針對危險化學品領域中自力式壓力調節閥在應用過程中存在的安全隱患問題，參照“控制閥安全要求”，分析了現行自力式壓力調節閥采用單膜片執行機構存在流體危險時的缺陷和危害；介紹了采用膜片冗余和具有顯示報警功能的新型產品的結構、防流體危害的功能和應用，以達到自力式調節閥的使用安全要求。
根據GB30436.4----2013《工業自動化產品安全要求》第四部分：控制閥的安全要求，浙江派沃自控儀表有限公司改進了自力式壓力調節閥的設計，采用了膜片冗余技術和顯示報警功能，提高了產品的功能安全性，并取得 了良好的效果。
1 自力式壓力調節閥的工作原理及特點
1.1 工作原理
自力式壓力調節閥由調節機構、執行機構和引壓導管三部分組成，如圖1所示。該調節閥不需要外加能源驅動和接受外來信號控制，通過比較被控介質壓力作用在膜片上的力與設定彈簧的反作用力操作，從而改變液體流量，實現被控壓力的自動調節。
1.2 特 點
1） 采用雙膜片組合冗余功能。該閥的執行機構由2組膜片組成，1組為工作膜片，另1組為安全備用膜片或稱檢測膜片。該閥執行機構正常工作時，工作膜片與介質直接接觸 承擔壓力信號的測量放大比較功能，完成自力式壓力調節閥的壓力控制。此時，備用膜片不接觸工藝介質，不參與控制。當工作膜片發生破裂時，介質就注入備用膜片室和備用膜片接觸，避免了介質的外泄漏，此時的壓力信號怕測量放大比較功能由備用膜片完成，從而確保了自力式壓力調節閥的安全運行并防止流體危險事件的發生，避免了人身傷害和環境污染。
2） 報警功能。當工作膜片正常時，由于被控介質沒進入到備用膜片室，備用膜 片室內的壓力表指示為零；當工作膜片破裂泄漏時，由于介質進入備用膜片室，備用膜片室就會有壓力，該信號可以通過電接點壓力表傳到控制室，從而提醒操作員做出及時處理。
4 應用案例
該公司生產的帶膜片破裂報警自力式壓力調節閥，已于2009年應用于德司達（南京）染料有限公司調試危險介質領域的硝基笨（C6H5NO2）的壓力控制和強腐蝕性介質領域的發煙硫酸（H2SO4.SO3）的壓力控制和強腐蝕性介質領域的發煙硫酸（H2SO4.SO3）的壓力控制。現場使用至今證明，該產品從未發生過由于膜片破裂而導致的控制失靈和物料的泄漏，確保了生產的安全，受到了用戶的了評！
5 結束語
自力式壓力調節閥是一種適用于無儀表氣源、調節精度要求不高場合的節能儀表，應用在危險化學品領域時，采用具有膜片冗余和膜片顯示報警功能的自力式調節閥，提高了系統的可用性和安全性，得到了用戶好評。
一般調節閥只有閥體受到流體的壓力、溫度、介質性質影響，而從自力式壓力調節閥的結構和原理可知，該閥在實現壓力控制過程中，它的調節機構和執行機構均直接和工藝介質密切接觸，連續不斷地受到介質參數和性質的影響，特別是在苛刻的工況條件下，自力式壓力調節閥的執行機構所需考慮的功能安全性要比一般的調節閥更加嚴謹，兩者的區別如圖2、圖3所示，圖中陰影部分為接觸介質部件。
2 自力式壓力調節閥的結構缺陷和潛在危險
2.1 自力式壓力調節閥的結構缺陷
目前，自力式壓力調節閥大多采用單膜片執行機構結構形式，直接與介質接觸進而進行控制，在使用過程中存在著執行機構的高壓滲漏和破裂等產生的潛在危險。盡管可以通過采用滾動膜片或金屬膜片提高性能，通過選擇耐腐蝕和搞溶脹性的膜片材料可提高安全性和使用壽命，但由于在結構設計中沒采取膜片破裂時的冗余措施及就地顯示報警功能，若用在危險化學品領域，如丙烯腈、發煙硫酸、苯等介質，其膜片破裂導致的后果將十分嚴重。
自力式壓力調節閥在設計制造時，應考慮在正常使用時可能遇到的流體危險并提供針對操作人員或周圍環境的防護措施。為此，無論在正常使用或單一故障條件下，執行機構的零部件都不會由于破裂和滲漏而導致危險。
2.2 結構缺陷的潛在危險
2.2.1 自動控制失效的危險
由于自力式調節閥是靠被控變量的變化直接作用在動力部件膜片上進行操作的，當膜片破裂時，由于被控介質的泄漏必將會導致控制閥時，它就會在設定彈簧的作用下使閥處于閥后控制型的全開狀態，呀使閥處于閥前控制型的全關狀態，致使調節作用失效。
2.2.2 介質泄漏的危險
由于單膜片執行機構中的膜片，一面和被控介質接觸，另一面和大氣相通，膜片一旦發生破裂，介質將直接向外泄漏，因而危險化學品介質直接會造成操作人員的中毒、灼傷，甚至設備損壞和環境污染。
2.2.3 無膜片故障顯示報警功能的危險
采用單膜片執行機構的自力式壓力調節閥，在膜片破裂時如果沒有顯示報警功能，介質的泄漏和控制功能失效，無法被及時發現和處理，將使事故危害不斷擴大，造成更加嚴重的安全后果。
值得注意的是這種潛在的流體危險，即使是采用如圖4所示的2臺自力式壓力調節閥構成“2取1”的冗余控制，也無法克服膜片破裂所造成的后果。因為該冗余控制只有在設定值滿足P2設定值＜P1設定值和膜片無損壞的條件下，才能確保在工作閥發生故障時由備用閥對閥后壓力繼續實施控制。 |
