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气动調節閥故障分析和处理方法

作者:泵阀人  来源:www.kuercu.cn/  更新时间:2020-04-24 15:51:05  点击次数:

  气动調節閥故障分析和处理方法

  調節閥简述:

  气动調節閥是工业生产广泛使用的工业过程控制仪表之一,它是组成工业自动化系统的重要环节。气动調節閥就是以压缩空气为动力源,以气缸为執行器,并借助于阀门定位器、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。气动調節閥的特点就是控制简单,反应快速,且本质安全。

  下面,了解一下气动調節閥的常见故障及处理方法。望能对工厂的现场维护人员起到一点助益。

  調節閥常见故障现象及原因分析

  2.1 气源故障

  1)現場氣源未開。

  2)氣源含水,天氣寒冷結冰。

  3)淨化風停止供應。

  4)气源总管泄露或风线堵塞导致风压过低,調節閥不能全开或全关,甚至不动作。

  5)空气过滤减压器长时间使用,脏物太多,減壓閥下黑色旋钮打开漏风,使输出风压小于规定的压力,导致調節閥不能全开全关,甚至不动作。

  6)现场风线漏风,接头松动,导致风压不足,調節閥不能全开全关,甚至不动作。

  7)过滤減壓閥故障,导致风压不稳,造成調節閥振荡。

  2.2 线路故障

  1)电源线接线端松动、脱落、短路、断路,电路板灰尘积得太多导致接触不良,信号波动,調節閥产生振动。

  2)大雨或台风过后,设备进水受潮使接线短路,造成調節閥不能全开或全关。

  3)极性接反会导致調節閥不动作。

  4)电源线中间段故障,由于绝缘胶带的失效,电线绝缘皮脱落造成线与线之间的短路,由于现场振动导致电线断裂,导致調節閥动作不连续振荡,不能全开或全关甚至是不动作。

  5)由于調節閥维修过后接线失误,导致調節閥故障。

  6)調節閥输出信号不稳定,导致調節閥操作波动。

  2.3 定位器故障

  1)反馈杆固定螺母松动脱落,反馈杆上的弹簧脱落,造成反馈杆的松动、脱落、卡涩,使調節閥振荡。

  2)定位器中的位置傳感器故障,當振動到壞點會導致中控室顯示超程,過一陣又恢複正常,通過更換可以解決。

  3)定位器PID參數整定不合適。

  2.4 調節閥阀体故障

  1)調節閥阀芯或阀座磨损(介质的冲刷、铁锈、焊渣等脏物的划伤磨损),卡涩(介质中的各种杂质堵塞),密封不严(密封环磨损),导致阀全关时介质依然过量,无法控制。

  2)調節閥盘根压得过紧或过松,过紧使調節閥阀杆动作迟缓或跳跃,过松会使介质泄露,若是重油很有可能燃烧,造成很大的事故。

  3)調節閥安装时管道与阀体不同心,使調節閥受附加应力过大,造成振荡,不能全开或全关等。

  4)調節閥阀杆与连接件固定螺母松动,阀杆与阀芯不同心,导致阀关不死,所受应力增大,导致阀杆高频振荡,甚至断裂。

  5)調節閥膜头故障,由于膜片长时间使用,老化变质,弹性变小,密封性变差,膜片漏气,压缩弹簧老化,弹性变小,断裂,导致調節閥不能全开全关甚至失去控制。

  6)調節閥阀芯脱落、阀芯与阀座卡死、阀杆弯曲或折断会导致調節閥动作正常,但是起不到调节作用。

  2.5 調節閥应用工况与原设计工况不符导致的故障

  1)由于设计院给的设计参数(阀体的材质、填料的形式、調節閥的流开与流闭、流量特性的选择及使用时的开度等)与现场实际不符出现故障。

  2)由于工艺介质的变化,导致調節閥的工况满足不了实际工况而造成故障。

  3)流体流经調節閥时产生严重的闪蒸(液体流过調節閥的节流口时,速度上升,压力下降,降到液体在该工况下的饱和蒸汽压Pv时,便会汽化,分解出气体形成两相流动)、空化(节流后,速度下降,压力回升,当压力的恢复超过Pv时,不再继续汽化,同时液体中的气泡将还原为液体,这时气泡破裂,产生较强的压力冲击波)、气蚀(由于气泡破裂产生的冲击力极大,会严重地冲击损伤阀芯、阀座表面,特别是密封面处,会产生蜂窝状的损坏),造成調節閥的振荡,材质的损坏及较大的噪声。

  4)现场有振动源(管道或基座),会导致調節閥接线松动,固定螺母松动甚至导致調節閥振荡。

  5)調節閥流通能力Cv值选得过大,经常在小开度下工作,介质对阀芯阀座的冲刷及流量特性均受很大影响,使調節閥振荡。

  6)調節閥流向装反,导致流开与流闭的形式反向,不仅会影响調節閥的流量特性,还有可能使阀前后压差过大,使阀开关所需的力增大,甚至导致阀杆断裂。

  7)調節閥在使用过程中,由于介质的压力波动,阀芯相对于导向面作横向运动(若阀芯与阀座间间隙较大,振动更加强烈),一般会产生频率小于1500Hz的振动,当其频率与調節閥的固有频率相接近甚至相同时会产生共振,这种工况下的調節閥会产生啸叫现象,以及极大的破坏力。

  8)調節閥压缩弹簧刚度不足,预紧力不够也会导致調節閥振荡。

  9)当介质内含有杂质、异物卡在阀芯阀座处,会导致調節閥关不死,泄漏量增大。

  10)由于介質高溫高壓(一般高于200℃),盤根會出現泄漏,而且填料壓蓋又不能壓得太緊,如果緊固解決不了,就必須更換,例如常減壓裝置的重油一旦泄漏,很容易發生事故。

  11)調節閥阀盖法兰泄漏和阀体出现砂眼也会造成調節閥的外漏,外漏所造成的影响要比内漏更加严重。

  解決及改進方案:

  1)改變閥芯的流量特性

  調節閥一般在开度相对较低的时候发生振动,采用改变調節閥流量特性的方法可以消除振动。如把快开特性改成直线特性、直线特性改成等百分比特性、等百分比特性改成双曲线特性,可以在調節閥流量不变的情况下增大阀门的开度,从而可以避免調節閥在小开度下工作,有效地防止調節閥振动的发生。

  2)改變安裝方向

  改變閥門流向,由側進底出改爲底進側出,即將流閉閥改成流開閥,通過改變流向消除振動現象,增加閥門運行穩定性。

  3)改變閥門結構

  由ASB抛物線型平衡式閥內件改爲ABM籠式平衡式閥內件,介質流經閥芯流量孔後通過互相碰撞降低流速及消耗掉部分能量,達到閥門的穩定運行。

  常二線控制閥101-FV-03302震蕩

  现场調節閥最常见的故障就是震荡,調節閥的波动过大会影响工艺操作平稳,产品质量不合格,甚至引起事故。震荡现象虽然十分普遍,但引起震荡的原因很多,故根据2013年12月13日常二线控制阀101-FV-03302的典型故障,总结出一个常规的分析解决方案,方法如下:

  首先检查气路环节,即检查风压是否达到要求,风线接头处是否漏气,定位器是否漏气等。具体步骤为:将其打到手动状态,使阀开到一定开度,观察阀位是否变化,其上面的小风表也会有灵敏的变化,可据此判断定位器环节是否漏气,若阀杆与膜头连接处漏风,则说明膜片破损。经检查后,发现定位器进气模块处漏风,随后进行密封处理,漏气现象消除,但阀还是震荡,于是对調節閥进行自整定,看自整定能否消除震荡现象。整定完后調節閥仍然震荡,于是在此基础上对其进行参数的调整以达到较快解决问题的目的。定位器中包含有PID参数,故而它也相当于一个调节器,因此对参数的调整会相对烦琐一些,解决阀震荡的参数只要有以下几项:

  1)將運行模式從“1.0自適應控制方式”下切換到“1.1固定控制方式”,觀察震蕩現象是否減小或消除,若無減小或消除,則進行下一步設置。

  2) 调整“P1.2容差带”,定位器的容差带缺省设置在0.68%,而针对震荡的阀则应适当增大其容差带,但保证容差带总是比死区大0.2%以上。

  3) P7.0与P7.1是开向与关向放大比例,数值较高,控制速度快,但同时影响稳定性,数值太大将会引起波动。

  4) P7.2与P7.3是开向与关向积分时间,数值较高,控制速度快,但同时影响阀位精度。

  5) P7.4与P7.5是开向与关向微分,使調節閥的阀杆提前启动和制动,但数值过大,会降低其抗干扰能力。

  6) P7.6与P7.7是开向与关向偏移量,数值大了,会引起波动,数值小了,动作速度慢(注:ABB定位器P7组态菜单中的各个项目主要是调节PID参数,根据調節閥具体的震荡形式、开关阀的具体情况要进行针对性的设定)。

  7)经过以上的参数调整,阀不再震荡后,即可保存修改参数,将調節閥投用。若震荡现象没有得到减小或效果不明显,可将定位器中的IP模块进行专项检查,看是否出现进水受潮或电路问题,若无法维修,可以试着更换新的定位器解决此问题。

  4 調節閥的日常维护

  为了降低調節閥出现故障的概率,日常对其进行的维护保养工作也尤为重要,罗列出下面几项措施:

  1)定位器、減壓閥定期排污(油、水)。

  2)檢查反饋杆是否松動與脫落。

  3)检查附件各压力表是否损坏,气源压力是否符合調節閥铭牌上的额定值。

  4)检查調節閥膜头是否漏气,气源管是否破裂、漏气。

  5)检查調節閥上下膜盖上排气孔是否堵塞(气开式有进雨水的可能)。

  6)检查調節閥的填料是否有泄漏。

  7)检查調節閥的上阀盖与阀体接触面是否泄漏。

  8)檢查進線口是否密封,各螺栓連接件部分是否鏽蝕,是否需要防腐。

  9)检查調節閥的手轮是否处于自动位置,未处于自动位置的是否属于限位,是否有记录。

  10)保持調節閥的整体卫生清洁。

  11)防水,閥門要做防雨罩。

  12)檢查閥門的固定是否牢固,是否有振動。

  13)檢查機械齒輪是否有卡的現象,要定期潤滑保養。

  14)檢查反饋杆等運動部分要定期潤滑,保證靈活可靠。

  5 结论

  調節閥是自动控制系统中一个重要环节,其运行情况的准确、稳定直接影响控制系统的控制质量。因此,做好調節閥日常巡检和维护保养工作,可大幅度提高調節閥使用的平稳率,当出现故障时,能做好原因分析、制定解决方案、事后总结等一系列工作,对自己的仪表水平是一种提升,更是为生产的平稳操作保驾护航。

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