调节阀常见故障分析及解决办法

原创 2020-07-03 12:41  阅读

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  炼厂调节阀常见故障分析及解决办法 摘要: 摘要:调节阀在控制系统中扮演着重要的角色,由于其被不断地 调节、 控制流量, 周而复始, 如何减少、 避免调节阀故障情况的发生, 而并不一味单纯地追求多买备件、多次进行阀门检修、维护。本文总 结了炼厂调节阀常见故障及处理方法,希望能起到一定的借鉴作用。 关键词: 关键词:调节阀 故障 解决办法 气动薄膜调节阀在石化行业中应用极其普遍, 与其它仪表配套使 用,可实现生产过程中流量、液位、压力、温度等工艺参数与其它介 质如液体、气体、蒸汽等的自动调节和远程控制。随着企业自动化程 度的逐步提高,集散控制系统(DCS)以及其它智能型仪表在自动化 领域中的应用已越来越普遍,通过计算机的优化控制,将使生产取得 最大效益。 而在优化的同时也使控制系统的主要故障集中于调节系统 的终端执行装置即调节阀上,调节阀在控制流体流量的工作过程中, 接受控制操作信号,按控制规律实现对流量的调节。它的动作灵敏与 否,直接关系着整个控制系统的质量。而调节系统中大部分故障出自 调节阀。 因此, 如何保证气动薄膜调节阀在生产中的可靠、 准确运行, 便显得尤为重要。 根据国际电工委员会(IEC)对调节阀(国外叫做控制阀 Control Value)的定义,调节阀由执行机构和阀体部件两部分,即 共 9 页第 1 页 调节阀=执行机构+阀体部件 其中执行机构是调节阀的推动装置, 它按信号压力的大小产生相 应的推力,使推杆产生相应的位移,从而带动调节阀的阀芯动作。阀 体部件是调节阀的调节部分,它直接与介质接触,由阀芯的动作,改 变调节阀的截留面积,达到调节的目的。 常见的故障现象有下列几种: 1、调节阀外漏; 2、调节阀内漏; 3、调节阀振动有噪声; 4、调节阀不动作; 5、调节阀输出不稳定,产生振荡; 6、阀门定位器故障; 故障原因分析及解决办法: 1.1 调节阀外漏主要原因有: 调节阀外漏主要原因有: 1.1.1 填料压盖没有压紧; 1.1.2 四氟填料老化变质; 1.1.3 密封垫损坏或阀体与上下阀盖间紧固六角螺母松弛。 1.2 解决办法如下: 解决办法如下: 1.2.1 增加填料 为提高填料对阀杆的密封性能,可采用增 加填料的方法,如采用双层、多层混合填料形式。单纯增加数量,如 将 3 片增加到 5 片,效果通常并不明显。 1.2.2 更换石墨填料 大量使用的四氟填料因其工作温度在 共 9 页第 2 页 -40~250℃范围内,当温度上下限变化较大时,其密封性能明显下降, 老化快,寿命短。柔性石墨填料可克服这些缺点,使用寿命长。但柔 性石墨的回差大,初用时会产生爬行现象,对此必须有所考虑。对于 未使用密封油脂的调节阀,可考虑增加密封油脂来提高阀杆密封性 能。 1.2.3 改变流向,将 P2 置于阀杆一端 当ΔP 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、 压差大的阀是有效的。 ds P1 P2 dN 1.2.4 更换密封垫片 目前,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,引起泄露。这种情况可以考虑 改用缠绕垫片、O 型环等。 2.1 调节阀内漏原因: 调节阀内漏原因 原因: 2.1.1 阀芯或阀座腐蚀、磨损; 2.1.2 阀座外圈的螺纹被腐蚀; 2.1.3 介质压差大,执行机构输出力不够; 2.1.4 阀体内有异物; 共 9 页第 3 页 2.2 解决办法如下: 解决办法如下: 2.2.1 选择合适的阀内件(阀芯、阀座、阀杆) ,要求较高时 可选择 1Cr18Ni9Ti 或其他不锈钢。在闪蒸、气蚀严重的场合,应选 1Cr18Ni9Ti 并进行表面硬化处理,喷镀或堆焊一层钴铬钨硬质合金, 也可选整体硬质合金阀芯。在强腐蚀性介质中,可选用镍合金、钛及 非金属材料,常用的镍合金材料如蒙乃尔合金(镍铜合金,耐碱适用 于氢氟酸) 、哈氏合金 B(镍钼合金,耐碱,适用于盐酸、硫酸、硝 酸) 、哈氏合金 C(镍钼铬合金,适用于低浓度和常温下的盐酸、硝 酸水溶液) 、因可耐尔(高温合金) 。 降低阀内件的气蚀磨损,主要如下的方法: a)维持足够的下游侧压力,使之超过液体的蒸气压,因而防 止了在高流速的低压区形成气泡。 通常的做法是在阀门出口端加装抗 气蚀节流孔板(多孔筛子板结构,孔的大小、数量视孔板上的差压而 定)。 b)选用流关型阀门,在流体自上而下流动的高压角形阀中, 采用锐边的阀座孔,使排出物远离阀体的内壁。在流体的流速中压碎 气泡,比在很快地扩大的阀座孔和阀体内壁压碎危害性要小些。如果 不能做到这一点,可以采用逐渐扩大的阀座孔。 c)使用 2 台阀门串联并分配压降的办法来限定阀门的压力 降,在上游侧阀门中的压力降可以大一些。 2.2.2 研磨密封面提高光洁度,减小或消除密封间隙。 2.2.3 将流开型改为流关型 流关型的阀,不平衡力对阀芯 共 9 页第 4 页 产生压闭趋势,密封效果好。 2.2.4 增大执行机构的输出力 这是提高密封性能的常见方 法。 常用措施有移动弹簧工作范围、 改用小刚度的弹簧、 增设定位器、 提高气源压力及改用更大推力的执行机构。 2.2.5 拆卸阀门清洗除掉渣物 对于小口径的调节阀尤其是 微小流量调节阀由于节流间隙较小, 可考虑在调节阀前安装管道过滤 器。 2.2.6 改用其他形式的调节阀 由于直通阀倒 S 形流路容腔 死区多可将直通单、双座阀改成节流面积为窗口型的套筒阀及倒 L 流路具有良好自洁性能的角形阀等。 3.1 调节阀振动并伴有噪声原因 调节阀振动并伴有噪声原因 3.1.1 调节阀周围有振源且振源频率与调节阀的固有频率相 同或接近。 3.1.2 流体空化气泡破裂产生的空化噪声。 3.1.3 压缩流体通过调节阀的速度大于或等于音速产生的噪 声。 3.2 解决办法如下: 解决办法如下: 3.2.1 清除调节阀附近振源,如振源不能清除时可采取如下 办法:轻微共振时可增加阀的刚度(如选用大刚度弹簧或改用活塞式 执行机构) 、增加阻尼;中等程度的共振时可改变节流件形状或更换 节流件; 共振厉害时可选择更换调节阀的节流形式如将双座阀改为套 筒阀或将套筒阀改为双座阀(不同结构形式的阀其固有频率不同,更 共 9 页第 5 页 换阀的类型是从根本上消除共振的最有效的方法) ;如果管道、基座 剧烈振动可通过增加支撑消除振动干扰。 3.2.2 由于空化噪声是伴随流体闪蒸、空化时产生的,所以 空化噪声采取的处理办法同减小闪蒸、空化的处理办法,处理办法如 下: a)采用分级降压、多级减压的特殊阀内件,合理设计阀体的 流体通道,尽量避免流体垂直冲击阀体内件及内腔; b)控制介质流速,降低工作差压,使流速减慢,但若控制阀 前后压差太大,控制阀开度太小,将致使在节流口处流速增大,压力 迅速减小,所以说这种方法具有相对性;效果不太理想。 c)采用扩大阀门出口的方法,但从其经济性及实用性不太可 取。 d)采用经硬化处理的阀内件,以提高阀内组件的表面硬度。 3.2.3 选用低噪声调节阀 减速,避免流速超过音速。 3.2.4 采用多孔限流板或扩散器 吸收阀后部分压降,以提 使流体节流时通过曲折流路逐步 高阀后压力,从而降低节流速度以降低噪音。 3.2.5 将调节阀后管道换为厚壁管或采用隔音材料隔绝噪音 此方法只适用于噪声不很高管线 采用消音器 吸收噪声,减小传播。 4.1 调节阀不动作原因: 调节阀不动作原因: 4.1.1 调节器故障,使调节阀无电信号。 共 9 页第 6 页 4.1.2 气源总管泄漏,使阀门定位器无气源或气源压力不足。 4.1.3 定位器波纹管漏气,使定位器无气源输出。 4.1.4 调节阀膜片损坏。 4.1.5 定位器中放大器的恒节流孔堵塞、压缩空气含水并于 放大器球阀处集积导致定位器有气源但无输出。 4.2 处理办法如下: 处理办法如下: 4.2.1 更换故障调节器; 4.2.2 查找泄露部位,更换气源总管; 4.2.3 更换泄露的波纹管; 4.2.4 更换膜头内膜片; 4.2.5 疏通放大器恒节流孔,增设气源过滤及脱水系统。 5.1 调节阀输出不稳定,产生振荡的原因: 调节阀输出不稳定,产生振荡的原因: 不稳定 5.1.1 调节器输出信号不稳定; 5.1.2 管道或基座振动剧烈; 5.1.3 阀门定位器灵敏度过高; 5.1.4 流量系数 C 值选取过大, 调节阀在小开度状态下工作; 5.1.5 节流件配合、导向间隙太大; 5.1.6 阀杆摩擦力大,容易产生迟滞性振荡; 5.1.7 执行机构刚度不够在全行程中产生振荡或弹簧预紧量 不够,在低行程中发生振荡。 5.2 处理办法如下: 处理办法如下: 5.2.1 改变不平衡力 Ft 的作用方向 通常采用改变流向的方 共 9 页第 7 页 法来改变 Ft 的作用方向。 5.2.2 避开阀自身的不稳定区 不平衡力 Ft 发生方向变化的 交变处,阀易产生振荡。如双座阀一般在 10%以内和 80%~90%开度 上发生交变,使用中应尽量避开。 5.2.3 更换稳定性好的阀 稳定性好的阀其不平衡力变化较 小,导向好。当单双座阀稳定性差时,可换成套筒阀使用。 5.2.4 增 大 弹 簧 刚 度 提高稳定性的常见方法,如将 20~100kPa 的弹簧改成 60~180kPa 的大刚度弹簧,无定位器的阀门要 配备定位器。 5.2.5 降低响应速度 当系统要求阀的响应或调节速度不宜 太快而阀的速度较快时或系统本身已是快速响应系统, 而阀又带定位 器来加快动作时,都将会产生超调,产生振荡。降低响应速度的方法 有:将直线特性改为对数特性或将带定位器的改为转换器、继动器。 6.1 阀门定位器常见故障原因: 阀门定位器常见故障原因: 6.1.1 有信号无输出:放大器恒节流孔堵塞;喷嘴及背压管 脏物堵塞,背压最大; 6.1.2 无信号有输出:放大器球阀卡死;喷嘴与挡板关不严; 6.1.3 输出压力缓慢或不正常:转动部分卡死,造成无反馈 力;放大器球阀关不严;输出或输入管道漏气;膜头漏气。 6.2 处理办法: 处理办法: 6.2.1 检查清洗恒节流孔、喷嘴及背压管路; 6.2.2 检查清洗放大器、调整喷嘴位置; 共 9 页第 8 页 6.2.3 消除卡死原因,增加润滑、清洗放大器、检查气 路密封、更换膜片。 通过对调节阀常见故障的分析及处理,降低了调节阀的故障率, 增加了调节阀的运行周期, 从而进一步降低了设备的损坏程度与设备 的维修成本,更主要的是最终实现工艺生产控制平稳的目的。 共 9 页第 9 页

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