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調(diào)節(jié)閥的故障分析與處理方案
2016-8-27 閱讀(2492)
調(diào)節(jié)閥是自動化技術(shù)工具中接收控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。也是控制系統(tǒng)正向通路中直接改變操縱變量的儀表，由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動裝置，接受來自控制器的控制信息把它轉(zhuǎn)換為驅(qū)動調(diào)節(jié)機構(gòu)的輸出（如角位移或直線位移輸出）。調(diào)節(jié)機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)裝置，受執(zhí)行機構(gòu)的操縱，可以改變調(diào)節(jié)閥閥芯與閥座之間的流通面積，達(dá)到zui終調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的目的。調(diào)節(jié)閥按所用驅(qū)動能源分為氣動、電動和液壓調(diào)節(jié)閥三種。
調(diào)節(jié)閥的故障分析
調(diào)節(jié)閥在正常運行過程中出現(xiàn)各種故障，它們可來自執(zhí)行機構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)或連接的附件裝置。
一、執(zhí)行機構(gòu)的故障分析
(1)填料造成的故障
因填料原因造成的故障表現(xiàn)為外泄漏量增大、摩擦力增大及閥桿的跳動。分析如下：
①填料材質(zhì)不合適。由于填料材質(zhì)不合適造成的故障主要是外泄漏量增大及摩擦力增大。例如，在高溫應(yīng)用場合，采用聚四氟乙烯填料。
故障處理：更換填料。
②填料結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)。填料腔內(nèi)，填料和有關(guān)附件的位置安裝不合適、填料高度不合適。
故障處理：按產(chǎn)品說明書要求安裝填料和有關(guān)附件。
③填料安裝不合適。例如，石墨填料采用螺旋式安裝造成填料壓緊力不均勻，中心沒有對準(zhǔn)等。
故障處理：按層安裝，使壓緊力均勻。
④填料有雜物。填料內(nèi)的雜物造成閥桿劃跡。
故障處理：對填料進(jìn)行清潔，除去雜物。
⑤上閥蓋安裝不當(dāng)。上閥蓋安裝不當(dāng)使填料受力不均勻。
故障處理：重新安裝上閥蓋的墊圈，并對上閥蓋固緊螺栓平均地用對角方式壓緊。
(2)執(zhí)行機構(gòu)的氣密性造成的故障
執(zhí)行機構(gòu)的氣密性造成的故障表現(xiàn)為響應(yīng)時間增大，閥桿動作呆滯。分析如下：
①氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的膜片未壓緊。膜片未壓緊或受力不均勻造成輸入的氣信號外漏，使執(zhí)行機構(gòu)對信號變化的響應(yīng)變得呆滯，響應(yīng)時間增大。如果安裝了閥門定位器，則其影響會減小。
故障處理：用肥皂水涂刷檢查，并消除泄漏點。
②氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)的活塞密封環(huán)磨損。造成調(diào)節(jié)閥不能快速響應(yīng)，閥桿動作不靈敏。
故障處理：更換密封環(huán)，并檢查汽缸內(nèi)壁有否磨損。
③氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的膜片破損。表現(xiàn)為閥桿動作不靈敏，可聽到氣體的泄漏聲，故障處理：更換膜片，并應(yīng)檢查限位裝置或托盤是否有毛刺等。
④連接管線漏氣。造成閥桿動作不靈敏，響應(yīng)時間增大。
故障處理：用肥皂水涂刷連接管線，檢查泄漏點，并更換或焊接。
(3)不平衡力造成的故障
不平衡力造成的故障表現(xiàn)為調(diào)節(jié)閥動作不穩(wěn)定，關(guān)不嚴(yán)等。故障分析如下：
①流向不當(dāng)。調(diào)節(jié)閥安裝不當(dāng)，造成實際流體流向與調(diào)節(jié)閥標(biāo)記流向不一致，使不平衡力變化。例如，流關(guān)調(diào)節(jié)閥被安裝為流開。
故障處理：重新安裝。
②執(zhí)行機構(gòu)不匹配。造成推力或推力矩不足，使調(diào)節(jié)閥動作不到位。
故障處理：更換執(zhí)行機構(gòu)。
（4）電動執(zhí)行機構(gòu)的故障
電動執(zhí)行機構(gòu)的故障除了常見的線路短路或斷路外，還有伺服放大器和電動機等故障。常見故障分析如下：
①各接插件松動或接線斷路或短路。造成接觸不良，并增大或降低有關(guān)線路阻抗。
故障處理：檢查和撥動連接導(dǎo)線，重新插拔和插入各接插件。
②減速器機械傳動部件。檢查運轉(zhuǎn)是否正常，齒輪嚙合是否良好。
故障處理：更換或修補殘缺的齒輪，添加潤滑劑。
③電源。檢查保險絲是否熔斷，伺服放大器位置反饋有無冒煙和特殊氣味，如變壓器外殼絕緣層及電阻燒焦發(fā)出煳味。 故障處理：更換損壞的元器件。
二、調(diào)節(jié)機構(gòu)的故障分析
(l)流量特性不匹配造成的故障
調(diào)節(jié)閥的流量特性用于補償被控對象的不同特性。如果選配的流量特性不合適，會使控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)變差。例如，在小流量和大流量時，控制泵統(tǒng)的靈敏度不同。故障分析如下：
①被控對象具有飽和非線性特性（例如，溫度控制系統(tǒng)）。小流量時，控制系統(tǒng)能夠正常運行，但大流量時控制系統(tǒng)呆滯。或小。流量時控制系統(tǒng)極靈敏，甚至出現(xiàn)振蕩和不穩(wěn)定，但在大流量時，
控制系統(tǒng)能夠正常運行。故障原因是選用了線性或快開流量特性調(diào)節(jié)閥。
故障處理：更換調(diào)節(jié)閥的閥內(nèi)件或調(diào)節(jié)閥，或安裝閥門定位器，使調(diào)節(jié)閥滿足等百分比或拋物線流量特性要求。
②被控對象具有線性特性（例如，流量隨動控制系統(tǒng)）。小流量時控制系統(tǒng)運行正常，大流量時控制系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩或不穩(wěn)定現(xiàn)象?；蛐×髁繒r控制系統(tǒng)呆滯，大流量時控制系統(tǒng)能夠正常運行。
故障原因是選用了等百分比或拋物線流量特性調(diào)節(jié)閥。
故障處理：更換調(diào)節(jié)閥的閥內(nèi)件或調(diào)節(jié)閥，或安裝閥門定位器，使調(diào)節(jié)閥滿足線性流量特性要求。
③調(diào)節(jié)閥額定流量系數(shù)選擇不當(dāng)。選用的額定流量系數(shù)過大或過小，使調(diào)節(jié)閥可調(diào)節(jié)的zui小或zui大流量變大或變小，不能滿足工藝生產(chǎn)過程的操作要求。調(diào)節(jié)閥工作在小開度或大開度位置，控
制品質(zhì)變差。
故障處理：重新核算調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)，安裝符合要求的調(diào)節(jié)閥。例如，直接根據(jù)工藝管道直徑選配調(diào)節(jié)閥造成額定流量系數(shù)過大，由于生產(chǎn)規(guī)模擴大造成額定流量系數(shù)過小等。
(2)流路設(shè)計和安裝不當(dāng)造成的故障
因調(diào)節(jié)閥流路設(shè)計或安裝不當(dāng)造成故障表現(xiàn)為噪聲增大，污物容易積聚在閥體內(nèi)部，使調(diào)節(jié)閥關(guān)閉不嚴(yán)，泄漏量增大或卡死等。
故障分析如下：
①雙座閥泄漏墨增大。雙座閥未采用一體化設(shè)計，造成溫度變化時閥內(nèi)件膨脹系數(shù)不同而使泄漏量增大。
故障處理：選用一體化雙座閥，或選用具有平衡功能的套筒閥。
②三通閥用于合流時，由于合流的兩股流體溫度不同造成泄漏量增大。
故障處理：將流體的合流改為分流控制，安裝三通閥在換熱器前，從而保證流體溫度一致。
③流向不當(dāng)造成噪聲增大。例如，流開調(diào)節(jié)閥用于流關(guān)場合，造成小流量時的噪聲增大。
故障處理：檢查流向，重新安裝。
④上、下游切斷閥與旁路閥安裝不當(dāng)。造成污物、冷凝液或不凝性氣體不能排放。
故障處理：排污閥安裝在調(diào)節(jié)閥組的zui低處，放空閥安裝在調(diào)節(jié)閥組的zui高處。
⑤導(dǎo)向軸套安裝不當(dāng)。造成中心未對準(zhǔn)，使摩擦增大，閥桿卡死。
故障處理：重新安裝導(dǎo)向軸套。
(3)泄漏量造成的故障
內(nèi)泄漏造成可調(diào)比下降，嚴(yán)重時使控制系統(tǒng)不能滿足工藝操作和控制要求。外泄漏造成環(huán)境污染，使成本提高。故障分析如下：
①因空化和汽蝕造成泄漏量增大。由于空化、閃蒸和汽蝕造成閥芯和閥座損壞，使調(diào)節(jié)閥的泄漏量增大時表現(xiàn)為氣體或液體動力學(xué)噪聲的增大。
故障處理：檢查閥內(nèi)件，更換或研磨閥芯、閥座、閥芯堆焊硬質(zhì)合金，降低調(diào)節(jié)閥兩端壓降，消除噪聲聲源，采用低噪聲調(diào)節(jié)閥等。
②因被控流體含有雜物造成泄漏量增大。在開車階段常常因管道吹掃時未將調(diào)節(jié)閥拆下的不規(guī)范操作造成雜物進(jìn)入調(diào)節(jié)閥，或在運行過程中，被控流體夾帶的雜物積聚在閥體內(nèi)部，這些雜物造成閥芯與閥座密封面損傷，使泄漏量增大。
故障處理：研磨閥芯和閥座，在管道吹掃時拆下調(diào)節(jié)閥，對含顆粒的被控流體，可在調(diào)節(jié)閥上游安裝過濾裝置，將調(diào)節(jié)閥組麥裝在較高位置，并定期進(jìn)行排污。
③執(zhí)行機構(gòu)與調(diào)節(jié)機構(gòu)連接不合適。
故障處理：重新安裝，進(jìn)行泄漏量測試。
④填料安裝不當(dāng)。由于填料安裝不當(dāng)，造成摩擦力增大或使閥桿變形。
故障處理：重新安裝填料，對變形的閥桿整形。
⑤法蘭安裝不當(dāng)。造成受力不均引起外泄漏．
故障處理：重新安裝連接法蘭和墊片，并均勻用力壓緊連接法蘭。
⑥流體流動對閥芯和閥座的磨損。
故障處理：對閥芯和閥座進(jìn)行研磨。
⑦填料安裝不當(dāng)造成摩擦增大，調(diào)節(jié)閥關(guān)不嚴(yán)造成外泄漏量增大。
故障處理：重新安裝填料，減小摩擦。
⑧流向不當(dāng)造成泄漏量增大。流向選擇不當(dāng)使不平衡力增大，從而使泄漏量增大。
故障處理：核對設(shè)計圖紙，重新安裝。
(4)閥芯脫落造成的故障
閥芯脫落前，調(diào)節(jié)閥會呈現(xiàn)較大機械噪聲。故障發(fā)生后，控制系統(tǒng)不能正常進(jìn)行調(diào)節(jié)，被控變量出現(xiàn)突然的上升或下降。故障分析如下：
①調(diào)節(jié)閥流路設(shè)計不合理，造成閥芯振蕩和受到剪切力，在長期運行過程中，使閥芯與閥桿的連接銷釘斷裂，從而使閥芯脫落。
故障處理：檢查調(diào)節(jié)閥流路，更換銷釘。
②閥芯連接銷釘安裝不牢，造成閥芯脫落。
故障處理：重新安裝銷釘，并緊固。
三、 閥門定位器的故障
閥門定位器的故障使串級副環(huán)的特性變差。由于閥門定位器處于串級控制系統(tǒng)的副環(huán)，因此，有一定的適應(yīng)能力。閥門定位器的故障表現(xiàn)為控制系統(tǒng)不穩(wěn)定、卡死等。
(1)閥門定位器凸輪不合適造成的故障
閥門定位器凸輪不合適造成的故障現(xiàn)象與調(diào)節(jié)閥沆量特性不合適造成的故障現(xiàn)象類似，它使控制系統(tǒng)在不同工作點處出現(xiàn)不穩(wěn)定或呆滯現(xiàn)象。
故障處理：根據(jù)被控對象特性和調(diào)節(jié)閥流量特性選擇合適的閥門定位器凸輪，安裝凸輪后需進(jìn)行調(diào)試。
(2)閥門定位器放大器造成的故障
閥門定位器放大器的故障有節(jié)流孔堵塞、放大器增益過大等。前者使輸出變化緩慢，后者使控制系統(tǒng)出現(xiàn)共振現(xiàn)象。
故障處理：檢查和疏通放大器節(jié)流孑L，當(dāng)放大器增益過大時，可減小壓緊鋼珠的簧片彈力或更換放大器等。
(3)閥門定位器檢測桿不匹配造成的故障
閥門定位器檢測桿不匹配造成死區(qū)增大，不能正確及時反映閥位的反饋信號。因此，控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)變差。
故障處理：檢查和重新安裝反饋檢測桿。
