摘要:本文介绍一种调压机构，其在某野外使用过程中，出现压力超差的故障现象。根据该机构出现的故障现象，对其进行检测和分析，排除其存在故障的可能，随后对其使用环境进行分析，对与其相关的机构进行分析，研究故障原因并实施验证，制定改进措施，问题得以圆满解决。
关键词：调压机构、控制部件、执行部件、控制信号、显示面板。
前言
某调压机构（以下简称机构A）安装于某野外工程装备上，用于调控该装备某管道内的流体压力。机构A应根据不同的使用环境和工作工况，调控管道的流通截面，从而调控管道内流体压力，使之处于已定的范围内。需要说明的是，不同的使用环境和工作工况，管道内流体压力调控值的范围也是不同的。
某野外工程装备使用过程中，管道压力出现超高故障现象，比规定值高出约10%。针对该管道压力超高问题，现场工程技术人员经过多日分析检查，未发现故障原因，这也说明该故障非同一般，引起故障的原因比较隐蔽。
在机构A研发部门的技术支持下，经过多日分析与研究，确定故障原因，并采取对应措施。具体原因分析和解决过程如下。
1 故障原因分析与验证
机构A包括控制部件B和执行部件C两部分，控制部件B内置有多组压力对比元件，通过直接采集或间接采集方式，获得环境压力、执行部件C内部压力和管道压力等参数，然后按已定函数关系进行计算，确定控制信号量值并通过信号传递通道传递至执行部件C，使执行部件C的执行活门开度处于目标值区间内，即管道的流通截面处于规定范围内，从而使管道内的流体压力处于规定范围内。
机构A安装在某野外工程装备的管道上，为监控管道内的流体压力，管道上开一个微小圆孔，作为压力采集点，该微小圆孔通过一个微小管路与压力传感器相连，采集的管道压力信号上传至实时监控系统的显示面板和报警装置，操作人员可通过显示面板读取管道内的压力，当管道内的压力超越规定值上限达到20%时，报警装置立即报警，并停止管道内的流体供给。
经现场查看，管道压力采集点与压力传感器之间的微小管路上还连接其他压力调节机构（以下简称机构D），也就是说机构D直接采集该点的管道流体压力，并且处于压力传感器前端。
根据机构A的工作原理及整个监控系统工作情况进行分析，面板显示器显示的管道压力超高，其原因有三点：1）控制信号超出上限值；2）执行部件C故障，其执行活门开度小于正常值；3）管道压力采集点局部受到干扰。具体分析研究过程如下。
1.1 控制信号超出上限值的原因分析与研究
针对控制部件B的结构、工作原理及工作环境进行分析，如果控制信号超出上限值，可能因素有三点：1）控制部件B采集的压力参数出现偏差，致使输出的控制信号量值超出上限值；2）控制部件B内部的压力对比元件出现故障，致使对比计算时出现较大偏差，使得输出的控制信号量值超出上限值；3）控制部件B与执行部件C之间的控制信号传递通道被干扰，使得控制信号传递至执行部件C之前被放大。经过实地检测，因素1）和因素3）不存在。针对因素2），外场无法分解机构A以方便检查、确认压力对比元件是否出现故障，因此进行了理论分析计算，并与实测参数进行对比，确认因素3）不存在。
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综上，控制部件B采集的压力参数及其压力对比元件均正常，处于规定范围内，且控制信号传递通道未受到干扰。
1.2 执行部件C故障的原因分析与研究
执行部件C在接受到控制信号后，其执行活门应根据已定的变化规律，自动调节其开度。如果执行部件C接受到正确的控制信号后，其执行活门不能开启到位，即从管道排放的流量低于规定值，则管道内流体压力将高于规定值。
基于上述分析，针对执行部件C的工作情况进行检查，在动态检测控制信号量值的过程中，实时检测执行活门的开度，并与其理论值进行对比，可以得出结论，执行活门的开度均在要求范围内，因此，执行部件C工作正常，不存在故障情况。
1.3 管道压力采集点局部受到干扰
如上所述，机构D也连接管道压力采集点，且处于压力传感器前端，也就是说，机构D直接采集管道的压力。根据机构D的结构和工作原理分析其工作过程，机构D内的压力比较元件，左边感受上游流体压力（高压），右边感受管道压力（低压），两个压力对比后，确认管道内的流体压力是否处于安全状态。经过分析与推测，如果机构D内的比较元件存在微量泄漏，致使上游高压力流体通过比较元件抵达管道压力采集点，虽然其流量较小，不能增大管道压力，但其可增大压力采集点局部的流体压力，也就是管道压力采集点局部受到干扰，使传感器感受的压力偏高，从而反馈至监控系统的压力数据较高，显示面板显示的管道压力较高。而实际上，管道内的流体压力并未增加，也就是说，反馈的管道压力数据为虚假数据，显示面板上显示的管道压力为虚假值。
基于上述分析，进行了初步验证，具体如下。
首先加大上游流体压力，发现面板显示的压力明显随之增高，说明上述分析基本正确，随后切开机构D与管道压力采集点之间的管路，发现与机构D连接的感压管路不断排气，确认上述分析完全正确。
1.4 实施改进
基于2.3条的分析，机构D的感压管路与压力传感器的感压管路分开后，从管道另一端单独开一小圆孔，作为机构D的压力信号采集点，然后进行试验验证。
该试验验证工作由施工方进行，历时5个小时完成了上述改装工作，然后进行了试验验证：整台工程装备重新启动开始工作，监控系统的显示面板显示的管道压力正常。
综上，故障原因确定：机构D内部压力比较元件存在微量泄漏，致使上游高压力流体通过比较元件抵达管道压力采集点，使管道压力采集点局部受到干扰，使传感器感受的压力偏高，从而反馈至监控系统的压力数据较高，显示面板显示的管道压力较高。
随后对机构D进行更换，该野外工程装备恢复正常工作。
1.5 经验教训
根据这次故障原因分析、检查及试验验证等过程，总结排除故障的经验如下：
1）工程装备出现故障，不应局限于某一机构或部件，而应从故障产生的内因和外因两方面进行分析。
2）在对内因进行分析时，应注重理论联系实际，结合工作原理，从理论上分析问题产生的可能性，并进行必要的验证。
3）在对外因进行分析时，应注重各个环节，分析各种可能发生的因素，特别应注重细节或想象应该正常的环节。
总之，任何故障现象的背后，都有其形成的原因，都是可发现、可排除的。
结束语
随着科技的进步和野外施工需求的提升，现代工程装备越来越复杂，在野外施工过程中，出现的各种疑难故障，施工方现场技术人员很难排除，为快速解决施工现场出现的各种故障，促进施工进度，需从两个方面开展工作：一是汇总各类故障案例，装订成册，发往施工现场，以备现场施工技术人员参阅，缩短故障排除周期；二是定期派遣专职技术人员赴施工现场，与现场技术人员进行交流，及时解决现场技术问题。总之，解决施工方技术难题，满足其需要，是刻不容缓的事情。
论文作者:薛兆明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/21
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