控制阀细节分析之10_控制阀预测性维护

时间：2025-02-24

控制阀细节分析系列文章

控制阀细节分析之十－控制阀预测性维护

李宝华

摘要：以数字式阀门定位器为核心的控制阀数字解决方案旨在控制阀预测性维护，并实现执行机构自

校准、自适应、状态监测、在线动态特性分析和设备故障诊断，使之成为流程工业现场的智能设备。本文试对控制阀预测性维护技术及部分厂家相关产品进行探讨和细节分析。

关键词：控制阀；预测性维护；状态监测和诊断；细节分析

引言

控制阀是流程工业中采用最多的终端控制元件，决定着过程控制是否及时有效，在整个控制回路中较为重要但又是长期以来技术比较薄弱的环节。如果控制阀出现故障，控制回路将被迫中断控制操作，有可能引发更大的系统故障和造成难以估量的经济损失。用户迫切需要对运行中的控制阀状态进行监测和评估（诊断），希望有较长的运行周期和高可靠性。

以数字式阀门定位器为核心的控制阀数字解决方案旨在控制阀预测性维护，并实现执行机构自校准、自适应、状态监测、在线动态特性分析和设备故障诊断，使之成为流程工业现场的智能设备。

国内外控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐；可配置的数字式阀门定位器品牌型号也比较多，集成的自诊断软件和实现方式各有特点。这些不同都是关注的热点。本文试对控制阀诊断-预测性维护技术以及部分厂家产品进行探讨和细节分析。

控制阀典型维护方式

控制阀需要按照厂家要求、设备维护规程和运行状态进行正常使用和有效维护，典型维护方式有： ·被动性维护（Reactive Maintenance）—计划外随机维护方式。当控制阀出现故障后才采取行动，根据发生问题大小，进行维修或更换。这种维护方式时间不确定，无计划的维护常常增大维护成本和生产成本。而故障的误判断，更会扩大检维修工作量和影响正常使用时间。

·预防性维护（Preventive Maintenance）—计划性周期维护方式。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。若是由非厂家技术人员或未经过厂家技术培训的人员解体检修控制阀，也常出现检修后还不如检修前的尴尬情况。ARC咨询机构1999年的一份研究成果中得出 “多达60%的计划性控制阀维修是不必要的”的结论。这也从一个侧面说明预防性维护的不足。

·预测性维护（Predictive Maintenance）—也称为预见性维护，是使用计算机辅助故障识别和诊断技术（诊断专家系统）进行超前监测和诊断预警的维护方式。采用新技术的实时在线监测和离线测试以及专家型诊断软件，在控制阀还没有产生故障前就通过状态参数预测可能出现的情况和预期的时间，通过预测控制阀设备的功能安全和时间依存性来进行维护。预测性维护注重动态管理和监测以及设备良好运行的可持续性，从应用上位机诊断软件到数字式阀门定位器集成诊断软件，从传统的计算机基于模型的数据处理到广义专家系统模拟逻辑思维实现判断和推理，使状态监测和诊断技术得到细化和延伸，完成高层次的报警和预测，使控制阀预测性维护得以实施。同时数字式阀门定位器也成为基于故障识别和诊断技术的预测性维护体系的现场智能设备。

计算机辅助故障识别和诊断技术分类（图1）和系统（图2）

图1 分类

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图2 典型系统

控制阀预测性维护的发展

早期的控制阀预测性维护是使用智能仪表和专用诊断设

备，如FISHER在1990年推出的便携式控制阀诊断系统

FlowScanner，有较强大的诊断功能，可进行动态扫描、静态点

扫描、阶跃测试和斜坡测试等，但需要专门人员花费一定的时

间来安装各种传感器、运行测试系统并解读诊断结果，而且诊

断常在中断控制阀过程使用时进行。

上世纪九十年代以来，随着数字式阀门定位器的开发使