气动调节阀常见故障有哪些?如何处理?

发布时间:2021-08-09

一、气动调节阀工作原理

 

气动调节阀作为工业企业广泛使用的工业过程控制仪表之一,通常由气动执行机构和调节阀连接安装调试后形成。执行机构是调节阀的推力部件,它按控制信号压力的大小产生相应的推力,推动调节机构动作。阀体是气动调节阀的调节部件,它直接与调节介质接触,调节该流体的流量。


 

二、气动调节阀常见故障及处理方式

 

1、调节阀不动作

 

首先,确认气源压力是否正常,查找气源故障。如果气源压力正常,则判断定位器或电/气转换器的放大器有无输出;若无输出,则放大器恒节流孔堵塞,或压缩空气中的水分聚积于放大器球阀处,用小细钢丝疏通恒节流孔,清除污物或清洁气源。

 

如果以上都正常,等于有信号而无动作,则执行机构故障或阀杆弯曲,或阀芯卡死。这种情况,必须卸开阀门进一步检查。

 

2、调节阀卡堵

 

如果阀杆往复行程动作迟钝,则阀体内或有黏性大的物质,结焦堵塞或填料压得过紧,或聚四氟乙烯填料老化,阀杆弯曲划伤等。

 

调节阀卡堵故障大多出现在新投入运行的系统和主机大修投运初期,由于管道内焊渣、铁锈等在节流口和导向部位造成堵塞从而使介质流通不畅,或调节阀检修中填料过紧,造成摩擦力增大,导致小信号不动作、大信号动作过头的现象。

 

遇到此类情况,可迅速开、关副线或调节阀,让堵塞物从副线或调节阀处被介质冲跑。另外,还可以用管钳夹紧阀杆,在外加信号压力的情况下,正反用力旋动阀杆,让阀芯闪过卡处。

 

如果不能解决问题,可以尝试增加气源压力、增加驱动功率反复上下移动几次。如果还是不能动作,则需要对控制阀做解体处理。需要注意的是,这一工作需要很强的专业技能,一定要在专业技术人员协助下完成,否则后果更为严重。

 

3、阀泄露

 

空压机调节阀泄漏一般有调节阀内漏、填料泄漏和阀芯、阀座变形引起的泄漏几种情况,下我们一一分析。

 

(1)阀内漏

 

阀杆长短不适,气开阀阀杆太长,阀杆向上或向下距离不够,造成阀芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,导致不严而内漏。

 

同样,气关阀阀杆太短,也可能会造成阀芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,最终导致关不严而内漏。通常的解决方法是:缩短或延长调节阀阀杆,使调节阀长度合适,停止内漏。

 

(2)填料泄漏

 

填料装入填料函以后,经压盖对其施加轴向压力。由于填料的塑性变形,使其产生径向力,并与阀杆紧密接触,但这种接触并不十分均匀,比如有些部位接触较松,有些部位接触较紧,有些部位可能根本没有接触上。

 

调节阀在使用过程中,阀杆同填料之间存在着相对运动,这个运动叫轴向运动。在使用过程中,随着高温、高压和渗透性强的流体介质的影响,调节阀填料函也是发生泄漏现象较多的部位。造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏,对于纺织填料还会出现渗漏(压力介质沿着填料纤维之间的微小缝隙向外泄漏)。阀杆与填料间的界面泄漏,是由于填料接触压力的逐渐衰减,填料自身老化等原因而引起的,这时压力介质就会沿着填料与阀杆之间的接触间隙向外泄漏。

 

为了使填料装入方便,在填料函顶端倒角以及填料函底部放置耐冲蚀的间隙较小的金属保护环。需要注意的是,该保护环与填料的接触面不能为斜面,否则填料将被介质压力推出。

 

填料函与填料接触部分的表面要精加工,以提高表面光洁度,减小填料磨损。另外,填料要选用柔性石墨,既能有效保护阀杆填料函的密封性,以保证填料密封的可靠性,又能大幅提高其使用寿命。

 

这是因为,柔性石墨气密性好、摩擦力小,长期使用下来变化小,磨损烧损小,易于维修,并且,压盖螺栓重新拧紧后摩擦力不发生变化,耐压性和耐热性良好,不受内部介质的侵蚀,与阀杆和填料函内部接触的金属不发生点蚀或腐蚀。

 

(3)阀芯、阀座变形泄漏

 

阀芯、阀座泄漏的主要原因是由于调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷可导致腐蚀的加强。腐蚀介质的通过、流体介质的冲刷,也会造成调节阀的泄漏。

 

其中,腐蚀主要以侵蚀或气蚀的形式存在。当腐蚀性介质在通过调节阀时,便会产生对阀芯、阀座材料的侵蚀和冲击,使阀芯、阀座成椭圆形或其他形状,随着时间的推移,导致阀芯、阀座不匹配,存在间隙,关不严而发生泄漏。

 

所以,一定要把好阀芯、阀座的材质选型关,选择耐腐蚀的材料,对存在麻点、沙眼等缺陷的产品要坚决剔除。若阀芯、阀座变形不太严重,可用细砂纸研磨,消除痕迹,提高密封光洁度,以提高密封性能。若损坏严重,必须重新更换新阀。

 

4、振荡

 

调节阀的弹簧刚度不足,调节阀输出信号不稳定而急剧变动易引起调节阀振荡。另外,所选阀的频率与系统频率相同或管道、基座剧烈振动时,调节阀也会随之振动。如果选型不当,调节阀工作将在小开度存在着剧烈的流阻、流速、压力的变化,一旦超过阀的刚度时,稳定性就会变差,差到一定程度,便会产生振荡。具体如何解决,还要根据震荡程度来判定。

 

对振动轻微的,可增加刚度来消除,如选用大刚度弹簧的调节阀,改用活塞执行结构等;管道、基座剧烈振动,可通过增加支撑消除振动干扰;阀的频率与系统的频率相同时,更换不同结构的调节阀。

 

工作在小开度上造成的振荡,是选型不当造成的,即阀的流通能力C值过大,此时必须重新选型,选择流通能力C值较小的阀或采用分程控制或采用子母阀以克服调节阀工作在小开度所产生的振荡。

 

5、调节阀噪音大

 

当流体流经调节阀,如前后压差过大就会产生针对阀芯、阀座等零部件的气蚀现象,使流体产生噪声。流通能力值选大了,必须重新选择流通能力值合适的调节阀,以克服调节阀工作在小开度引起的噪音,我们可以尝试以下8种方法来消除噪音。

 

(1)消除共振噪音法

 

只有调节阀共振时,才有能量叠加而产生100多分贝的强烈噪音。有的表现为振动强烈,噪音不大,有的振动弱,而噪音却非常大,有的振动和噪音都较大。这种噪音产生一种单音调的声音,其频率一般为3000~7000赫兹。这种情况,消除共振后,噪音自然会随之消失。

 

(2)消除汽蚀噪音法

 

汽蚀是主要的流体动力噪音源。空化时,汽泡破裂产生高速冲击,致使局部产生强烈湍流,进而产生汽蚀噪音。这种噪音具有较宽的频率范围,会产生“格格”声。通常,可以通过消除和减小汽蚀来消除和减小噪音。

 

(3)使用厚壁管线法

 

采用厚壁管是声路处理办法之一,同一管径壁越厚,同一壁厚管径越大,降低噪音效果越好。通常,使用薄壁会使噪音增加5分贝,但采用厚壁管可使噪音降低0~20分贝。不过,壁越厚,所付出的成本也就越高。

 

(4)采用吸音材料法

 

可用吸音材料包住噪音源和阀后管线,这也是一种较常见、最有效的声路处理办法。由于噪音会经由流体流动而长距离传播,故吸音材料包到哪里,采用厚壁管至哪里,消除噪音的有效性就终止到哪里。

 

注:这种办法适用于噪音不很高、管线不很长的情况(比较费钱)

 

(5)空压机消音器法

 

这种消除噪音的方法适用于作为空气动力噪音的消音,它能够有效消除流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。对质量流量高,或阀前后压降比高的地方,使用这个方法最有效且经济。

 

(6)隔音箱法

 

这个方法比较好理解,就是字面意思。使用隔音箱、房子和建筑物,把噪音源隔离在里面,使外部环境的噪音减小到人们可以接受的范围内。

 

(7)串联节流法

 

在调节阀的压力比高(△P/P1≥0.8)的场合,采用串联节流法,就是把总的压降分散在调节阀和阀后的固定节流元件上。如用扩散器、多孔限流板,这是减少噪音办法中最有效的。

 

为了得到最佳的扩散器效率,必须根据每件的安装情况来设计扩散器(实体的形状、尺寸),使阀门产生的噪音级和扩散器产生的噪音级相同。

 

(8)选用低噪音阀

 

低噪音阀根据流体通过阀芯、阀座的曲折流路(多孔道、多槽道)的逐步减速,以避免在流路里的任意一点产生超音速。有多种形式,多种结构的低噪音阀(有为专门系统设计的)供使用时选用。当噪音不是很大时,选用低噪音套筒阀,可降低噪音10~20分贝,这是最经济的低噪音阀。

 

6、阀门定位器故障

 

普通定位器采用机械式力平衡原理工作,即喷嘴挡板技术,主要存在以下4种故障类型。

 

(1)因采用机械式力平衡原理工作,其可动部件较多,易受温度、振动的影响,造成调节阀的波动;

 

(2)采用喷嘴挡板技术,由于喷嘴孔很小,易被灰尘或不干净的气源堵住,使定位器不能正常工作

 

(3)采用力的平衡原理,弹簧的弹性系数在恶劣现场会发生改变,造成调节阀非线性导致控制质量下降。

 

(4)智能定位器由微处理器(CPU)、A/D、D/A转换器等部件组成,其工作原理与普通定位器截然不同,给定值和实际值的比较纯是电动信号,不再是力平衡。因此能够克服常规定位器的力平衡的缺点。

 

但在用于紧急停车场合时,如紧急切断阀、紧急放空阀等,这些阀门要求静止在某一位置,只有紧急情况出现时,才需要可靠地动作,长时间停留在某一位置,容易使电气转换器失控造成小信号不动作的危险情况。

 

此外,用于阀门的位置传感电位器由于工作在现场,电阻值易发生变化造成小信号不动作、大信号全开的危险情况。因此,为了确保智能定位器的可靠性和可利用性,必须对它们进行频繁地测试。

 

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