提高控制閥性能

　　通常來說，提高控制閥的有效性（正常運(yùn)行時(shí)間）就需要加大修復(fù)性維護(hù)計(jì)劃，保證儀器的最佳性能。許多工廠都以逆向思維解決此問題，改用基于設(shè)備狀況的策略，即根據(jù)控制閥的實(shí)際運(yùn)行狀況調(diào)整維護(hù)工作量。該策略假定此類“主動(dòng)防范性”維護(hù)工作遠(yuǎn)比“被動(dòng)應(yīng)急性”維護(hù)更能節(jié)省成本，這一假定得到了Factory Maintenance近期所刊文章的力證，表明被動(dòng)應(yīng)急性維護(hù)的成本“是主動(dòng)防范性維護(hù)解決方案的4-10倍”。

　　然而，要發(fā)揮控制閥主動(dòng)防范性維護(hù)策略的優(yōu)勢，還需要依賴于另一不為人注意的重要假設(shè)條件，即工廠操作和維護(hù)人員能精確、實(shí)時(shí)地掌握控制閥的健康現(xiàn)狀，幫助對(duì)應(yīng)地制定實(shí)際措施，保證設(shè)備的最高性能。“診斷”是提供此類數(shù)據(jù)的解決方案中經(jīng)常引用的行話，但常因兩大關(guān)鍵原因而離理想目標(biāo)存有較大距離。

常規(guī)控制閥診斷方法

　　首先，閥門和儀器診斷一貫要求停車性能檢測，而這很可能會(huì)造成重大損失。其次，檢查和維護(hù)設(shè)備中的每一個(gè)閥門也非常費(fèi)時(shí)。再則，最終數(shù)據(jù)的精度會(huì)因所用裝備和執(zhí)行檢測的技術(shù)員的技能而產(chǎn)生偏差。

　　為了解當(dāng)前用于評(píng)估控制閥性能的技術(shù)水平，我們有必要回顧一下該測試的實(shí)施方法。在過去，執(zhí)行閥門和儀器檢測的裝備通常包括1個(gè)高精度調(diào)壓器、一個(gè)0-0.2兆帕（Mpag）的壓力計(jì)（精度0.25%）和一個(gè)線性刻度盤指示表（圖1）。

圖1. 常規(guī)閥門診斷測量裝備

　　過去，裝備都是按照特定的工作范圍（如0.02-0.1 Mpag，或0.04-0.2 Mpag）預(yù)先校準(zhǔn)，高精度調(diào)壓器用于模擬在工作范圍內(nèi)的控制命令信號(hào)，而壓力計(jì)則用作其測量點(diǎn)。刻度盤指示表顯示在特定信號(hào)范圍內(nèi)閥門的開度。

　　該流程在兩種工作方向上執(zhí)行：信號(hào)關(guān)閉和信號(hào)打開，起始閥門有50%的位移定位。執(zhí)行3個(gè)連續(xù)完整周期，報(bào)告并計(jì)算重復(fù)性、遲滯以及死區(qū)，死區(qū)是指在全刻度范圍內(nèi)同一輸入在上階、下階兩個(gè)輸出區(qū)間的最大差異。檢測數(shù)據(jù)隨即被應(yīng)用到圖表，進(jìn)行性能分析。得到的“閥性能曲線”顯示控制閥和相關(guān)儀器、附件的特征信息。在這些閥門診斷檢測中捕捉到的數(shù)據(jù)為了解閥門性能退化提供了有用信息（圖2）。

圖2. 閥門現(xiàn)場診斷裝備典型應(yīng)用

　　但是，這一診斷流程需要耗費(fèi)較長時(shí)間，要求閥門從管線上“停車”（即停止工作），影響了工廠的生產(chǎn)。除此之外，數(shù)據(jù)結(jié)果的精確性嚴(yán)重依賴于測量裝備和執(zhí)行檢測的技術(shù)員的技能。

　　因?yàn)榕c各種閥門設(shè)計(jì)相關(guān)的機(jī)械元件和儀器以及附件具有其自身的復(fù)雜性，診斷數(shù)據(jù)到維護(hù)措施的轉(zhuǎn)換解析不但是一門科學(xué)技術(shù)，還是一門藝術(shù)和技巧；也就是說它主要取決于各位技術(shù)員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。

　　執(zhí)行比修復(fù)措施更經(jīng)濟(jì)的“主動(dòng)防范性”維護(hù)，同時(shí)更有效地防止非計(jì)劃性停機(jī)時(shí)間是我們的總體目標(biāo)。將診斷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合這些目標(biāo)的可執(zhí)行性維護(hù)意見，通常需要深入了解閥門設(shè)計(jì)的目的、制造原理和在特定工藝條件下的工作機(jī)制，由此判定閥門的行為是否“正常”。國際自動(dòng)化協(xié)會(huì)（ISA）在這方面發(fā)揮了重要角色，制定了控制閥和常規(guī)儀器的性能標(biāo)準(zhǔn)，為執(zhí)行閥門相關(guān)的診斷提供綱要指導(dǎo)，但這些指導(dǎo)只涉及控制閥健康診斷的某些方面，不涉及原設(shè)備制造商（OEM）特定信息。

　　例如，現(xiàn)場診斷無法確定非一致性問題，如閥門底座是否泄漏，閥座推拉力是否足夠，或?yàn)槭裁茨骋婚y門需要更多維護(hù)。其中一些問題能很快解決，如閥座推拉力是否足夠。閥座負(fù)載（Fs）計(jì)算是力的函數(shù)，基于執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積（Af）乘以應(yīng)用的負(fù)載壓力（Ps），反方向的彈簧（Pf）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧剛性。但是，這一分析需要了解控制閥實(shí)際所用硬件的具體知識(shí)，如閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸大小和所安裝彈簧的硬度。在此之外，閥座負(fù)載的通用算法可用于確認(rèn)是否僅應(yīng)用此力，而實(shí)際物理表面光潔度和閥芯的匹配接觸角可確定控制閥在該閥座負(fù)載下關(guān)閉是否正常。此外還必須考慮閥芯的物理設(shè)計(jì)（旋塞孔或壓力平衡）。 

　　 如今許多工廠的實(shí)際情況則是，大批有著豐富知識(shí)、精湛技術(shù)的維修人員被少數(shù)對(duì)現(xiàn)代控制閥配置、通徑和閥芯設(shè)計(jì)了解甚淺的年輕工人所替代。另外，許多現(xiàn)代化設(shè)備開始采用“資產(chǎn)管理”軟件執(zhí)行繁重的任務(wù)，收集、分析和存檔控制閥診斷工具生成的大量數(shù)據(jù)。盡管這些工具可發(fā)揮重要的功能，幫助工廠計(jì)劃和準(zhǔn)備檢修周期，但它們絕對(duì)不能替代對(duì)控制閥有著豐富經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的技術(shù)員，因?yàn)檫@些工具大多來自第三方提供商，而非閥門OEM，對(duì)日常維護(hù)管理的幫助非常有限。

尋找最佳答案

　　閥門診斷和資產(chǎn)管理工具已經(jīng)演變發(fā)展成為工廠運(yùn)作和維護(hù)人員的有力幫手。這些工具囊括了數(shù)據(jù)管理、閥門驗(yàn)證及在線和離線閥門診斷技術(shù)的最優(yōu)方法。舉個(gè)最好的例子，這些解決方案被集成進(jìn)控制閥定位器，能持續(xù)、實(shí)時(shí)地收集數(shù)據(jù)，避免在生成閥門性能曲線時(shí)從管線上拆下閥門（圖3）。這些先進(jìn)的工具提高了閥門性能，大大降低了停機(jī)時(shí)間和閥門的維護(hù)成本。

圖3. Flowserve Logix 3000系列數(shù)字閥門定位器傳感器

　　更重要的是，來自控制閥OEM的全新一代診斷工具基于制造商在閥門設(shè)計(jì)、制造、操作和維護(hù)上的悠久歷史。在某些情況下，這些工具甚至可以與老練的控制閥技術(shù)員的控制診斷相媲美。 

　　 如果沒有這些最新的現(xiàn)場診斷解決方案提供的信息，工廠需要花費(fèi)許多時(shí)間和金錢，浪費(fèi)在沒必要的定期性維護(hù)上，而又無法避免時(shí)常發(fā)生的非計(jì)劃性停機(jī)時(shí)間。

　　根據(jù)供應(yīng)商和使用高級(jí)閥門診斷的終端用戶反饋，一般閥門僅需簡單的閥門機(jī)械調(diào)整或儀器重新校準(zhǔn)。例如，普通的3寸截止閥大約需要4600美元。而替換該閥門的成本遠(yuǎn)高于將舊閥門從管線拆卸、使用新墊圈和密封環(huán)重新包裝和重新安裝的所有花費(fèi)。所以問題的關(guān)鍵就在于知道何時(shí)需要進(jìn)行維護(hù)。

　　因?yàn)樾乱淮�診斷工具直接由閥門制造商提供，所以它們能分析閥門-性能響應(yīng)曲線，發(fā)現(xiàn)任何不一致的地方或模式/趨勢偏差，例如，填料和導(dǎo)向套引起的過高摩擦力、較高的遲滯和死區(qū)、非線性響應(yīng)、機(jī)械失調(diào)、填料磨損引起的低摩擦、潛在的極限循環(huán)和儀器校準(zhǔn)不到位。

　　這些分析方法提高了現(xiàn)場診斷的精確度，不會(huì)擾亂正常的生產(chǎn)過程，減少了診斷的時(shí)間量，而且閥門可保持工作狀態(tài)。該診斷過程可幫助工廠節(jié)省人力和消除儀器停機(jī)時(shí)造成的生產(chǎn)成本損失。這些解決方案可以提前通知相關(guān)人員即將發(fā)生的問題，讓工廠操作員能有充裕的時(shí)間采取措施，將停機(jī)時(shí)間減少到最低或徹底避免。

　　因?yàn)樾乱淮�控制閥診斷工具由閥門制造商打造，所以它們能確認(rèn)問題的癥結(jié)所在，提供相應(yīng)的指導(dǎo)和建議。使得操作員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的根源并正確掌握維修流程、備件和修理時(shí)所需的特殊工具，這樣可進(jìn)一步節(jié)省工廠的時(shí)間和金錢。

領(lǐng)先的OEM診斷工具

　　總之，盡管閥門診斷解決方案存在巨大潛力，可提高工廠的收益率，但這種全面的潛在效益往往會(huì)受到解決方案本身的羈絆，無法收集有意義的實(shí)時(shí)診斷數(shù)據(jù)，以及根據(jù)閥門設(shè)計(jì)和服務(wù)條件的獨(dú)特組合將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成具有實(shí)施意義的維護(hù)建議。對(duì)于終端用戶來說可喜的是，來自閥門OEM的最新一代工具彌補(bǔ)了這些缺口，取得了重大進(jìn)步。

　　閥門OEM的最佳診斷解決方案利用閥門制造商積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，克服了第三方“軟件”提供商固有的缺陷，提高了控制閥性能分析的水平以及維護(hù)意見的確認(rèn)速度，將設(shè)備恢復(fù)到最高性能。如此一來，這些解決方案能更好地幫助工廠實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理策略的初衷，即提高產(chǎn)能而又不增加維護(hù)成本和人力。