问题。这种维护方式简单地给控制阀一个检修周期，问题是没有人能确切地掌握哪台控制阀需要检修，以致全部解体检修或轮换解体检修，常会造成不必要的检修或遗漏有故障隐患的控制阀。

4）全公司调节阀门数量庞大、分布较广、维护量大。

5）调节阀内部结构故障无法全面窥探，定位器、电磁阀等附件出现的隐性故障不易排查，缺乏相应有效技术手段。

6）智能化阀门诊断应用深度不够。目前智能平台应用还处于预警阶段，利用阀门智能诊断手段，预测阀门运行中相关参数和分析运行状态，掌握的方法和利用率都不足。

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自控阀开展主动维护措施

通过机电仪运维中心2023年度仪表专业自控阀主动维护计划及措施的落实，一线班组成立攻关小组，在预防性维护措施的基础上，充分运用阀门智能诊断技术、新兴检测仪器技术，如高斯计检测电磁阀磁通量、内窥镜检查膜头等附件内部腐蚀情况、绿光手电检测静密封接头裂纹和LADA检测仪等先进检测技术手段，共检查自控阀门、切断阀2351台次，提前发现自控阀门及附件存在的隐患12处，有针对性进行预知性检维修工作，进一步降低阀门故障率和事故事件概率，提高自控阀回路的自控率，保障设备长周期安全平稳运行。

1）属地包机人思想上重视调节阀的维护保养工作，行动上认真落实月度维保计划和日常包机巡检工作，制度上严格监督考核。

2）针对调节阀不动作、卡堵故障，一是执行月度调节阀杆定期加油保养计划，确保填料润滑良好，防止填料老化；二是做好高温环境下的调节阀隔热措施，定期检修气缸，更换各附件；三是针对蒸汽套筒阀、进料阀、燃料气阀等工艺长期在固定小范围内调节的，定期按照清单联系工艺切副线后全行程范围活动。

3）针对定位器故障，一是建议逐步更换使用8年以上的机械定位器；二是按照月度检查计划定期检查紧固定位器反馈杆，阀杆连接块是否松动、旋转错位；三是排查智能定位器的电气接口，做好防雨防水措施。目前常减压和溶脱等北厂区装置大部分调节阀的穿线管在设计安装时无排水三通，穿线管从高处槽盒下来进定位器，存在连阴雨天进水隐患，列计划逐步进行改造。

4）各装置加热炉快开风门气缸、电磁阀、减压阀和信号线等长期处于高温环境，容易出现密封圈老化、信号线绝缘损坏等故障，易造成快开风门误动作，可能导致环保外排数据超标，定固定周期进行强制保养、检修。

以2022年生产运行报表数据为依据：共出现自控阀类故障数量为121台次，其中调节阀气缸和附件漏风23台次，占比15%；盘根渗漏占比14%。两者占比较高，控制阀气密性及连接附件专项检查作为重点关注内容。按照2023年长庆石化机电仪运维中心专项工作计划，生产组牵头，以现场控制阀为切入点，细化检查内容，组织全员开展控制阀气密性及连接附件专项检查。班组每月组织一次针对所有调节阀的专项检查及保养，用喷壶喷洒泡沫水为调节阀做全面气密检测，发现有调节阀密封差出现漏风的情况，及时紧固，无法排除的故障，制订检维修计划。每月对调节阀填料函和其他密封部件进行调整，必要时应更换密封部件，保持静、动密封点的密封性。定期对气源过滤系统进行排污和清洁工作。定期检查各连接点的连接情况，腐蚀情况，必要时应更换连接件。

从图3可以看出，连接附件不牢固（减压阀螺钉缺失），占比2%，盘根泄露占比4%，阀位波动占比7%，减压阀密封漏风占比7%。接头漏风占比比例最高，共计占比80%。（包括减压阀接头、电磁阀接头、放大器接头、气源球阀接头、膜头接头以及定位器接头等）。在2023年月度控制阀气密性及连接附件专项检查中，共计发现问题75项，现场立即整改问题25项，包括松动接头紧固、盘根紧固、反馈连接件紧固等问题，50项暂不能处理的问题，以《问题整改通知单》的形式下发班组进行整改。

图3 控制阀隐患部位统计

图4 控制阀夹紧防脱器

针对参与重要联锁控制、无副线操作、管网前后压差振动大的控制阀，接头处推广采用夹紧防脱器如图4所示，可有效地提高设备的可靠性，防止风线出现脱开现象，保证装置平稳运行。也可使用新型定位器对自控阀进行故障保位，防止事故扩大化。

可以有效地解决以下问题：1）调节阀采用的风管、风线接头存在加工精度问题；2）调节阀施工初期施工队伍装配风线的质量问题；3）工艺管道产生的振动传递到仪表阀门上，导致气源管线长期处于微小振动环境，卡套接头易发生松脱问题。

推行控制阀精修，量化调节阀检修指标，科学优化调节阀检修策略，严格按照精修方案要求执行，有效提升控制阀检修效果，降低故障率，提高预知性检维修率。2023年长庆石化精益大修中，345台精修后的阀门目前运行良好，通过对比检修前后调节阀的性能曲线，达到了精修的要求，调节阀长周期运行得到进一步保证。所有精修调节阀一次检修成功率达100%，返修率0%，到目前为止，运行情况良好，现场自控阀精修过程如图5所示。

图5 现场自控阀精修过程

班组充分利用仪表及控制系统智能平台，实现对现场仪表运行状态的动态管控，主要涉及5000余台各类变送器、调节阀、质量流量计等常规仪表，目前覆盖率接近60%现场仪表设备，重点监控1162台控制阀的运行状态，认真监盘，多次提前发现控制阀故障，及时检查处理，避免了事故事件的发生。例如：催化分馏顶循换热器冷路调节阀TV52201A信号线虚接故障、氮氧站V1815自控阀定位器故障等。

如2023年10月16日9:26，班组监盘人员发现AMS平台出现“TV52201A无响应信息”以及PAS平台出现“SL_2,F4_2单元诊测故障”以及“SL_2,F4_2模件1诊测故障”信息，第一时间联系检修班人员现场检查，并到控制室查看DCS报警记录，如图6所示。

图6 平台报警信息

仪表操作人员到现场配合工艺将TV52201切换至副线控制，现场检查TV52201定位器信号电缆无24V供电，中控室机柜间检查，发现TV52201安全栅24V电源负极接线端子虚接如图7所示，24V供电时有时无，紧固接线端子后正常，10:20仪表通知工艺，TV52201恢复正常，正常投运，由于智能平台的及时预警和处置，避免了分馏塔温度产生波动事件发生。

图7 控制阀安全栅供电虚接

利用ValveLink软件监视控制阀状态和使用性能。通过收集和采集定位器参数信息，可在线诊断I/P和气动放大器的一致性、行程偏差和摩擦力死区及趋势分析，可直观显示特性曲线（Valve Signature）、动态死区（Dynamic Error Band）与阶跃响应（Step Response）及其数据。2023年4至5月对全厂194台安装某品牌智能定位器的自控阀进行在线诊断，诊断结果如图8所示，通过ValveLink诊断软件对阀门进行性能曲线诊断，共发现18台自控阀存在行程偏差、盘根摩擦力大、定位器端子腐蚀、断电次数等多种故障，对诊断发现的18台调节阀进行下线检修。

图8 催化控制阀定位器诊断结果

如催化PV52302B自控阀诊断结果为：该阀门是某品牌8580蝶阀，关位卡涩严重，密封圈蝶板密封性有可能下降，建议根据工艺情况决定是否解体阀门检查。测试诊断曲线如图9所示，根据结果，我们开展了阀门解体检修，发现阀板密封面磨损严重，存在漏量，随机进行了修复处理，保证了控制阀的正常使用。结合诊断软件，我们可以对控制阀提前实现预知性精准检修，避免了盲目重复性检修。

图9 催化 PV52302B  自控阀测试诊断曲线

利用高斯计检测电磁阀磁通量、内窥镜检查膜头等附件内部腐蚀情况、绿光手电检测静密封接头裂纹和LADA检测仪等先进检测技术手段。

3.6.1高斯计的使用

目前电磁阀日常巡检还停留在外观检查和手摸线圈温度的阶段，如果需要对其进一步详细检查，需要开具作业票、旁路联锁、阀门摇手轮以及电磁阀开盖，并进行电压和电阻测量，才能判断电磁阀是否可能存在故障。排查的过程工序繁琐、时间较长、作业风险较大，日常巡检没有有效的在线检测手段。

运用高斯计检测电磁阀磁通量，采用磁力检测笔实现电磁阀状态的快速检测，磁力检测笔靠近通电电磁线圈时，感应到存在电磁场，磁力检测笔亮灯，显示电磁阀的工作状态为带电并且线圈工作正常产生了磁场。在电磁阀特定的位置进行检测，高斯磁力检测仪会显示磁力的大小如图10所示，定期进行检查根据数值对比，通过磁力下降可以提前预判电磁阀存在设备隐患，达到预知维修的目的。

图10 高斯计磁场强度与电压对应图

通过采用磁场强度测试检测现场电磁阀使用状态的方法完美地解决了现场电磁阀无法在线定期检测的难题。由于电磁阀的故障往往会对生产带来严重的后果。那么采用这个磁场强度检测技术能够提前发现大部分隐患如图11所示，通过对全公司大面积电磁阀排查中，发现线圈短路、线路故障问题8台，及时处理，为安全生产保驾护航。

图11 高斯计现场检测电磁阀故障

3.6.2内窥镜的使用

运用内窥镜检查自控阀膜头及附件内部腐蚀情况如图12所示，检查气室和气缸进水情况，原来一直采用的是灯光法和目视法，只能检测探照口及外观缺陷，现在可以全方位多角度检测，可实现自由连续导向且360°全方位旋转，已检查调节阀执行机构465台，对存在问题的4台阀门及时解体检修，防止故障影响工艺生产运行。

图12 内窥镜现场检测控制阀内部

在对产品精制装置自控阀检查中，通过内窥镜，发现3台阀门膜头有进水痕迹，解体检查，内部弹簧、膜片生锈腐蚀，随即对弹簧、膜片进行了保养，并更换了缺陷防雨帽，从本质上消除控制阀膜头进水的隐患。

3.6.3绿光手电、LADA监测仪的使用

运用绿光手电检测自控阀门风线静密封接头及附件是否存在裂纹，如图13所示LADA监测仪检测自控阀门盘根等密封点是否存在介质泄漏、VOCs数据是否超标，主动开展异味管控，将各类密封失效导致的隐患消除在萌芽状态。

图13 LADA监测仪现场检测

班组每月利用LADA监测仪定期开展泄漏点检测，主要检测仪表引线保温覆盖不易检查发现的部位，通过实时异味气体的数据检测，可准确判断出泄漏的位置，2023年共计发现引线接头松动、密封失效以及引线砂眼造成的泄漏问题12项，有效地避免了泄漏事件的发生。

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实际取得的效果

经过采取的多种主动维护措施，通过数据发现：2023年运行报表统计仪表问题数量共计876个如图14所示，其中阀门类故障数量为56台次，在长庆石化1162台自控阀中故障占比为4.8%，发生事件概率为0%。通过对比近3年数据发现2023年利用多种主动维护措施主动维护自控阀，明显降低了阀门的故障率，取得良好效果，达到了预期的目标。

图14 2023 年仪表故障统计

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结论

在针对实际情况发现的问题，结合智能平台和先进检测技术手段的优势，进一步落实预知性检维修策略，取得了阶段性的成果。接下来，我们将不断总结经验，充分利用好月度保养、检修计划，工作台历等管理工具以及检维修平台、现场HSE受控平台收集分析运行报表和设备管理平台故障阀门数据，将出现的问题清单化管理，针对2023年调节阀故障类型，制定更精细的自控阀维护策略，指导预知性检维修工作，继续开展控制阀“一阀一策”专项检查，完善不足和漏洞，进一步降低自控阀门的故障率，跟其他炼化企业多沟通交流，利用新技术、新设备和先进管理理念指导现场自控阀的日常维护工作，进一步提高自控阀的可靠性。

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