調(diào)節(jié)閥故障處理方案

調(diào)節(jié)閥故障處理方案

調(diào)節(jié)閥在過程控制中的作用是人所共知的，在許多控制過程中要求調(diào)節(jié)閥在故障時(shí)處于某一個(gè)位置，以保護(hù)工藝過程不出現(xiàn)事故，這就要求調(diào)節(jié)閥在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)故障—安全的三斷(斷氣、斷電、斷信號)保護(hù)措施。對于電動調(diào)節(jié)閥來說，比較簡單，斷信號時(shí)，可以根據(jù)控制模塊的設(shè)定而停留在全開、全關(guān)、保持中的任一位置，而斷電時(shí)，自然停留在故障位置，或帶有復(fù)位裝置的電動執(zhí)行器也可將閥位運(yùn)行到全開或全關(guān)。

調(diào)節(jié)閥（control valve），又名控制閥，在工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動力，可以分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥三種；按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。

對于氣動調(diào)節(jié)閥來說，情況就比較復(fù)雜了，所以我們主要討論氣動調(diào)節(jié)閥的三斷保位方法。一般來說，我們在選擇氣動薄膜調(diào)節(jié)閥時(shí)，都要先確定選氣開還是氣閉，這就是選擇調(diào)節(jié)閥斷氣時(shí)的保護(hù)位置，如果工藝要求斷氣時(shí)閥門打開，則選擇常開(氣閉)式調(diào)節(jié)閥，反之則選常閉(氣開)式調(diào)節(jié)閥。這只是一個(gè)粗淺的方案，如果工藝要求斷氣、斷電、斷信號的三斷保護(hù)，則調(diào)節(jié)閥就需要配置一些附件來組成一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)控制要求，這些附件主要有保位閥、電磁閥、氣罐等。以下是單作用氣動薄膜調(diào)節(jié)閥和雙作用氣動調(diào)節(jié)閥的兩種保位方案。
一、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥方案（調(diào)節(jié)閥配用電－氣閥門定位器）
本方案主要由氣動調(diào)節(jié)閥、電-氣閥門定位器、失電(信號)比較器、單電控電磁換向閥、氣動保位閥、閥位信號返回器等組成。其工作原理如下：
1、斷氣源：當(dāng)控制系統(tǒng)氣源故障(失氣)時(shí)，氣動保位閥自動關(guān)閉將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內(nèi)，輸出信號壓力與控制閥彈簧產(chǎn)生的反力相平衡，氣動控制閥的閥位保持在故障位置。該保位閥應(yīng)設(shè)定在略低于氣源的最小值時(shí)啟動。
2、斷電源：當(dāng)控制系統(tǒng)電源故障(失電)時(shí)，失電(信號)比較器控制單電控電磁換向閥的輸出電壓消失，單電控電磁換向閥失電，單電控電磁換向閥內(nèi)的滑閥在復(fù)位彈簧的作用下滑動，電磁閥換向，將氣動保位閥的膜室壓力排空，氣動保位閥關(guān)閉，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內(nèi)，輸出信號壓力與控制閥彈簧產(chǎn)生的反力相平衡，氣動控制閥的閥位保持在故障位置。
3、斷信號：當(dāng)控制系統(tǒng)信號故障(失信號)時(shí)，失電(信號)比較器檢測到后，斷掉單電控電磁換向閥的電壓信號，單電控電磁換向閥失電，單電控電磁換向閥內(nèi)的滑閥在復(fù)位彈簧的作用下滑動，電磁閥換向，將氣動保位閥的膜室壓力排空，氣動保位閥關(guān)閉，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內(nèi)，輸出信號壓力與控制閥彈簧產(chǎn)生的反力相平衡，氣動控制閥的閥位保持在故障位置。
位置反饋信號由閥位信號返回器給出。
本方案的優(yōu)點(diǎn)：“三斷”保護(hù)啟動時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)較快，動作迅速。整體造價(jià)比較便宜。
本方案的缺點(diǎn)：電磁閥長期帶電，影響使用壽命。配用附件較多，安裝、調(diào)試復(fù)雜一些，閥位反饋需另配閥位信號返回器，在配用手輪的情況下，比較復(fù)雜。
二、雙作用氣動調(diào)節(jié)閥方案(調(diào)節(jié)閥配用電-氣閥門定位器)
本方案主要由控制閥、氣控?fù)Q向閥、定位器、自鎖閥、單向閥、減壓閥、儲氣罐等組成。其工作原理如下：
當(dāng)控制系統(tǒng)氣源故障(失氣)時(shí)，自鎖閥(其作用方式與保位閥相反)自動打開，將氣控?fù)Q向閥的控制氣源撤消，氣控?fù)Q向閥的滑閥在彈簧的作用下復(fù)位，兩個(gè)氣控?fù)Q向閥中的其中一個(gè)排氣，另一個(gè)進(jìn)氣，單向閥關(guān)閉，氣源由儲氣罐中儲存的氣源向閥門供氣，從而實(shí)現(xiàn)閥門的全關(guān)或全開。全關(guān)或全開的轉(zhuǎn)換可通過調(diào)整氣控?fù)Q向閥的連接方式實(shí)現(xiàn)。
如果要實(shí)現(xiàn)閥門保位，加裝氣動保位閥并改變管路連接，用自鎖閥直接控制保位閥，取消氣控?fù)Q向閥、單向閥、儲氣罐即可。
若要實(shí)現(xiàn)斷氣源時(shí)，能夠保證閥門有若干次的動作，可采用以下方案。
本方案由儲氣罐、單向閥、閉鎖閥、截止閥等組成。其工作原理如下：
當(dāng)氣源故障(失氣)時(shí)，單向閥關(guān)閉，閉鎖閥失氣，在閉鎖閥的滑閥在彈簧的作用下復(fù)位，氣路換向，斷開系統(tǒng)的氣源管路，接通儲氣罐管路，由儲氣罐向閥門供氣，以保證閥門有若干次動作，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制的目的。由于儲氣罐的容量有限，且儲氣罐中的氣源壓力隨著閥門動作不斷下降，不可長期使用儲氣罐為閥門供氣。本方案配用儲氣罐的容量應(yīng)比一般保護(hù)用儲氣罐的容量大。本方案在斷氣源時(shí)，閥門動作的次數(shù)與儲氣罐的容量有關(guān)。
對于氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的保位方案，還有一個(gè)可供參考：在定位器和執(zhí)行器之間串聯(lián)保位閥和兩位三通電磁閥各一，在斷氣時(shí)用保位閥來保位，在斷信號時(shí)，用電磁閥來保位，不過，電磁閥必須與定位器進(jìn)行連鎖(在控制程序中設(shè)定)，即定位器有信號，電磁閥必有電，定位器一旦失信號，電磁閥必須立即斷電。

常見故障處理方法

一：清洗法
　　管路中的焊渣、鐵銹、渣子等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位、下閥蓋平衡孔內(nèi)造成堵塞或卡住使閥芯曲面、導(dǎo)向面產(chǎn)生拉傷和劃痕、密封面上產(chǎn)生壓痕等。這經(jīng)常發(fā)生于新投運(yùn)系統(tǒng)和大修后投運(yùn)初期。這是最常見的故障。遇此情況，必須卸開進(jìn)行清洗，除掉渣物，如密封面受到損傷還應(yīng)研磨；同時(shí)將底塞打開，以沖掉從平衡孔掉入下閥蓋內(nèi)的渣物，并對管路進(jìn)行沖洗。投運(yùn)前，讓調(diào)節(jié)閥全開，介質(zhì)流動一段時(shí)間后再納入正常運(yùn)行。
2、外接沖刷法
　　對一些易沉淀、含有固體顆粒的介質(zhì)采用普通閥調(diào)節(jié)時(shí)，經(jīng)常在節(jié)流口、導(dǎo)向處堵塞，可在下閥蓋底塞處外接沖刷氣體和蒸汽。當(dāng)閥產(chǎn)生堵塞或卡住時(shí)，打開外接的氣體或蒸氣閥門，即可在不動調(diào)節(jié)閥的情況下完成沖洗工作，使閥正常運(yùn)行。
3、安裝管道過濾器法
　　對小口徑的調(diào)節(jié)閥，尤其是超小流量調(diào)節(jié)閥，其節(jié)流間隙特小，介質(zhì)中不能有一點(diǎn)點(diǎn)渣物。遇此情況堵塞，最好在閥前管道上安裝一個(gè)過濾器，以保證介質(zhì)順利通過。帶定位器使用的調(diào)節(jié)閥，定位器工作不正常，其氣路節(jié)流口堵塞是最常見的故障。因此，帶定位器工作時(shí)，必須處理好氣源，通常采用的辦法是在定位器前氣源管線上安裝空氣過濾減壓閥。
4、增大節(jié)流間隙法
　　如介質(zhì)中的固體顆粒或管道中被沖刷掉的焊渣和銹物等因過不了節(jié)流口造成堵塞、卡住等故障，可改用節(jié)流間隙大的節(jié)流件—節(jié)流面積為開窗、開口類的閥芯、套筒，因其節(jié)流面積集中而不是圓周分布的，故障就能很容易地被排除。如果是單、雙座閥就可將柱塞形閥芯改為“V”形口的閥芯，或改成套筒閥等。例如某化工廠有一臺雙座閥經(jīng)�？ㄗ�，推薦改用套筒閥后，問題馬上得到解決。
5、介質(zhì)沖刷法
　　利用介質(zhì)自身的沖刷能量，沖刷和帶走易沉淀、易堵塞的東西，從而提高閥的防堵功能。常見的方法有：①改作流閉型使用；②采用流線型閥體；③將節(jié)流口置于沖刷最厲害處，采用此法要注意提高節(jié)流件材料的耐沖蝕能力。
6、直通改為角形法
　　直通為倒S流動，流路復(fù)雜，上、下容腔死區(qū)多，為介質(zhì)的沉淀提供了地方。角形連接，介質(zhì)猶如流過90彎頭，沖刷性能好，死區(qū)小，易設(shè)計(jì)成流線形。因此，使用直通的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生輕微堵塞時(shí)可改成角形閥使℃用。
密封性能差的解決方法（5種方法）
二：研磨法
1、細(xì)的研磨，消除痕跡，減小或消除密封間隙，提高密封面的光潔度，以提高密封性能。
2、利用不平衡力增加密封比壓法，執(zhí)行機(jī)構(gòu)對閥芯產(chǎn)生的密封壓力一定,不平衡力對閥芯產(chǎn)生頂開趨勢時(shí),閥芯的密封力為兩力相減,反之,對閥芯產(chǎn)生壓閉趨勢,閥芯的密封力為兩力相加，這樣就大大地增加了密封比壓,密封效果可以比前者提高5～10倍以上.一般dg≥20的單密封類閥為前一種情況,通常為流開型,若認(rèn)為密封效果不滿意時(shí),改為流閉型,密封性能將成倍增加.尤其是兩位型的切斷調(diào)節(jié)閥,一般均應(yīng)按流閉型使用。
3、提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)密封力法，提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)對閥芯的密封力，也是保證閥關(guān)閉，增加密封比壓，提高密封性能的常見方法。
常用的方法有：
①移動彈簧工作范圍；
②改用小剛度彈簧；
③增加附件，如帶定位器；
④增加氣源壓力；
⑤改用具有更大推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
4、采用單密封、軟密封法，對雙密封使用的調(diào)節(jié)閥,可改用單密封,通�？商岣�10倍以上的密封效果,若不平衡力較大,應(yīng)增加相應(yīng)措施,對硬密封的閥可改用軟密封,又可提高10倍以上密封效果。
5、改用密封性能好的閥，在不得已的情況下,可考慮改用具有更好的密封性能的閥.如將普通蝶閥改用橢圓蝶閥,進(jìn)而還可改用切斷型蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥和為之專門設(shè)計(jì)的切斷閥。
三：調(diào)節(jié)閥外泄的解決方法6種方法：
1、增加密封油脂法
對未使用密封油脂的閥，可考慮增加密封油脂來提高閥桿密封性能。
2、增加填料法
為提高填料對閥桿的密封性能，可采用增加填料的方法。通常是采用雙層、多層混合填料形式，單純增加數(shù)量，如將3片增到5片，效果并不明顯。 3、更換石墨填料法
大量使用的四氟填料，因其工作溫度在－20～+200范圍內(nèi)，當(dāng)溫度在上、下限，變化較大時(shí)，其密封性便明顯下降，老化快，壽命短。柔性石墨填料可克服這些缺點(diǎn)且使用壽命長。因而有的工廠全部將四氟填料改為石墨填料，甚至新購回的調(diào)節(jié)閥也將其中的四氟填料換成石墨填料后使用。但使用石墨填料的回差大，初時(shí)有的還產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，對此必須有所考慮�！�
4、改變流向，置P2在閥桿端法，當(dāng)△P較大,P1又較大時(shí),密封P1顯然比密封P2困難.因此,可采取改變流向的方法,將P1在閥桿端改為P2在閥桿端,這對壓力高、壓差大的閥是較有效的.如波紋管閥就通常應(yīng)考慮密封P2。
5、采用透鏡墊密封法，對于上、下蓋的密封,閥座與上、下閥體的密封.若為平面密封,在高溫高壓下,密封性差,引起外泄,可以改用透鏡墊密封,能得到滿意的效果。
6、更換密封墊片，至今,大部分密封墊片仍采用石棉板,在高溫下,密封性能較差,壽命也短,引起外泄。遇到這種情況,可改用纏繞墊片,“O”形環(huán)等,現(xiàn)在許多廠已采用。
四：調(diào)節(jié)閥振動的解決方法
1、增加剛度法
對振蕩和輕微振動，可增大剛度來消除或減弱，如選用大剛度的彈簧，改用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)等辦法都是可行的。
2、增加阻尼法
增加阻尼即增加對振動的摩擦，如套筒閥的閥塞可采用“O”形圈密封，采用具有較大摩擦力的石墨填料等，這對消除或減弱輕微的振動還是有一定作用的。
3，增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙法
軸塞形閥一般導(dǎo)向尺寸都較小,所有閥配合間隙一般都較大,有0.4～lmm,這對產(chǎn)生機(jī)械振動是有幫助.因此,在發(fā)生輕微的機(jī)械振動時(shí),可通過增大導(dǎo)向尺寸,減小配合間隙來削弱振動。
4、改變節(jié)流件形狀，消除共振法
因調(diào)節(jié)閥的所謂振源發(fā)生在高速流動、壓力急劇變化的節(jié)流口，改變節(jié)流件的形狀即可改變振源頻率，在共振不強(qiáng)烈時(shí)比較容易解決。具體辦法是將在振動開度范圍內(nèi)閥芯曲面車削0.5～1.0mm。如某廠家屬區(qū)附近安裝了一臺自力式壓力調(diào)節(jié)閥，因共振產(chǎn)生嘯叫影響職工休息，我們將閥芯曲面車掉0.5mm后，共振嘯叫聲消失。