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控制阀故障排除的4种科学方法
发布时间:2022-08-09 19:36:38 来源:爱游戏下注网 作者:爱游戏安装通道
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  作为控制系统中不可或缺的控制阀,在控制系统中居于核心地位,同时也是控制系统中最昂贵的部件。一旦控制阀发生故障极有可能造成装置停车,进而对生产活动产生影响,增高生产成本。如何科学解决控制阀故障,降低成本提高效率,是摆在技术人员面前的重要课题。

  本期介绍四种国外控制阀技术专家人员总结的4种故障排除方法,以供控制阀工程师开展维护和维修工作参考之用。

  这个理念与中医理论“治未病”是相通的,说白了就是通过做好预防工作,来降低控制阀的故障出现,未雨绸缪,将故障出现解决在萌芽状态,在工厂调试前全面排除出现故障的可能。具体涉及阀门选型、位置和摆放、选择执行器和安装过程四个环节的预防工作。

  控制阀出现故障的最大的原因是选型(尺寸)过大,这是由于过高的安全裕量造成的。究其原因是因为高估了管路压力损失和选错了泵导致超压。以压降为例,要求压降25psi,但在选型上进行了高估,将实际压降为75-100psi的标准阀门。这里面有一个认识的误区,在2500psi压力之下,一般认为75-100psi的误差是很小的误差。如果我们将这个过大的压力与原始压降比较,实际误差便可能达到300%!

  在控制阀的设计环节,对阀内件型式诸如大小、类型、特性和泄露等级的指定过于详尽,导致阀门制造商在制造控制阀时没有灵活的选择空间。这种没有阀门制造商参与的阀内件型式选择,很容易出现两种极端结果,一种是远远超出该工况需求,一种是根本不符合工况需求。这种情况难免在实际应用中产生故障。

  对于控制的位置和摆放问题,系统设计人员需要注意流体动力学和物理空间通道两个因素的考量。流体动力学因素方面,需要注意管道中的弯头、隔离阀和其他管道配件对流体的动力学的影响,这些干扰会对控制阀的性能和容量产生不利影响。物理空间通道因素方面,从安装角度来看,控制阀的初始设置和调试是很重要的环节,一定要予以高度重视,这两个环节的操作对于缺乏阀门及其附件有足够的安全通道具有重要的保障作用。另外,由于控制阀需要处理大量的压降,很容易出现内部组件磨损的问题出现,因此考虑控制位置的时候,一定要有适当的维修通道和空间。

  正确选择执行机构,主要是要避免遭受数据错误和选型过度。一是执行机构的型号应能精确匹配阀门的推力要求,不应产生过多的推力,否则会损害阀门的响应能力和分辨率。二是执行机构的尺寸与制造商的尺寸相同,因此它们有足够的推力来克服阀门内的液压和机械阻力,有足够的剩余推力来提供足够的接触载荷,以提供所需的阀座密封力以达到规定的泄漏等级。三是在考虑阀内的受力时,做好对阀杆上的液压吹出力,阀芯上的不平衡力以及填料的机械摩擦力的科学评估。四是仔细考虑使用活载荷填料,这是一个容易出故障出问题的环节,控制阀问题的一个常见原因就是好填料摩擦过大,导致阀门运行缓慢或根本无法响应。四是需要注意阀门动作速度,一般来讲选型阶段的阀门动作速度并不适用实际过程,具体操作必须在现场降低或者调整。尤其是气动执行器,为了达到所需的阀门动作速度要求,一般需求配备特殊的附件。

  (6)阀门的行程长度(或角度)正确吗?阀门是否应在应有的时候开始打开,并在输信号结束时是否达到全行程?

  (7)在关闭位置,膜片或活塞缸中是否积累了全部气压,以确保达到全部阀座载荷?

  (10)如果阀门装有位置变送器,是否设置为指示阀门的正确位置?这一点特别重要,因为指示的位置是调试人员将要处理的位置,而不是阀门的实际位置。

  (11)如果电磁阀安装在阀执行器上以进行紧急响应或快速响应,其动作是否正确?

  (12)如果阀门装有空气故障锁定装置,实际上是否可以将阀门在空气故障时定在适当的位置?

  (13)如果阀门装有增压继电器或其他快速作用系统,那么该系统能否达到所需的运行速度而不会出现任何不稳定或波动?

  控制阀出现问题,往往是多种原因组合在一起产生的,所以在问题诊断的过程中需综合考量,以实现对问题的解决。因为,控制阀出现功能性问题最为复杂,下面重点对功能性问题诊断进行论述。

  针对一问题须从失电、执行器功率(动力)损耗、阀门卡涩等角度进行分析诊断。

  针对一问题须从执行器动作错误、定位器动作错误和执行器的输入信号错误三个角度进行诊断。

  针对一问题现象的出现须从执行器行程不足、定位器设置错误、执行器未正确连接到阀门和执行器功率不足四个角度进行诊断。

  出现这种问题的可能原因如下:填料摩擦过大、执行器和阀门未对准、阀门本身的问题。

  阀门应该对信号变化做出平稳的响应,当阀门卡涩和不动作时,就会出现问题。如果阀门已经正确响应,然后停止工作则可能是由于填料摩擦、阀门中的异物增加、电源中断或膜片或执行机构内密封失效而引起的。

  在控制阀的设计过程中,泄漏量被定义为泄漏等级。该泄漏等级与所制造的控制阀有关,控制阀的泄漏可能会随着时间而增加。如果未达到泄漏等级则会出现问题,如果泄漏问题迅速恶化,针对这两种情况可以从下面找原因:阀门设置错误、执行机构功率(或动力)不足、填料摩擦过大、阀门中有异物、阀门阀座表面已磨损等。

  针对这一故障情况可以从故障打开、故障关闭、故障保持和无弹簧执行机构等方面查找问题,进行诊断解决。

  控制阀有时配有远程位置指示器,用以指示远程位置的阀门位置。这可以通过行程终点的限位开关来实现,也可以通过位置发送器进行连续的位置指示来实现。如果这些设备未正确运行,可能会给出错误的指示,可能会对工厂的运行产生极大的影响。因此,出现这一的故障问题须重点从限位开关、位置发送器两个角度进行考量。

  对于电磁阀出现的故障,重要的是检查连接是否正确,是否提供了电磁阀正确的额定电压,以及阀的作用方式是否正确。如果给电磁阀通需电时,控制阀没有正确的动作,则需检查电磁阀的管道连接和电磁阀的动作方式。一般来讲,除了电磁线圈偶尔需要更换外,电磁阀本身几乎没有什么问题。

  对于气动和电动液压执行机构,控制阀在的行程速度取决于行程,以及执行机构壳体的体流过积以及可用的流体供应。出现此类问题,需从电动执行机构、电液联动执行机构、气动执行机构和定位器四个方面进行诊断,查找问题。

  对于这个故障的诊断的思路主要要外部诊断和内部诊断两个。一般则从外部诊断开始,重点从操作条件正确与否、阀门是否打开正确开度、定位器校准和设置等方面进行逐一排查;如果通过外部诊断仍未发现故障原因所在,则重点从内部诊断进行排查,主要检查阀门内部流动受阻或内部尺寸不正确的情况。

  控制阀的压力、温度或流量功能无法实现。首先需要诊断的是这些功能无法实现的性质是永久性的还是间歇性的。如果是永久性的,则问题可能会涉及容量不足或过剩,或阀门无所保持稳定流量等。如果是间歇性的,则需要从重新校准定位器、检查密封垫片、阀门是否卡涩等方面考量。

  寻找控制阀出现运行不稳定情况的原因,应重点从执行机构、阀门内件、定位器、管线流体等角度进行查找诊断。

  产生振动的原因一般从磨损、管线流体、管道配置(管路结构)三个角度进行诊断。

  控制阀的噪声具体分为机械、气体动力和液体动力三类,机械噪声一般与阀门内部组件磨损有关系,气体动力噪声一般与流体速度过高有关系,液体动力噪声通常与空化液体有关。

  控制阀在使用过程中呈现出不稳定的问题,一般多由选型错误、阀内件选择错误、介质工艺流动条件等造成的。

  假设阀门在寒冷且没有压力的情况下运行良好,则阀门卡涩或无法完全移动的原因可能是异物。高温运行条件导致的热膨胀或变形,以及平衡式阀内件密封问题,则荣以产生阀门有卡涩或冻结趋势。

  针对阀体、内件遭受腐蚀的问题,可以根据实际情况进行处理。如果已知所处理的流体含有高浓度的固体颗粒,则需要通过涂层或衬里来保护阀体;阀座区域的腐蚀很普遍,通常是安装不正确造成的,需确保正确安装执行机构;如果阀内件发生腐蚀,则需要考虑更换材料或者使用其他的阀内件。

  这种情况发生的概率较低,一般与流体流动过程中形成的干扰有关系。对于这一故障的处理,一般有如下几种常见的方案供选择:一是在执行机构支架上座防转装置,二是在管道中放置一个导向叶片(导流翼),三是将一个流体导向叶片并入阀内件中,四是选择采用不同的阀内件设计。

  对于这种故障的出现,一般从下面三个角度进行诊断。如果阀门在阀座位置上产生起跳,可能是由于阀塞在阀座上卡涩或阀座密封处过宽引起的;如果阀塞和阀座密封的角度如果相差太大,则会产生相互干扰的趋势,特别是执行器负载较高的情况下,则会引发故障;如果阀座密封面过宽,通常是过度研磨所致。通过采用正确的阀座几何形状,一般能解决上述问题。

  随着控制阀使用时间的增加,填料发生泄漏故障是很常见的。处理这方面问题一个比较科学的方法是,更换所有的填料,重点检查阀杆表面和填料函孔,必要时进行补救。

  产生阀门垫片泄露的最大因素一般是阀门位置,其次的因素是无法在阀盖螺母时正确扭矩载荷。因此,在安装新的垫片时,应正确地按方向施加扭矩,充分清洁密封表面以保证表面的清洁度。

  近些年来,在控制阀故障处理中,诊断设备利用率呈现增加趋势,这些诊断工具对于阀门进行故障排除具有较好的作用。这里我们大致了解一下这些工具的功能和特点。

  大多数诊断设备包括输出所需计算数据的功能,这些数据也可以以图形形式显示。在控制阀实际的故障排除工作中,一些更复杂的设备在控制阀诊断中得以利用,如阀杆应测量仪、声学泄露检测器等。之后,通过基准数据评估未来的测试数据,以探究阀门的各项性能是否在下降,一般应用振率振动仪和声纳探测仪这类测量设备。不过需要强调的是,用户必须拥有足够的基准测试数据库才能进行有意义的比较。

  目前,已经有许多专业公司可以提供上述的检测诊断服务和设备产品。未来,这种第三方的检测服务将成为一种行业发展趋势。

  本文内容是基于众多控制阀的现场故障问题经验整理而成,整个工作思路上重预防,突出分析,实操性较强,从方法一的预防防范到方法四的诊断工具的应用,逐步深入,层层递进,对于控制阀故障的解决有较高的参考价值。需要提醒的是,虽然本文是针对控制故障排除的方法总汇,但是对于其他类型阀门的故障排除也具有共性的参考价值和意义。

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