关于调节阀故障处理方案分析

发布于：2015-08-04 16:02:04 来自：暖通空调/暖通施工图 [复制转发]

调节阀故障处理方案
调节阀故障处理方案

调节阀在过程控制中的作用是人所共知的，在许多控制过程中要求调节阀在故障时处于某一个位置，以保护工艺过程不出现事故，这就要求调节阀在设计上实现故障—安全的三断(断气、断电、断信号)保护措施。对于电动调节阀来说，比较简单，断信号时，可以根据控制模块的设定而停留在全开、全关、保持中的任一位置，而断电时，自然停留在故障位置，或带有复位装置的电动执行器也可将阀位运行到全开或全关。

调节阀（control valve），又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和角行程；按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种；按其功能和特性分为线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。

对于气动调节阀来说，情况就比较复杂了，所以我们主要讨论气动调节阀的三断保位方法。一般来说，我们在选择气动薄膜调节阀时，都要先确定选气开还是气闭，这就是选择调节阀断气时的保护位置，如果工艺要求断气时阀门打开，则选择常开(气闭)式调节阀，反之则选常闭(气开)式调节阀。这只是一个粗浅的方案，如果工艺要求断气、断电、断信号的三断保护，则调节阀就需要配置一些附件来组成一个保护系统才能实现控制要求，这些附件主要有保位阀、电磁阀、气罐等。以下是单作用气动薄膜调节阀和双作用气动调节阀的两种保位方案。

一、气动薄膜调节阀方案（调节阀配用电－气阀门定位器）
本方案主要由气动调节阀、电-气阀门定位器、失电(信号)比较器、单电控电磁换向阀、气动保位阀、阀位信号返回器等组成。其工作原理如下：
1、断气源：当控制系统气源故障(失气)时，气动保位阀自动关闭将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内，输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡，气动控制阀的阀位保持在故障位置。该保位阀应设定在略低于气源的最小值时启动。
2、断电源：当控制系统电源故障(失电)时，失电(信号)比较器控制单电控电磁换向阀的输出电压消失，单电控电磁换向阀失电，单电控电磁换向阀内的滑阀在复位弹簧的作用下滑动，电磁阀换向，将气动保位阀的膜室压力排空，气动保位阀关闭，将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内，输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡，气动控制阀的阀位保持在故障位置。
3、断信号：当控制系统信号故障(失信号)时，失电(信号)比较器检测到后，断掉单电控电磁换向阀的电压信号，单电控电磁换向阀失电，单电控电磁换向阀内的滑阀在复位弹簧的作用下滑动，电磁阀换向，将气动保位阀的膜室压力排空，气动保位阀关闭，将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内，输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡，气动控制阀的阀位保持在故障位置。
位置反馈信号由阀位信号返回器给出。
本方案的优点：“三断”保护启动时，系统反应较快，动作迅速。整体造价比较便宜。
本方案的缺点：电磁阀长期带电，影响使用寿命。配用附件较多，安装、调试复杂一些，阀位反馈需另配阀位信号返回器，在配用手轮的情况下，比较复杂。

二、双作用气动调节阀方案(调节阀配用电-气阀门定位器)
本方案主要由控制阀、气控换向阀、定位器、自锁阀、单向阀、减压阀、储气罐等组成。其工作原理如下：
当控制系统气源故障(失气)时，自锁阀(其作用方式与保位阀相反)自动打开，将气控换向阀的控制气源撤消，气控换向阀的滑阀在弹簧的作用下复位，两个气控换向阀中的其中一个排气，另一个进气，单向阀关闭，气源由储气罐中储存的气源向阀门供气，从而实现阀门的全关或全开。全关或全开的转换可通过调整气控换向阀的连接方式实现。
如果要实现阀门保位，加装气动保位阀并改变管路连接，用自锁阀直接控制保位阀，取消气控换向阀、单向阀、储气罐即可。
若要实现断气源时，能够保证阀门有若干次的动作，可采用以下方案。
本方案由储气罐、单向阀、闭锁阀、截止阀等组成。其工作原理如下：
当气源故障(失气)时，单向阀关闭，闭锁阀失气，在闭锁阀的滑阀在弹簧的作用下复位，气路换向，断开系统的气源管路，接通储气罐管路，由储气罐向阀门供气，以保证阀门有若干次动作，实现连续控制的目的。由于储气罐的容量有限，且储气罐中的气源压力随着阀门动作不断下降，不可长期使用储气罐为阀门供气。本方案配用储气罐的容量应比一般保护用储气罐的容量大。本方案在断气源时，阀门动作的次数与储气罐的容量有关。
对于气动薄膜调节阀的保位方案，还有一个可供参考：在定位器和执行器之间串联保位阀和两位三通电磁阀各一，在断气时用保位阀来保位，在断信号时，用电磁阀来保位，不过，电磁阀必须与定位器进行连锁(在控制程序中设定)，即定位器有信号，电磁阀必有电，定位器一旦失信号，电磁阀必须立即断电。

常见故障处理方法

一：清洗法
　　管路中的焊渣、铁锈、渣子等在节流口、导向部位、下阀盖平衡孔内造成堵塞或卡住使阀芯曲面、导向面产生拉伤和划痕、密封面上产生压痕等。这经常发生于新投运系统和大修后投运初期。这是最常见的故障。遇此情况，必须卸开进行清洗，除掉渣物，如密封面受到损伤还应研磨；同时将底塞打开，以冲掉从平衡孔掉入下阀盖内的渣物，并对管路进行冲洗。投运前，让调节阀全开，介质流动一段时间后再纳入正常运行。
2、外接冲刷法
　　对一些易沉淀、含有固体颗粒的介质采用普通阀调节时，经常在节流口、导向处堵塞，可在下阀盖底塞处外接冲刷气体和蒸汽。当阀产生堵塞或卡住时，打开外接的气体或蒸气阀门，即可在不动调节阀的情况下完成冲洗工作，使阀正常运行。
3、安装管道过滤器法
　　对小口径的调节阀，尤其是超小流量调节阀，其节流间隙特小，介质中不能有一点点渣物。遇此情况堵塞，最好在阀前管道上安装一个过滤器，以保证介质顺利通过。带定位器使用的调节阀，定位器工作不正常，其气路节流口堵塞是最常见的故障。因此，带定位器工作时，必须处理好气源，通常采用的办法是在定位器前气源管线上安装空气过滤减压阀。
4、增大节流间隙法
　　如介质中的固体颗粒或管道中被冲刷掉的焊渣和锈物等因过不了节流口造成堵塞、卡住等故障，可改用节流间隙大的节流件—节流面积为开窗、开口类的阀芯、套筒，因其节流面积集中而不是圆周分布的，故障就能很容易地被排除。如果是单、双座阀就可将柱塞形阀芯改为“V”形口的阀芯，或改成套筒阀等。例如某化工厂有一台双座阀经常卡住，推荐改用套筒阀后，问题马上得到解决。
5、介质冲刷法
　　利用介质自身的冲刷能量，冲刷和带走易沉淀、易堵塞的东西，从而提高阀的防堵功能。常见的方法有：①改作流闭型使用；②采用流线型阀体；③将节流口置于冲刷最厉害处，采用此法要注意提高节流件材料的耐冲蚀能力。
6、直通改为角形法
　　直通为倒S流动，流路复杂，上、下容腔死区多，为介质的沉淀提供了地方。角形连接，介质犹如流过90弯头，冲刷性能好，死区小，易设计成流线形。因此，使用直通的调节阀产生轻微堵塞时可改成角形阀使℃用。
密封性能差的解决方法（5种方法）

二：研磨法
1、细的研磨，消除痕迹，减小或消除密封间隙，提高密封面的光洁度，以提高密封性能。
2、利用不平衡力增加密封比压法，执行机构对阀芯产生的密封压力一定,不平衡力对阀芯产生顶开趋势时,阀芯的密封力为两力相减,反之,对阀芯产生压闭趋势,阀芯的密封力为两力相加，这样就大大地增加了密封比压,密封效果可以比前者提高5～10倍以上.一般dg≥20的单密封类阀为前一种情况,通常为流开型,若认为密封效果不满意时,改为流闭型,密封性能将成倍增加.尤其是两位型的切断调节阀,一般均应按流闭型使用。
3、提高执行机构密封力法，提高执行机构对阀芯的密封力，也是保证阀关闭，增加密封比压，提高密封性能的常见方法。
常用的方法有：
①移动弹簧工作范围；
②改用小刚度弹簧；
③增加附件，如带定位器；
④增加气源压力；
⑤改用具有更大推力的执行机构。
4、采用单密封、软密封法，对双密封使用的调节阀,可改用单密封,通常可提高10倍以上的密封效果,若不平衡力较大,应增加相应措施,对硬密封的阀可改用软密封,又可提高10倍以上密封效果。
5、改用密封性能好的阀，在不得已的情况下,可考虑改用具有更好的密封性能的阀.如将普通蝶阀改用椭圆蝶阀,进而还可改用切断型蝶阀、偏心旋转阀、球阀和为之专门设计的切断阀。

三：调节阀外泄的解决方法6种方法：
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提高阀杆密封性能。
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、改变流向，置P2在阀杆端法，当△P较大,P1又较大时,密封P1显然比密封P2困难.因此,可采取改变流向的方法,将P1在阀杆端改为P2在阀杆端,这对压力高、压差大的阀是较有效的.如波纹管阀就通常应考虑密封P2。
5、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,密封性差,引起外泄,可以改用透镜垫密封,能得到满意的效果。
6、更换密封垫片，至今,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。遇到这种情况,可改用缠绕垫片,“O”形环等,现在许多厂已采用。

四：调节阀振动的解决方法
1、增加刚度法
对振荡和轻微振动，可增大刚度来消除或减弱，如选用大刚度的弹簧，改用活塞执行机构等办法都是可行的。
2、增加阻尼法
增加阻尼即增加对振动的摩擦，如套筒阀的阀塞可采用“O”形圈密封，采用具有较大摩擦力的石墨填料等，这对消除或减弱轻微的振动还是有一定作用的。
3，增大导向尺寸，减小配合间隙法
轴塞形阀一般导向尺寸都较小,所有阀配合间隙一般都较大,有0.4～lmm,这对产生机械振动是有帮助.因此,在发生轻微的机械振动时,可通过增大导向尺寸,减小配合间隙来削弱振动。
4、改变节流件形状，消除共振法
因调节阀的所谓振源发生在高速流动、压力急剧变化的节流口，改变节流件的形状即可改变振源频率，在共振不强烈时比较容易解决。具体办法是将在振动开度范围内阀芯曲面车削0.5～1.0mm。如某厂家属区附近安装了一台自力式压力调节阀，因共振产生啸叫影响职工休息，我们将阀芯曲面车掉0.5mm后，共振啸叫声消失。

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只看楼主我来说两句 抢板凳