在线检测电磁阀控制回路方法探究与应用.pdf
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1、Jul,20232023年7 月AUTOMATIOIINDUSTRY石自Vol.59,No.4动油第59 卷第4期化化在线检测电磁阀控制回路方法探究与应用朱志星,高明,胡林红,黄松源,向阳(中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东深圳518 0 0 0)摘要:故障安全型电磁阀控制回路,因其电磁阀线圈长时间处于通电状态,由于老化而容易出现误动作,导致生产关停造成财产损失。介绍了电磁阀的组成结构,控制回路出现的故障原因以及在线检测电磁阀控制回路电流的方法。基于控制回路的工作原理,根据欧姆定律采用在线检测回路电流值换算出回路电阻理论值,与实际测量值对比分析的方法。实际应用表明:该方法不仅可以快速判断
2、出控制回路的状态,还可降低电磁阀误动作风险概率。关键词:电磁阀;控制回路;欧姆定律;在线检测;线圈中图分类号:TP214文献标志码:B文章编号:10 0 7-7 3 2 4(2 0 2 3)0 4-0 0 9 2-0 3电磁阀在石油化工行业应用广泛,对于应急关断系统的电磁阀,其安全可靠性直接影响系统是否正常运行。近年来由电磁阀故障引起的生产关停事件时有发生,而电磁阀的误动作存在不确定性,传统的维保方法不能及时发现问题,因此,有必要监测关键系统电磁阀控制回路状态,特别是线圈的老化现象,在其出现异常之前及时干预,避免造成重大经济损失事件。1电磁阀控制回路故障分析电磁阀控制回路故障主要包括:电缆破损
3、、接线松动、腐蚀、进水、线圈老化、通道故障等原因。由于电缆破损、接线松动、腐蚀、进水等原因都可以通过外观检查发现,而通道故障属于系统内部故障,不可预估。线圈老化无法通过外观检查,只能通过检测发现,因此可以从线圈老化入手,提前进行干预。电磁阀由电磁线圈、阀芯、阀座组成。当线圈通电或断电时,阀芯的运动将导致流体通过阀体或被切断,以达到改变流体方向的目的。电磁阀内部结构如图1所示。弹簧电磁线圈阀芯阀座密封圈出气口一进气口图1电磁阀内部结构示意根据电磁阀线圈的结构及工作环境,导致线圈老化的主要因素有:高温环境、长时间励磁、电涌冲击、振动疲劳 2。线圈老化会导致线圈漆包线的直流电阻呈现趋势性变化。2传统
4、维保方法目前,对于电磁阀现场维保的方法有两种:1)周期性维保。根据现场设备的重要性,制定对电磁阀的检查周期,主要以半年检或者年检为主。检查内容主要是对电磁阀进行功能性测试,同时检查电磁阀接线、电缆状态以及电磁阀线圈阻值等。但该方法需要对电磁阀进行隔离断电,如果无法隔离或隔离后容易对生产造成影响的,则需要在停产检修期间对其进行维保。2)定期更换。考虑到现场电磁阀老化因素,对于关键系统设备的电磁阀进行定期更换,为了避免误动作,采用保守维保,利用停产检修机会统一更换。但是该方案费用高、不能精准判断故障,更换新的电磁阀也会由于质量原因导致误动作。对于故障安全型电磁阀控制回路,随着服役时间的增加,电磁阀
5、线圈将出现老化降质,并且电磁阀质量存在不同的差异。因此,不管是周期性维保或者是定期更换,都存在电磁阀误动作造成生产关停的风险,3在线检测方法3.1创新思路由于检测电磁阀控制回路电阻必须要断开回路进行测量,因此可以转换思路,通过测量回路电稿件收到日期:2 0 2 3-0 1-0 9,修改稿收到日期:2 0 2 3-0 4-2 1。作者简介:朱志星(198 3 一),男,广东肇庆人,2 0 0 8 年毕业于茂名学院(现广东石油化工学院)测控技术与仪器专业,获学士学位,现就职于中海石油(中国)有限公司深圳分公司,从事采油仪表维修工作,任高级工程师。93朱志星等.在线检测电磁阀控制回路方法探究与应用第
6、4期流反算出回路电阻值,与理论数据比对,则可判断回路状态,在线检测电磁阀控制回路流程如图2所示。被测电磁阀控制回路回路电流I,测量直流钳流表,回路电压U万用表计算回路阻值R=U/1与理论Y(回路排查)值比较是否超出范围?线圈老化,电缆破损,接线松动,回路正常腐蚀进水图2在线检测电磁阀控制回路流程示意3.2理论分析根据欧姆定律,在同一电路中,通过某段导体的电流跟该段导体两端的电压成正比,跟该段导体的电阻成反比。因此通过测量回路的电流可以算出线圈的阻值。以某电磁阀控制回路为例,直流电压为恒定24V,电磁阀线圈正常值为2 0 0 Q。计算该电磁阀控制回路理论电流值,如式(1)所示:I=U/R=24/
7、200=0.120(A)(1)如果测量回路电流值约0.12 0 A,则可判断回路状态正常,线圈阻值正常。3.3检测电流方法3.3.1固定式检测方法使用电流互感器,检测的信号通过转换显示,精度较低,一般用于工业生产、系统运行中,较笨重,成本较高,环境对其影响较小。由于生产流程中电磁阀数量很多,每个回路安装互感器费用昂贵,因此行业内应用少3.3.2移动式检测方法使用直流钳流表,直接测量回路中任意一根电线,则可以算出回路阻值,从而判断回路状态。直流钳流表由钳头、霍尔传感器、数据处理电路、显示模块组成。钳流表工作时,当电流I流过1根长导线,在导线周围将产生磁场,该磁场的大小与流过导线的电流成正比,产生
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