進口氣動調(diào)節(jié)閥故障的處理技巧
一、前言
隨著企業(yè)自動化程度的逐步提高，集散控制系統(tǒng)（DCS）以及其它智能型儀表在自動化領域中的應用已越來越普遍，通過計算機的優(yōu)化控制，將使生產(chǎn)取得最大效益。而在優(yōu)化的同時也使控制系統(tǒng)的主要故障集中于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置即調(diào)節(jié)閥上，調(diào)節(jié)閥在控制流體流量的工作過程中，接受控制操作信號，按控制規(guī)律實現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié)。它的動作靈敏與否，直接關系到整個控制系統(tǒng)的質(zhì)量。本人結合工作實際,在此主要針對氣動調(diào)節(jié)閥的工作原理和常見故障及處理方法作了下列闡述。
二、進口氣動調(diào)節(jié)閥工作原理
氣動調(diào)節(jié)閥通常是由氣動執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)閥連接安裝調(diào)試后形成的組合儀表。主要工作原理是以壓縮空氣為動力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于電氣閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥等附件去驅(qū)動閥門，實現(xiàn)開關量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的控制信號來完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)。其特點就是控制簡單，反應快速，且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。因此在石油、化工、電力、冶金等工業(yè)企業(yè)中廣泛使用，也是工業(yè)過程控制中不可或缺的重要儀表之一。
三、進口氣動調(diào)節(jié)閥常見故障的原因及處理技巧
（1）調(diào)節(jié)閥不動作原因分析。
1.定位器有氣源，無輸出，定位器的節(jié)流孔堵塞。
2.定位器無氣源。①過濾器堵塞；②減壓閥故障I③管道泄漏或堵塞。
3.有氣源，無信號。①調(diào)節(jié)器故障；②信號管泄漏；③定位器波紋管漏氣；④調(diào)節(jié)網(wǎng)膜片損壞。
4.無信號、無氣源。①氣源未開；②由于氣源含水在冬季結冰，導致風管堵塞或過濾器、減壓閥堵塞失靈；③壓縮機故障；④氣源總管泄漏。
5.有信號、無動作。①閥芯脫落；②閥芯與社會或與閥座卡死；③閥桿彎曲或折斷；④閥座閥芯凍結或焦塊污物；⑤執(zhí)行機構彈簧因長期不用而銹死。
處理技巧：
首先確認氣源壓力是否正常，查找氣源故障。如果氣源壓力正常，則判斷定位器或電/氣轉換器的放大器有無輸出；若無輸出，則放大器恒節(jié)流孔堵塞，或壓縮空氣中的水分聚積于放大器球閥處。用小細鋼絲疏通恒節(jié)流孔，清除污物或清潔氣源。如果以上皆正常，有信號而無動作，則執(zhí)行機構故障或閥桿彎曲，或閥芯卡死。遇此情況，必須卸開閥門進一步檢查。
（2）調(diào)節(jié)閥的動作不穩(wěn)定的原因分析
1.氣源壓力不穩(wěn)定。①壓縮機容量太小；②減壓閥故障。
2.信號壓力不穩(wěn)定。①控制系統(tǒng)的時間常數(shù)（T＝RC）不適當；②調(diào)節(jié)器輸出不穩(wěn)定。
3.氣源壓力穩(wěn)定，信號壓力也穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)閥的動作仍不穩(wěn)定。①定位器中放大器的球閥受臟物磨損關不嚴，耗氣量特別增大時會產(chǎn)生輸出震蕩；②定位器中放大器的噴咀擋板不平行，擋板蓋不住噴咀；③輸出管、線漏氣；④執(zhí)行機構剛性太小；⑤閥桿運動中摩擦阻力大，與相接觸部位有阻滯現(xiàn)象。
處理技巧：
1.改變不平衡力Ft的作用方向。通常采用改變流向的方法來改變Ft的作用方向。
2.更換穩(wěn)定性好的閥。穩(wěn)定性好的閥其不平衡力變化較小，導向好。當單雙座閥穩(wěn)定性差時，可換成套筒閥使用。
3.增大彈簧剛度。提高穩(wěn)定性的常見方法，如將20~100kPa的彈簧改成60~180kPa的大剛度彈簧，無定位器的閥門要配備定位器。
4.避開閥自身的不穩(wěn)定區(qū)。不平衡力Ft發(fā)生方向變化的交變處，閥易產(chǎn)生振蕩。如雙座閥一般在10%以內(nèi)和80%~90%開度上發(fā)生交變，使用中應盡量避開。
5.降低響應速度。當系統(tǒng)要求閥的響應或調(diào)節(jié)速度不宜太快而閥的速度較快時或系統(tǒng)本身已是快速響應系統(tǒng)，而閥又帶定位器來加快動作時，都將會產(chǎn)生超調(diào)，產(chǎn)生振蕩。降低響應速度的方法有：將直線特性改為對數(shù)特性或?qū)Фㄎ黄鞯母臑檗D換器、繼動器。
（3）閥動作遲鈍的原因分析
1.閥桿僅在單方向動作時遲鈍。①氣動薄膜執(zhí)行機構中膜片破損泄漏；②執(zhí)行機構中“O”型密封泄漏。
2.閥桿在往復動作時均有遲鈍現(xiàn)象。①閥體內(nèi)有粘物堵塞；②聚四氟乙烯填料變質(zhì)硬化或石墨一石棉填料油干燥；③填料加得太緊，摩擦阻力增大；④由于閥桿不直導致摩擦阻力大；⑤沒有定位器的氣動調(diào)節(jié)閥也會導致動作遲鈍。
處理技巧：
如果閥桿往復行程動作遲鈍，則閥體內(nèi)或有黏性大的物質(zhì)，結焦堵塞或填料壓得過緊，或聚四氟乙烯填料老化，閥桿彎曲劃傷等。若閥桿單向動作時運動遲鈍，則是氣室或氣路管有漏氣現(xiàn)象，檢查試漏并修復。如果閥桿正常，應首先使閥桿全行程上下移動幾次，讓介質(zhì)沖出閥內(nèi)結焦物及黏性大的物質(zhì)，否則將閥解體，清理內(nèi)部，并檢查填料是否老化。
（4）閥泄漏量大的原因分
1.閥全關時泄漏量大。故障原因：①閥芯被磨損，內(nèi)漏嚴重；②閥未調(diào)好關不嚴。
2.閥達不到全閉位置。故障原因：①介質(zhì)壓差太大，執(zhí)行機構剛性小，閥關不嚴；②閥內(nèi)有異物；③襯套燒結。
處理技巧：
如果閥不能到達全閉的位置，則可能由介質(zhì)壓差大執(zhí)行機構輸出力不夠或閥體內(nèi)有異物，或全行程不夠而引起閥泄漏量大。閥內(nèi)有異物，應使閥桿上下移動幾次，即可解決問題，否則需解體處理。對于全行程不夠，首先考慮調(diào)整定值器零點和量程，否則應縮短(或延長)調(diào)節(jié)閥閥桿，使調(diào)節(jié)閥長度合適。若閥全閉時泄漏量大，則可能是由閥芯與閥芯密封面腐蝕或閥座與閥體連接松動。主要原因是調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)過程中鑄造、鍛造缺陷。打開閥體，研磨閥芯和閥座，使其配合密切。如果閥芯和閥座使用壽命較短，應更換閥內(nèi)件，選擇具有表面鍍層(司太萊合金)的閥內(nèi)件。
（5）調(diào)節(jié)閥振蕩和噪聲大的原因分析
1.調(diào)節(jié)閥在任何開度下都振動。故障原因：①支撐不穩(wěn)；②附近有振動源；③閥芯與襯套磨損嚴重。
2.調(diào)節(jié)閥在接近全閉位置時振動。故障原因：①調(diào)節(jié)閥選大了，常在小開度下使用；②單座閥介質(zhì)流向與關閉方向相反。
處理技巧：
1.當調(diào)節(jié)閥的流通能力選取值過大時，造成調(diào)節(jié)閥前后壓力比較大，當調(diào)節(jié)閥的彈簧鋼度不足時，就產(chǎn)生閥體的振蕩。當流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥，如前后壓差過大就會產(chǎn)生針對閥芯、閥座等零部件的氣蝕現(xiàn)象，使流體產(chǎn)生噪聲。
2.對輕微的振動，可增加剛度來消除。如選用大剛度彈簧，改用活塞執(zhí)行結構。管道、基座劇烈振動，通過增加支撐消除振動干擾。調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度造成的振蕩，則是選型不當。流通能力值選大了，必須重新選擇流通能力值合適的調(diào)節(jié)閥，以克服調(diào)節(jié)閥工作在小開度而引起的振蕩和噪聲。
（6）填料及連接處泄漏的原因分析
1.閥體泄漏的原因閥體通常是鑄造的，容易形成砂眼等鑄造缺陷，閥體上的砂眼會導致介質(zhì)的泄漏，這種泄漏一般都表現(xiàn)為滲漏，流量較小，通過水壓試驗就能被發(fā)現(xiàn)。
2.閥桿泄漏的原因閥門的閥桿由于設計和選材不當會引起閥桿在某個位置被卡死，使閥門無法關閉或關閉不嚴，造成介質(zhì)泄漏。此種泄漏往往流量較大，對生產(chǎn)裝置和周圍的環(huán)境容易造成嚴重的危害。
3.閥體連接處泄漏的原因閥體連接部位的密封系指閥體與閥蓋之間的密封。一般情況下為法蘭連接密封，當閥門公稱直徑較小時為螺紋連接密封。墊片的類型、材質(zhì)或尺寸不符合要求、法蘭密封面加工質(zhì)量差、連接螺栓緊固不當、因管道配置不合理而在連接處產(chǎn)生過大附加載荷等原因，都能引起閥體連接部位泄漏。
4.填料函泄漏的原因填料函由填料箱、填料、填料墊以及填料壓緊機構等組成。填料箱置于閥體或閥蓋上，起容納填料的作用。填料墊置于填料箱底部，起支撐填料的作用。填料分軟質(zhì)密封填料和成型填料兩種。成型填料以彈性材質(zhì)為原料，采用模壓成型或車削加工制成各種環(huán)形密封圈，相比之下，成型填料結構緊湊，密封性能好，適用性更強。介質(zhì)在密封填料處泄漏，原因為填料壓蓋松動、密封填料不嚴密、填料品種或質(zhì)量不符合要求、填料老化或被閥桿磨損。
處理技巧
1.增加密封油脂法。對未使用密封油脂的閥，可考慮增加密封油脂來捍高閥桿密封性能。
2.更換密封墊片。大部分密封墊片仍采用石棉板，在高溫下，密封性能較差，壽命也短，引起外泄，遇這種情況，可改用纏繞墊片，“O”形環(huán)等。
3.增加填料法。為提高填料對閥桿的密封性能，可采用增加填料的方法，通常是采用雙層、多層混合填料形式，單純增加數(shù)量，如將3片增到5片，效果并不明顯。
4.采用透鏡墊密封法。對于上、下蓋的密封，閥座與上、下閥體的密封，若為平面密封，在高溫高壓下，密封注差，引起外泄可以改用透鏡墊密封，能得到滿意的效果。
5.更換石墨填料法。大量使用的四氟填料，因其工作溫度在-20～+200范圍內(nèi)，當溫度在上、下限，變化較大時，其密封性便明顯下降，老化快，壽命短柔性石墨填料可克服這些缺點且使用壽命長，因而有的工廠全部將四氟填料改為石墨填料，甚至新購回的調(diào)節(jié)閥也將其中的四氟填料換成石墨填料后使用，但使用石墨填料的回差大，初時有的還產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，對此必須有所考慮。
四、結束語
綜上所述，采取適當?shù)奶幚怼⒏倪M辦法，將大大提高氣動調(diào)節(jié)閥的利用率，降低儀表故障率；同時，加強氣動調(diào)節(jié)閥的日常檢修維護，針對故障產(chǎn)生的環(huán)節(jié)及容易引起故障的部件加大力度檢測，確保及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。從而提高企業(yè)流程工藝的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，降低能源消耗。
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