摘要:本文结合气动调节阀的工作原理,针对气动调节阀在工作中的常见故障,提出了一些解决方法,以供同仁参考。
关键词:气动调节阀;常见故障;解决方法
中图分类号: U226.8+1文献标识码:A 文章编号:
一、前言
随着企业自动化程度的逐步提高,集散控制系统(DCS)以及其它智能型仪表在自动化领域中的应用已越来越普遍,通过计算机的优化控制,将使生产取得最大效益。而在优化的同时也使控制系统的主要故障集中于调节系统的终端执行装置即调节阀上,调节阀在控制流体流量的工作过程中,接受控制操作信号,按控制规律实现对流量的调节。它的动作灵敏与否,直接关系到整个控制系统的质量。本人结合工作实际,在此主要针对气动调节阀的工作原理和常见故障及处理方法作了下列阐述。
二、气动调节阀的工作原理
气动调节阀通常是由气动执行机构和调节阀连接安装调试后形成的组合仪表。主要工作原理是以压缩空气为动力源,以气缸为执行器,并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门,实现开关量或比例式调节,接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。其特点就是控制简单,反应快速,且本质安全,不需另外再采取防爆措施。因此在石油、化工、电力、冶金等工业企业中广泛使用,也是工业过程控制中不可或缺的重要仪表之一。
三、气动调节阀的常见故障的原因及解决方法
(1)调节阀不动作原因分析。
1)无信号、无气源。①气源未开;②由于气源含水在冬季结冰,导致风管堵塞或过滤器、减压阀堵塞失灵;③压缩机故障;④气源总管泄漏。
2)有气源,无信号。①调节器故障;②信号管泄漏;③定位器波纹管漏气;④调节网膜片损坏。
3)定位器无气源。①过滤器堵塞;②减压阀故障I③管道泄漏或堵塞。
4)定位器有气源,无输出,定位器的节流孔堵塞。
5)有信号、无动作。①阀芯脱落;②阀芯与社会或与阀座卡死;③阀杆弯曲或折断;④阀座阀芯冻结或焦块污物;⑤执行机构弹簧因长期不用而锈死。
解决方法:
首先确认气源压力是否正常,查找气源故障。如果气源压力正常,则判断定位器或电/气转换器的放大器有无输出;若无输出,则放大器恒节流孔堵塞,或压缩空气中的水分聚积于放大器球阀处。用小细钢丝疏通恒节流孔,清除污物或清洁气源。如果以上皆正常,有信号而无动作,则执行机构故障或阀杆弯曲,或阀芯卡死。遇此情况,必须卸开阀门进一步检查。
(2)调节阀的动作不稳定的原因分析
1)气源压力不稳定。①压缩机容量太小;②减压阀故障。
2)信号压力不稳定。①控制系统的时间常数(T=RC)不适当;②调节器输出不稳定。
3)气源压力稳定,信号压力也稳定,但调节阀的动作仍不稳定。①定位器中放大器的球阀受脏物磨损关不严,耗气量特别增大时会产生输出震荡;②定位器中放大器的喷咀挡板不平行,挡板盖不住喷咀;③输出管、线漏气;④执行机构刚性太小;⑤阀杆运动中摩擦阻力大,与相接触部位有阻滞现象。
解决方法:
1)改变不平衡力Ft的作用方向。通常采用改变流向的方法来改变Ft的作用方向。
2)避开阀自身的不稳定区。不平衡力Ft发生方向变化的交变处,阀易产生振荡。如双座阀一般在10%以内和80%~90%开度上发生交变,使用中应尽量避开。
3)更换稳定性好的阀。稳定性好的阀其不平衡力变化较小,导向好。当单双座阀稳定性差时,可换成套筒阀使用。
4)增大弹簧刚度。提高稳定性的常见方法,如将20~100kPa的弹簧改成60~180kPa的大刚度弹簧,无定位器的阀门要配备定位器。
5)降低响应速度。当系统要求阀的响应或调节速度不宜太快而阀的速度较快时或系统本身已是快速响应系统,而阀又带定位器来加快动作时,都将会产生超调,产生振荡。降低响应速度的方法有:将直线特性改为对数特性或将带定位器的改为转换器、继动器。
(3)阀动作迟钝的原因分析
1)阀杆仅在单方向动作时迟钝。①气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏;②执行机构中“O”型密封泄漏。
2)阀杆在往复动作时均有迟钝现象。①阀体内有粘物堵塞;②聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥;③填料加得太紧,摩擦阻力增大;④由于阀杆不直导致摩擦阻力大;⑤没有定位器的气动调节阀也会导致动作迟钝。
解决方法:
如果阀杆往复行程动作迟钝,则阀体内或有黏性大的物质,结焦堵塞或填料压得过紧,或聚四氟乙烯填料老化,阀杆弯曲划伤等。若阀杆单向动作时运动迟钝,则是气室或气路管有漏气现象,检查试漏并修复。如果阀杆正常,应首先使阀杆全行程上下移动几次,让介质冲出阀内结焦物及黏性大的物质,否则将阀解体,清理内部,并检查填料是否老化。
(4)阀泄漏量大的原因分析
1)阀全关时泄漏量大。故障原因:①阀芯被磨损,内漏严重;②阀未调好关不严。
2)阀达不到全闭位置。故障原因:①介质压差太大,执行机构刚性小,阀关不严;②阀内有异物;③衬套烧结。
解决方法:
如果阀不能到达全闭的位置,则可能由介质压差大执行机构输出力不够或阀体内有异物,或全行程不够而引起阀泄漏量大。阀内有异物,应使阀杆上下移动几次,即可解决问题,否则需解体处理。对于全行程不够,首先考虑调整定值器零点和量程,否则应缩短(或延长)调节阀阀杆,使调节阀长度合适。若阀全闭时泄漏量大,则可能是由阀芯与阀芯密封面腐蚀或阀座与阀体连接松动。主要原因是调节阀生产过程中铸造、锻造缺陷。打开阀体,研磨阀芯和阀座,使其配合密切。如果阀芯和阀座使用寿命较短,应更换阀内件,选择具有表面镀层(司太莱合金)的阀内件。
(5)调节阀振荡和噪声大的原因分析
1)调节阀在任何开度下都振动。故障原因:①支撑不稳;②附近有振动源;③阀芯与衬套磨损严重。
2)调节阀在接近全闭位置时振动。故障原因:①调节阀选大了,常在小开度下使用;②单座阀介质流向与关闭方向相反。
解决方法:
1)当调节阀的流通能力选取值过大时,造成调节阀前后压力比较大,当调节阀的弹簧钢度不足时,就产生阀体的振荡。当流体流经调节阀,如前后压差过大就会产生针对阀芯、阀座等零部件的气蚀现象,使流体产生噪声。
2)对轻微的振动,可增加刚度来消除。如选用大刚度弹簧,改用活塞执行结构。管道、基座剧烈振动,通过增加支撑消除振动干扰。调节阀经常工作在小开度造成的振荡,则是选型不当。流通能力值选大了,必须重新选择流通能力值合适的调节阀,以克服调节阀工作在小开度而引起的振荡和噪声。
(6)填料及连接处泄漏的原因分析
1)阀体泄漏的原因阀体通常是铸造的,容易形成砂眼等铸造缺陷,阀体上的砂眼会导致介质的泄漏,这种泄漏一般都表现为渗漏,流量较小,通过水压试验就能被发现。2)阀杆泄漏的原因阀门的阀杆由于设计和选材不当会引起阀杆在某个位置被卡死,使阀门无法关闭或关闭不严,造成介质泄漏。此种泄漏往往流量较大,对生产装置和周围的环境容易造成严重的危害。3)填料函泄漏的原因填料函由填料箱、填料、填料垫以及填料压紧机构等组成。填料箱置于阀体或阀盖上,起容纳填料的作用。填料垫置于填料箱底部,起支撑填料的作用。填料分软质密封填料和成型填料两种。成型填料以弹性材质为原料,采用模压成型或车削加工制成各种环形密封圈,相比之下,成型填料结构紧凑,密封性能好,适用性更强。介质在密封填料处泄漏,原因为填料压盖松动、密封填料不严密、填料品种或质量不符合要求、填料老化或被阀杆磨损。4)阀体连接处泄漏的原因阀体连接部位的密封系指阀体与阀盖之间的密封。一般情况下为法兰连接密封,当阀门公称直径较小时为螺纹连接密封。垫片的类型、材质或尺寸不符合要求、法兰密封面加工质量差、连接螺栓紧固不当、因管道配置不合理而在连接处产生过大附加载荷等原因,都能引起阀体连接部位泄漏。
解决方法:
1)增加密封油脂法。对未使用密封油脂的阀,可考虑增加密封油脂来捍高阀杆密封性能。
2)增加填料法。为提高填料对阀杆的密封性能,可采用增加填料的方法,通常是采用双层、多层混合填料形式,单纯增加数量,如将3片增到5片,效果并不明显。
3)更换石墨填料法。大量使用的四氟填料,因其工作温度在-20~+200范围内,当温度在上、下限,变化较大时,其密封性便明显下降,老化快,寿命短柔性石墨填料可克服这些缺点且使用寿命长,因而有的工厂全部将四氟填料改为石墨填料,甚至新购回的调节阀也将其中的四氟填料换成石墨填料后使用,但使用石墨填料的回差大,初时有的还产生爬行现象,对此必须有所考虑。
4)采用透镜垫密封法。对于上、下盖的密封,阀座与上、下阀体的密封,若为平面密封,在高温高压下,密封注差,引起外泄可以改用透镜垫密封,能得到满意的效果。
5)更换密封垫片。大部分密封垫片仍采用石棉板,在高温下,密封性能较差,寿命也短,引起外泄,遇这种情况,可改用缠绕垫片,“O”形环等。
四、结束语
综上所述,采取适当的处理、改进办法,将大大提高气动调节阀的利用率,降低仪表故障率;同时,加强气动调节阀的日常检修维护,针对故障产生的环节及容易引起故障的部件加大力度检测,确保及时发现问题并解决问题。从而提高企业流程工艺的生产效率和经济效益,降低能源消耗。
参考文献:
[1]赵永峰.气动调节阀常见故障诊断[J].设备管理与维修,2011(1).
[2]丁长云.气动调节阀的维护修理及故障处理[J].化学工程与装备,2008(11).
[3]张鲁滨,李静,吴志欣.气动调节阀故障原因分析[J].化学工程与装备,2010
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-4273582.htm