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氣動調節閥故障分析和處理方法

作者:超級小葵  來源:www.jeranour.com/  更新時間:2020-04-24 15:51:05  點擊次數:

  氣動調節閥是工業生產廣泛使用的工業過程控制儀表之一,它是組成工業自動化系統的重要環節。氣動調節閥就是以壓縮空氣為動力源,以氣缸為執行器,并借助于閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥等附件去驅動閥門,實現開關量或比例式調節,接收工業自動化控制系統的控制信號來完成調節管道介質的流量、壓力、溫度等各種工藝參數。氣動調節閥的特點就是控制簡單,反應快速,且本質安全。

  下面,了解一下氣動調節閥的常見故障及處理方法。望能對工廠的現場維護人員起到一點助益。

  調節閥常見故障現象及原因分析

  2.1 氣源故障

  1)現場氣源未開。

  2)氣源含水,天氣寒冷結冰。

  3)凈化風停止供應。

  4)氣源總管泄露或風線堵塞導致風壓過低,調節閥不能全開或全關,甚至不動作。

  5)空氣過濾減壓器長時間使用,臟物太多,減壓閥下黑色旋鈕打開漏風,使輸出風壓小于規定的壓力,導致調節閥不能全開全關,甚至不動作。

  6)現場風線漏風,接頭松動,導致風壓不足,調節閥不能全開全關,甚至不動作。

  7)過濾減壓閥故障,導致風壓不穩,造成調節閥振蕩。

  2.2 線路故障

  1)電源線接線端松動、脫落、短路、斷路,電路板灰塵積得太多導致接觸不良,信號波動,調節閥產生振動。

  2)大雨或臺風過后,設備進水受潮使接線短路,造成調節閥不能全開或全關。

  3)極性接反會導致調節閥不動作。

  4)電源線中間段故障,由于絕緣膠帶的失效,電線絕緣皮脫落造成線與線之間的短路,由于現場振動導致電線斷裂,導致調節閥動作不連續振蕩,不能全開或全關甚至是不動作。

  5)由于調節閥維修過后接線失誤,導致調節閥故障。

  6)調節閥輸出信號不穩定,導致調節閥操作波動。

  2.3 定位器故障

  1)反饋桿固定螺母松動脫落,反饋桿上的彈簧脫落,造成反饋桿的松動、脫落、卡澀,使調節閥振蕩。

  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,過一陣又恢復正常,通過更換可以解決。

  3)定位器PID參數整定不合適。

  2.4 調節閥閥體故障

  1)調節閥閥芯或閥座磨損(介質的沖刷、鐵銹、焊渣等臟物的劃傷磨損),卡澀(介質中的各種雜質堵塞),密封不嚴(密封環磨損),導致閥全關時介質依然過量,無法控制。

  2)調節閥盤根壓得過緊或過松,過緊使調節閥閥桿動作遲緩或跳躍,過松會使介質泄露,若是重油很有可能燃燒,造成很大的事故。

  3)調節閥安裝時管道與閥體不同心,使調節閥受附加應力過大,造成振蕩,不能全開或全關等。

  4)調節閥閥桿與連接件固定螺母松動,閥桿與閥芯不同心,導致閥關不死,所受應力增大,導致閥桿高頻振蕩,甚至斷裂。

  5)調節閥膜頭故障,由于膜片長時間使用,老化變質,彈性變小,密封性變差,膜片漏氣,壓縮彈簧老化,彈性變小,斷裂,導致調節閥不能全開全關甚至失去控制。

  6)調節閥閥芯脫落、閥芯與閥座卡死、閥桿彎曲或折斷會導致調節閥動作正常,但是起不到調節作用。

  2.5 調節閥應用工況與原設計工況不符導致的故障

  1)由于設計院給的設計參數(閥體的材質、填料的形式、調節閥的流開與流閉、流量特性的選擇及使用時的開度等)與現場實際不符出現故障。

  2)由于工藝介質的變化,導致調節閥的工況滿足不了實際工況而造成故障。

  3)流體流經調節閥時產生嚴重的閃蒸(液體流過調節閥的節流口時,速度上升,壓力下降,降到液體在該工況下的飽和蒸汽壓Pv時,便會汽化,分解出氣體形成兩相流動)、空化(節流后,速度下降,壓力回升,當壓力的恢復超過Pv時,不再繼續汽化,同時液體中的氣泡將還原為液體,這時氣泡破裂,產生較強的壓力沖擊波)、氣蝕(由于氣泡破裂產生的沖擊力極大,會嚴重地沖擊損傷閥芯、閥座表面,特別是密封面處,會產生蜂窩狀的損壞),造成調節閥的振蕩,材質的損壞及較大的噪聲。

  4)現場有振動源(管道或基座),會導致調節閥接線松動,固定螺母松動甚至導致調節閥振蕩。

  5)調節閥流通能力Cv值選得過大,經常在小開度下工作,介質對閥芯閥座的沖刷及流量特性均受很大影響,使調節閥振蕩。

  6)調節閥流向裝反,導致流開與流閉的形式反向,不僅會影響調節閥的流量特性,還有可能使閥前后壓差過大,使閥開關所需的力增大,甚至導致閥桿斷裂。

  7)調節閥在使用過程中,由于介質的壓力波動,閥芯相對于導向面作橫向運動(若閥芯與閥座間間隙較大,振動更加強烈),一般會產生頻率小于1500Hz的振動,當其頻率與調節閥的固有頻率相接近甚至相同時會產生共振,這種工況下的調節閥會產生嘯叫現象,以及極大的破壞力。

  8)調節閥壓縮彈簧剛度不足,預緊力不夠也會導致調節閥振蕩。

  9)當介質內含有雜質、異物卡在閥芯閥座處,會導致調節閥關不死,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)調節閥閥蓋法蘭泄漏和閥體出現砂眼也會造成調節閥的外漏,外漏所造成的影響要比內漏更加嚴重。

  解決及改進方案:

  1)改變閥芯的流量特性

  調節閥一般在開度相對較低的時候發生振動,采用改變調節閥流量特性的方法可以消除振動。如把快開特性改成直線特性、直線特性改成等百分比特性、等百分比特性改成雙曲線特性,可以在調節閥流量不變的情況下增大閥門的開度,從而可以避免調節閥在小開度下工作,有效地防止調節閥振動的發生。

  2)改變安裝方向

  改變閥門流向,由側進底出改為底進側出,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拋物線型平衡式閥內件改為ABM籠式平衡式閥內件,介質流經閥芯流量孔后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

  現場調節閥最常見的故障就是震蕩,調節閥的波動過大會影響工藝操作平穩,產品質量不合格,甚至引起事故。震蕩現象雖然十分普遍,但引起震蕩的原因很多,故根據2013年12月13日常二線控制閥101-FV-03302的典型故障,總結出一個常規的分析解決方案,方法如下:

  首先檢查氣路環節,即檢查風壓是否達到要求,風線接頭處是否漏氣,定位器是否漏氣等。具體步驟為:將其打到手動狀態,使閥開到一定開度,觀察閥位是否變化,其上面的小風表也會有靈敏的變化,可據此判斷定位器環節是否漏氣,若閥桿與膜頭連接處漏風,則說明膜片破損。經檢查后,發現定位器進氣模塊處漏風,隨后進行密封處理,漏氣現象消除,但閥還是震蕩,于是對調節閥進行自整定,看自整定能否消除震蕩現象。整定完后調節閥仍然震蕩,于是在此基礎上對其進行參數的調整以達到較快解決問題的目的。定位器中包含有PID參數,故而它也相當于一個調節器,因此對參數的調整會相對煩瑣一些,解決閥震蕩的參數只要有以下幾項:

  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) 調整“P1.2容差帶”,定位器的容差帶缺省設置在0.68%,而針對震蕩的閥則應適當增大其容差帶,但保證容差帶總是比死區大0.2%以上。

  3) P7.0與P7.1是開向與關向放大比例,數值較高,控制速度快,但同時影響穩定性,數值太大將會引起波動。

  4) P7.2與P7.3是開向與關向積分時間,數值較高,控制速度快,但同時影響閥位精度。

  5) P7.4與P7.5是開向與關向微分,使調節閥的閥桿提前啟動和制動,但數值過大,會降低其抗干擾能力。

  6) P7.6與P7.7是開向與關向偏移量,數值大了,會引起波動,數值小了,動作速度慢(注:ABB定位器P7組態菜單中的各個項目主要是調節PID參數,根據調節閥具體的震蕩形式、開關閥的具體情況要進行針對性的設定)。

  7)經過以上的參數調整,閥不再震蕩后,即可保存修改參數,將調節閥投用。若震蕩現象沒有得到減小或效果不明顯,可將定位器中的IP模塊進行專項檢查,看是否出現進水受潮或電路問題,若無法維修,可以試著更換新的定位器解決此問題。

  4 調節閥的日常維護

  為了降低調節閥出現故障的概率,日常對其進行的維護保養工作也尤為重要,羅列出下面幾項措施:

  1)定位器、減壓閥定期排污(油、水)。

  2)檢查反饋桿是否松動與脫落。

  3)檢查附件各壓力表是否損壞,氣源壓力是否符合調節閥銘牌上的額定值。

  4)檢查調節閥膜頭是否漏氣,氣源管是否破裂、漏氣。

  5)檢查調節閥上下膜蓋上排氣孔是否堵塞(氣開式有進雨水的可能)。

  6)檢查調節閥的填料是否有泄漏。

  7)檢查調節閥的上閥蓋與閥體接觸面是否泄漏。

  8)檢查進線口是否密封,各螺栓連接件部分是否銹蝕,是否需要防腐。

  9)檢查調節閥的手輪是否處于自動位置,未處于自動位置的是否屬于限位,是否有記錄。

  10)保持調節閥的整體衛生清潔。

  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)檢查反饋桿等運動部分要定期潤滑,保證靈活可靠。

  5 結論

  調節閥是自動控制系統中一個重要環節,其運行情況的準確、穩定直接影響控制系統的控制質量。因此,做好調節閥日常巡檢和維護保養工作,可大幅度提高調節閥使用的平穩率,當出現故障時,能做好原因分析、制定解決方案、事后總結等一系列工作,對自己的儀表水平是一種提升,更是為生產的平穩操作保駕護航。

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