利用 ICS 仪控平台解决关键调节阀预防性维护

调节阀是现代控制过程的关键部件，其状态对于设备工艺控制及生产系统安全具有极其重要的影响，高温酷暑天气设备状态受温度影响出现定位器报警、阀门卡滞故障会导致设备不稳定，造成停车事故。而预防维修模式以人工巡检为主，受人员数量、巡检次数、巡检时间影响，对调节阀状态不能做到全天候、全方位的监控检查，无法在设备出现问题时提前排查解决。而在现代工业互联网广泛应用的背景下，ICS(Industry Control System，仪控状态监测平台)开始应用于设备，能够实现对设备的实时状态数据采集、分析以及异常情况报警、评估，因此探讨 ICS 平台对于调节阀进行重要预防维护的应用前景，对于提升设备可靠性、降低设备维护成本有着重要的意义。

一、ICS 仪控状态监测平台的技术架构与工作原理

（一）平台技术架构

ICS 仪控状态检测平台由感知层、传输层、数据处理层、应用层组成。感知层通过安装在设备上的测温、振幅等传感器获取仪器的运行状态参数，以调节阀为例，主要有调节阀定位测温，温度、阀开度反馈，数据反馈；传输层通过工业以太网、无线通信等将感知层数据传输给数据中心，保证传输数据的实时性、完整性。

（二）关键调节阀的监测重点

针对重点调节阀实施预防性维护需求，ICS 平台主要进行以下检测：（1）温度检测，包括定位器环境温度、阀体温度、执行机构温度等。定位器作为调节阀的“大脑”，对温度变化较为敏感，高温环境容易导致电路元件老化以及信号漂移，因此需对定位器温度进行检测。（2）工况检测，涵盖阀门开度、执行机构输出力、阀位反馈输出等方面，以此来检测阀门是否存在卡涩、喘振等工况。

（三）平台的预警机制

ICS 平台以监测到的参数与正常参数的差值大小来确定监测预警等级，设定“提示”“警告”“紧急”三级预警，如：定位器温度大于 60^∘C 预警等级为“提示”、提示维护人员对定位器的关注，“定位器温度大于 65°C 预警等级为‘警告’、提示维护人员检查，定位器温度大于 70% 预警等级为‘紧急’、报警，启动应急处理；及时推送至维护工班，实现异常及时报警、及时处理。

二、ICS 平台在高温环境下的温度监测与防护优化

（一）传统高温防护模式的局限性

化肥生产车间夏季运行期间，确定 17 块高温区仪表为重点监控区，要求各班组定期对其人为手动测温、降温。在实际运行期间，一方面由于车间设备数量多，无法实现 100% 全覆盖，监测点位多(共 289 个)，如果人员数量不够，设备就无法全部监测到，尤其容易造成非重点监控区设备的漏监测；另一方面由于人为巡检时间难以确定全天一天中最高气温最热的时间点，比如在午间 13:00—15:00 时间段，极易造成部分设备的过热。如 2合成车间在夏季未投用 ICS 时，由于人工巡点不能将 FV105 监控阀温度异常情况巡检出来，造成 FV105 阀高温情况下信号发生漂移，导致合成流量波动[1]。

（二）ICS 平台的温度监测成效

ICS 平台上线之后，车间 289 个测点全天 24 小时进行测温，从以下几点解决了传统模式遇到的问题：全时段覆盖：突破人工巡检查定时间局限，将设备在不同时间段记录的温度，尤其是午后温度较高时间段的温度值也记录下来，为检测设备抗热性提供充足的证据。全覆盖：除针对夏季运行方案中高温区的高温仪表进行检测，还针对非重点区域中高温区的高温仪表实现高温监测区域全覆盖，2025 年夏季通过平台数据检测发现并覆盖高温防护点 3 处。设备温度趋近设定温度时自动报警。

（三） FV105 调节阀的高温防护优化案例

二合成 FV105 空气流量调节阀为合成系统控制从合成进入的空气流量，是化肥生产的关键设备，一旦误动作，阀门全关，空气停车，影响全系统。二合成 FV105 空气流量调节阀阀体温度一直较高，尤其夏天（阀体温度高达 55～60^∘C ），通过阀体水冷盘管、定位器涡冷、聚冷盒、防晒网进行降温处理，由于人工测温度无法避开全天最高温度时间，定位器还是有可能因为阀体温度高发生高温误动作。ICS 在线后，通过对 FV105 定位器阀体的全天连续测温，发现 FV105 定位器最高温度 点温度高达 68^∘C （超过℃度预警温度），结合平台温度变化曲线，维护人员通过以下措施对定位器降温进行调节：在涡冷前增加水冷罐，涡冷风用冷水降温，经过调整平台温度在 14：00—15：00 之间，同样的天气，同样的环境温度，定位器最低温度降低 7% ，稳定到 60^∘C 以下，杜绝高温误动作。此案例可以反映出，通过 ICS 平台温度监测结果，可以为及时调整和改善空调降温效果提供重要依据，确保关键设备通过“监测-分析-改善-验证”得到妥善处理[2]。

三、ICS 平台在关键调节阀故障诊断中的应用

（一）传统故障诊断的难点

主要调节阀门故障隐蔽，如阀门喘振、卡涩等，只有在工艺参数变化，如压力升高、流量波动时发现，按经验判断采用手动经验，主要有：一是静停检查与现场运行脱节，如阀门静停五点检查正常，在开压运行时突然发现；二是无法判断故障原因，如填料压盖太紧、定位器增益太小等，需要不断试验；三是故障检查时间太长，耽误生产。

（二） ICS 平台的故障诊断技术

ICS 平台集成 AMS 阀门诊断模块，采用的方法如下进行诊断：（1）摩擦力诊断：根据阀门的输出力与阀位的变化，判定阀杆与填料的摩擦力是否卡涩或过紧。

动态特性分析：（2）检测阀门在不同工况下的压差、流量下的响应曲线，判断定位器增益、死区等参数是否设置正确。

（三）4112-FCV1308 防喘振阀的故障诊断实例

一合成 4112-FCV1308 防喘振阀为 FISHER DCV6200 定位器型阀门，因 2025 年 4 月份停工检修期间，对防喘振阀进行了五点校验，无偏差无喘振，阀门开度为 3% (符合要求)，但阀门一经工艺管线升压阀前、阀后只要有压差阀门就喘振，影响机组运行平稳。

结论

ICS 仪控状态监测平台通过温度监测关键调节阀 24 小时在线，即时采集并处理数据，避免了传统预防性维护工作中的人员、时间、故障诊断等方面的问题，通过平台能够清晰记录设备运行高温极值，为防护工作提供数据依据，再配合 AMS 诊断分析可快速确定问题，快速排除故障；综合性效益，不但节约大量人力物力，同时显著提升设备的状态掌控和可靠运行水平，是工业核心设备智能维护的重要手段。

参考文献：

[1]左同钱,狄剑杰,李鸿宇,等.加氢装置关键调节阀流量特性与选型计算分析[J].当代化工研究,2025,(11):46-48.

[2]王涛.二氧化碳闪蒸罐液位高高对系统工艺参数的影响[J].氮肥与合成气,2024,52(10):47-49+54.

[3]罗先念.加氢装置关键调节阀的选型计算[J].阀门,2024,(01):1-7.DOI: 10.16630/j.cnki.1002-5855.2024.01.004.