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气动调节阀故障分析和处理方法

作者:超级小葵  来源:www.cmpvalve.com/  更新时间:2020-04-24 15:51:05  点击次数:

  气动调节阀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。气动调节阀就是以压缩空气为动力源,以气缸为执行器,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。气动调节阀的特点就是控制简单,反应快速,且本质安全。

  下面,了解一下气动调节阀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。

  调节阀常见故障现象及原因分析

  2.1 气源故障

  1)现场气源未开。

  2)气源含水,天气寒冷结冰。

  3)净化风停止供应。

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

  5)空气过滤减压器长时间使用,脏物太多,减压阀下黑色旋钮打开漏风,使输出风压小于规定的压力,导致调节阀不能全开全关,甚至不动作。

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

  7)过滤减压阀故障,导致风压不稳,造成调节阀振荡。

  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,调节阀产生振动。

  2)大雨或台风过后,设备进水受潮使接线短路,造成调节阀不能全开或全关。

  3)极性接反会导致调节阀不动作。

  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,导致调节阀动作不连续振荡,不能全开或全关甚至是不动作。

  5)由于调节阀维修过后接线失误,导致调节阀故障。

  6)调节阀输出信号不稳定,导致调节阀操作波动。

  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,使调节阀振荡。

  2)定位器中的位置传感器故障,当振动到坏点会导致中控室显示超程,过一阵又恢复正常,通过更换可以解决。

  3)定位器PID参数整定不合适。

  2.4 调节阀阀体故障

  1)调节阀阀芯或阀座磨损(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)调节阀盘根压得过紧或过松,过紧使调节阀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)调节阀安装时管道与阀体不同心,使调节阀受附加应力过大,造成振荡,不能全开或全关等。

  4)调节阀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)调节阀膜头故障,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,导致调节阀不能全开全关甚至失去控制。

  6)调节阀阀芯脱落、阀芯与阀座卡死、阀杆弯曲或折断会导致调节阀动作正常,但是起不到调节作用。

  2.5 调节阀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、调节阀的流开与流闭、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,导致调节阀的工况满足不了实际工况而造成故障。

  3)流体流经调节阀时产生严重的闪蒸(液体流过调节阀的节流口时,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),造成调节阀的振荡,材质的损坏及较大的噪声。

  4)现场有振动源(管道或基座),会导致调节阀接线松动,固定螺母松动甚至导致调节阀振荡。

  5)调节阀流通能力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,使调节阀振荡。

  6)调节阀流向装反,导致流开与流闭的形式反向,不仅会影响调节阀的流量特性,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)调节阀在使用过程中,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,当其频率与调节阀的固有频率相接近甚至相同时会产生共振,这种工况下的调节阀会产生啸叫现象,以及极大的破坏力。

  8)调节阀压缩弹簧刚度不足,预紧力不够也会导致调节阀振荡。

  9)当介质内含有杂质、异物卡在阀芯阀座处,会导致调节阀关不死,泄漏量增大。

  10)由于介质高温高压(一般高于200℃),盘根会出现泄漏,而且填料压盖又不能压得太紧,如果紧固解决不了,就必须更换,例如常减压装置的重油一旦泄漏,很容易发生事故。

  11)调节阀阀盖法兰泄漏和阀体出现砂眼也会造成调节阀的外漏,外漏所造成的影响要比内漏更加严重。

  解决及改进方案:

  1)改变阀芯的流量特性

  调节阀一般在开度相对较低的时候发生振动,采用改变调节阀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,可以在调节阀流量不变的情况下增大阀门的开度,从而可以避免调节阀在小开度下工作,有效地防止调节阀振动的发生。

  2)改变安装方向

  改变阀门流向,由侧进底出改为底进侧出,即将流闭阀改成流开阀,通过改变流向消除振动现象,增加阀门运行稳定性。

  3)改变阀门结构

  由ASB抛物线型平衡式阀内件改为ABM笼式平衡式阀内件,介质流经阀芯流量孔后通过互相碰撞降低流速及消耗掉部分能量,达到阀门的稳定运行。

  常二线控制阀101-FV-03302震荡

  现场调节阀最常见的故障就是震荡,调节阀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,于是对调节阀进行自整定,看自整定能否消除震荡现象。整定完后调节阀仍然震荡,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)将运行模式从“1.0自适应控制方式”下切换到“1.1固定控制方式”,观察震荡现象是否减小或消除,若无减小或消除,则进行下一步设置。

  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,使调节阀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,根据调节阀具体的震荡形式、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,将调节阀投用。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 调节阀的日常维护

  为了降低调节阀出现故障的概率,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、减压阀定期排污(油、水)。

  2)检查反馈杆是否松动与脱落。

  3)检查附件各压力表是否损坏,气源压力是否符合调节阀铭牌上的额定值。

  4)检查调节阀膜头是否漏气,气源管是否破裂、漏气。

  5)检查调节阀上下膜盖上排气孔是否堵塞(气开式有进雨水的可能)。

  6)检查调节阀的填料是否有泄漏。

  7)检查调节阀的上阀盖与阀体接触面是否泄漏。

  8)检查进线口是否密封,各螺栓连接件部分是否锈蚀,是否需要防腐。

  9)检查调节阀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)保持调节阀的整体卫生清洁。

  11)防水,阀门要做防雨罩。

  12)检查阀门的固定是否牢固,是否有振动。

  13)检查机械齿轮是否有卡的现象,要定期润滑保养。

  14)检查反馈杆等运动部分要定期润滑,保证灵活可靠。

  5 结论

  调节阀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,做好调节阀日常巡检和维护保养工作,可大幅度提高调节阀使用的平稳率,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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