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调节阀使用过程中常见故障及现场维修注意事项

发布时间:2019-09-03 浏览量:37

    1 气动调节阀的维护及故障处理

    气动调节阀是石油化工企业广泛使用的仪表之一。它准确、正常地工作对保证工艺装置的正常运行和安全生产有着重要的意义。

    1.1 检修时的重点检查部位

    1.1.1 阀体内壁

    在高压差和有腐蚀性介质的场合,阀体内壁、隔膜阀的隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀,必须重点检查耐压耐腐情况。

    1.1.2 阀芯

    阀芯是调节阀的可动部件之一,受介质的冲蚀较为严重,检修时要认真检查阀芯各部是否被腐蚀、磨损,特别是在高压差的情况下,阀芯的磨损因空化引起的汽蚀现象更为严重。损坏严重的阀芯应予更换。检查密封填料:检查盘根石棉绳是否干燥,如采用聚四氟乙烯填料,应注意检查是否老化和其配合面是否损坏。

    1.1.3 阀座

    因工作时介质渗入,固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松弛。

    1.1.4 执行机构

    检查执行机构中的橡胶薄膜是否老化,是否有龟裂现象。

    1.2 日常维护

    当调节阀采用石墨-石棉为填料时,大约3个月应在填料上添加一次润滑油,以保证调节阀灵活好用;如发现填料压帽压得很低,则应补充填料,如发现聚四氟乙燥填料硬化,则应及时更换;应在巡回检查中注意调节阀的运行情况,检查阀位指示器和调节器输出是否吻合;对有定位器的调节阀要经常检查气源,发现问题及时处理;应经常保持调节阀的卫生以及各部件完整好用。

    1.3 常见故障及产生的原因

    1.3.1 调节阀不动作

    (1)故障现象:无信号、无气源。原因:气源未开;由于气源含水在冬季结冰,导致风管堵塞或过滤器、减压阀堵塞失灵;压缩机故障;气源总管泄漏。

    (2)故障现象:有气源,无信号。原因:调节器故障;信号管泄漏;定位器波纹管漏气;调节网膜片损坏。

    (3)故障现象:定位器无气源。原因:过滤器堵塞;减压阀故障;管道泄漏或堵塞。

    (4)故障现象:定位器有气源,无输出。原因:定位器的节流孔堵塞。

    (5)故障现象:有信号、无动作。原因:阀芯脱落;阀芯与衬套或与阀座卡死;阀杆弯曲或折断;阀座阀芯冻结或焦块污物;执行机构弹簧因长期不用而锈死。

    1.3.2 调节阀的动作不稳定

    (1)故障现象:气源压力不稳定。原因:压缩机容量太小;减压阀故障。

    (2)故障现象:信号压力不稳定。原因:控制系统的时间常数(T=RC)不适当;调节器输出不稳定。

    (3)故障现象:气源压力稳定,信号压力也稳定,但调节阀的动作仍不稳定。原因:定位器中放大器的球阀受脏物磨损关不严,耗气量特别增大时会产生输出震荡;定位器中放大器的喷咀挡板不平行,挡板盖不住喷咀;输出管、线漏气;执行机构刚性太小;阀杆运动中摩擦阻力大,与相接触部位有阻滞现象。

    1.3.3 调节阀振动

    (1)故障现象:调节阀在任何开度下都振动。原因:支撑不稳;附近有振动源;阀芯与衬套磨损严重。

    (2)故障现象:调节阀在接近全闭位置时振动。原因:调节阀选大了,常在小开度下使用;单座阀介质流向与关闭方向相反。

    1.3.4 调节阀的动作迟钝

    (1)故障现象:阀杆仅在单方向动作时迟钝。原因:气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏;执行机构中“O”型密封漏。

    (2)故障现象:阀杆在往复动作时均有迟钝现象。原因:阀体内有粘物堵塞;聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥;填料加得太紧,摩擦阻力增大;阀杆不直导致摩擦阻力大;没有定位器的气动调节阀也会导致动作迟钝。

    1.3.5 调节阀的泄漏量增大

    (1)故障现象:阀全关时泄漏量大。原因:阀芯被磨损,内漏严重;阀未调好关不严。

    (2)故障现象:阀达不到全闭位置。原因:介质压差太大,执行机构刚性小,阀关不严;阀内有异物;衬套烧结。

    1.3.6 流量可调范围变小

    主要原因是阀芯被腐蚀变小,从而使可调的最小流量变小。

    2 电动调节阀的维护及保养

    新设计、安装的控制系统,为了确保调节阀在开车时能正常工作,并使系统安全运行,新阀在安装之前,应首先检查阀上的铭牌标记是否与设计要求相符。同时还应对以下项目进行调试:基本误差限;全行程偏差;回差;死区;泄漏量(在要求严格的场合时进行)。如果是对原系统中调节阀进行了大修,除了对上述各项进行校验外,还应对旧阀的填料函和连接处等部位进行密封性检查。

    调节阀在现场使用中的故障,很多往往不是因为调节阀本身质量所引起,而是对调节阀的安装使用不当所造成,如安装环境、安装位置及方向不当或者是管路不清洁等原因所致。因此电动调节阀在安装使用时要注意以下几方面:

    (1)调节阀属于现场仪表,要求环境温度应在-25~60℃范围,相对湿度≤95%。如果是安装在露天或高温场合,应采取防水、降温措施。在有震源的地方要远离振源或增加防振措施。

    (2)调节阀一般应垂直安装,特殊情况下可以倾斜,如倾斜角度很大或者阀本身自重太大时对阀应增加支承件保护。

    (3)安装调节阀的管道一般不要离地面或地板太高,在管道高度大于2m时应尽量设置平台,以利于操作手轮和便于进行维修。

    (4)调节阀安装前应对管路进行清洗,排除污物和焊渣。安装后,为保证不使杂质残留在阀体内,还应再次对阀门进行清洗。在使用手轮机构后,应恢复到原来的空档位置。

    (5)为了使调节阀在发生故障或维修的情况下使生产过程能继续进行,调节阀应加旁通管路。同时还应特别注意,调节阀的安装位置是否符合工艺过程的要求。

    (6)电动调节阀的电气部分安装应根据有关电气设备施工要求进行。如是隔爆型产品应按《爆炸危险场所电气设备安装规范》要求进行安装,如现场导线采用SBH型或其它六芯或八芯、外径为Φ11.3mm左右的胶皮安装电缆线。在使用维修中,在易爆场所严禁通电开盖维修和对隔爆面进行撬打。同时在拆装中不要磕伤或划伤隔爆面,检修后要还原成原来的隔爆要求状态。

    (7)执行机构的减速器拆修后应注意加油润滑,低速电机一般不要拆洗加油。装配后还应检查阀位与阀位开度指示是否相符。

    调节阀工作性能的好坏会直接影响整个调节系统的工作质量。由于调节阀在现场是与被调介质直接接触的,工作环境十分恶劣,因此容易产生各种故障。在生产过程中,除了随时排除这些故障外,还必须进行经常性的维护和定期检修。尤其是对使用环境特别恶劣的调节阀,更应重视维护和定期检修。不同形式的调节阀,其故障及其产生原因是不一样的。

    3 调节阀在高、低温下工作不正常的解决方法

    3.1 统一线膨胀减小双座阀泄漏量法

    双座阀在常温试验时,泄漏量不太大,可是,一投入高温使用泄漏量猛增,这是因为双座固定在阀体上的阀座密封面的线性膨胀与阀芯双密封面的线性膨胀不一致所致。如一个DN50的双座阀,阀芯为不锈钢,阀体为碳钢,在21℃温度中使用时,阀座密封面与阀芯密封面线膨胀差0.06mm,使泄漏量增加可达10倍以上。解决办法:

    (1)阀体与阀芯均用同种材质的,即不锈钢阀。但不锈钢阀比碳钢阀价格高了3倍以上。

    (2)选用套筒阀代之,因密封面在套筒上,套筒与阀塞是同种材料。

    3.2 阀座密封焊法

    当温度高达400℃时,螺纹连接的阀座在与阀体连接的密封面和螺纹处引起泄漏,并能将螺纹冲蚀,产生阀座掉落的危险,应对阀座进行密封焊,以防止松动和脱落。

    3.3 衬套定位搭焊法

    作为对阀芯、阀塞、阀杆导向的衬套,绝大部分场合是静配合。调节阀在室内组合,在高、低温下工作,线膨胀不一造成配合直径产生微小变化,衬套的配合可能会遇到过盈量最小,或衬套与阀芯因异物卡住,在阀芯运动的拉动下,衬套会脱落。对此,可对衬套进行定位搭焊,以保证衬套永不脱落。

    3.4 增大衬套导向间隙法

    在高、低温下,当轴径与衬套内孔径的线膨胀不一,且轴的膨胀大于衬套内孔的膨胀时,轴的运动或转动将产生卡跳现象,如高温蝶阀。如果这时阀的实际工作温度又符合阀的工作温度要求,可能是制造厂的质量问题。解决办法是增加导向间隙,把导向部位的轴径车小0.2~0.5mm,并应尽量提高其光洁度。

    3.5 填料背对背安装法

    对深冻低温阀,在冷却时因管线内形成真空,若从填料处向阀体内泄时,可将双层填料的上层或填料的一部分改为背对背安装,以阻止大气通过阀杆密封处内泄。

    4 调节阀使用过程中的常见故障及维修

    调节阀不同于手动阀门,它在使用过程中要处于不断地运动、调节状态,运动部件多,且要承受来自介质不平衡力等各种力量的冲击,难免出现各种预想不到的故障,这些故障可来自执行机构、调节机构,也可能来自连接的附件装置。

    4.1 填料造成的故障

    (1)填料材质不合适。填料材质不合适造成的故障主要是外泄漏量增大及摩擦力增大,例如,在高温应用场合,采用聚四氟乙烯填料。故障处理方法是更换填料。

    (2)填料结构设计不当,包括填料和有关附件的位置安装不合适,填料高度不合适。故障处理方法是按产品说明书要求安装填料和有关附件。

    (3)填料安装不合适。例如,石墨填料采用螺旋式安装造成填料压紧力不均匀,中心没有对准等。故障处理方法是按层安装,使压紧力均匀。

    (4)填料有杂物,造成阀杆划迹。故障处理方法是对填料进行清洁,除去杂物。

    (5)上阀盖安装不当,使填料受力不均匀。故障处理方法是重新安装上阀盖的垫圈,并对上阀盖固紧螺栓平均地用对角方式压紧。

    4.2 执行机构的气密性造成的故障

    (1)气动薄膜执行机构的膜片未压紧。膜片未压紧或受力不均匀造成输入的气信号外漏,使执行机构对信号变化的响应变得呆滞,响应时间增大。如果安装了阀门定位器,则其影响会减小。故障处理方法是用肥皂水涂刷检查,并消除泄漏点。

    (2)气动活塞执行机构的活塞密封环磨损,造成调节阀不能快速响应,阀杆动作不灵敏。故障处理方法是更换密封环,并检查汽缸内壁有无磨损。

    (3)气动薄膜执行机构的膜片破损,表现为阀杆动作不灵敏,可听到气体的泄漏声。故障处理方法是更换膜片,并应检查限位装置或托盘是否有毛刺等。

    (4)连接管线漏气,造成阀杆动作不灵敏,响应时间增大。故障处理方法是用肥皂水涂刷连接管线,检查泄漏点,并更换或焊接。

    4.3 不平衡力造成的故障

    (1)流向不当。调节阀安装不当,造成实际流体流向与调节阀标记流向不一致,使不平衡力变化,如流关调节阀被安装为流开。故障处理方法是重新安装。

    (2)执行机构不匹配,造成推力或推力矩不足,使调节阀动作不到位。故障处理方法是更换执行机构。

    4.4 电动执行机构的故障

    (1)各接插件松动或接线断路、短路,造成接触不良,并增大或降低有关线路阻抗。故障处理方法是检查和拨动连接导线,重新插拔和插入各接插件。

    (2)减速器机械传动部件故障,应检查运转是否正常,齿轮啮合是否良好。故障处理方法是更换或修补残缺的齿轮,添加润滑剂。

    (3)电源。检查保险丝是否熔断,伺服放大器位置反馈有无冒烟和特殊气味,如变压器外壳绝缘层及电阻烧焦发出糊味。故障处理方法是更换损坏的元器件。

    4.5 流量特性不匹配造成的故障

    (1)被控对象具有饱和非线性特性(如温度控制系统),小流量时控制系统能够正常运行,但大流量时控制系统呆滞;或小流量时控制系统极灵敏,甚至出现振荡和不稳定,但在大流量时,控制系统能够正常运行。故障原因是选用了线性或快开流量特性调节阀。故障处理方法是更换调节阀的阀内件或调节阀,或安装阀门定位器,使调节阀满足等百分比或抛物线流量特性要求。

    (2)被控对象具有线性特性(如流量随动控制系统),小流量时控制系统运行正常,大流量时控制系统出现振荡或不稳定现象;或小流量时控制系统呆滞,大流量时控制系统能够正常运行。故障原因是选用了等百分比或抛物线流量特性调节阀。故障处理方法是更换调节阀的阀内件或调节阀,或安装阀门定位器,使调节阀满足线性流量特性要求。

    (3)调节阀额定流量系数选择不当。选用的额定流量系数过大或过小,使调节阀可调节的最小或最大流量变大或变小,不能满足工艺生产过程的操作要求。调节阀工作在小开度或大开度位置,控制品质变差。故障处理方法是重新核算调节阀流量系数,安装符合要求的调节阀。

    4.6 流路设计和安装不当造成的故障

    (1)双座阀泄漏量增大。双座阀未采用一体化设计,造成温度变化时阀内件膨胀系数不同而使泄漏量增大。故障处理方法是选用一体化双座阀,或选用具有平衡功能的套筒阀。

    (2)三通阀用于合流时,合流的两股流体温度不同造成泄漏量增大。故障处理方法是将流体的合流改为分流控制,安装三通阀在换热器前,从而保证流体温度一致。

    (3)流向不当造成噪声增大。例如,流开调节阀用于流关场合,造成小流量时的噪声增大。故障处理方法是检查流向,重新安装。

    (4)上、下游切断阀与旁路阀安装不当,造成污物、冷凝液或不凝性气体不能排放。故障处理方法是将排污阀安装在调节阀组的最低处,放空阀安装在调节阀组的最高处。

    (5)导向轴套安装不当,造成中心未对准,使摩擦增大,阀杆卡死。故障处理方法是重新安装导向轴套。

    4.7 泄漏量造成的故障

    (1)空化和汽蚀造成泄漏量增大。空化、闪蒸和汽蚀会造成阀芯和阀座损坏,使调节阀的泄漏量增大时表现为气体或液体动力学噪声的增大。故障处理方法是检查阀内件,更换或研磨阀芯、阀座、阀芯堆焊硬质合金,降低调节阀两端压降,消除噪声声源,或采用低噪声调节阀。

    (2)被控流体含有杂物造成泄漏量增大。在开车阶段常常因管道吹扫时未将调节阀拆下的不规范操作造成杂物进入调节阀,或在运行过程中,被控流体夹带的杂物积聚在阀体内部,这些杂物造成阀芯与阀座密封面损伤,使泄漏量增大。故障处理方法是研磨阀芯和阀座;在管道吹扫时拆下调节阀;对含颗粒的被控流体,可在调节阀上游安装过滤装置;将调节阀组安装在较高位置,并定期进行排污。

    (3)执行机构与调节机构连接不合适。故障处理方法是重新安装,进行泄漏量测试。

    (4)填料安装不当,造成摩擦力增大或使阀杆变形。故障处理方法是重新安装填料,对变形的阀杆整形。

    (5)法兰安装不当,造成受力不均引起外泄漏。故障处理方法是重新安装连接法兰和垫片,并均匀用力压紧连接法兰。

    (6)流体流动对阀芯和阀座的磨损。故障处理方法是对阀芯和阀座进行研磨。

    (7)填料安装不当造成摩擦增大,调节阀关不严造成外泄漏量增大。故障处理方法是重新安装填料,减小摩擦。

    (8)流向选择不当使不平衡力增大,造成泄漏量增大。故障处理方法是核对设计图纸,重新安装。

    4.8 阀芯脱落造成的故障

    (1)调节阀流路设计不合理,造成阀芯振荡和受到剪切力,在长期运行过程中,使阀芯与阀杆的连接销钉断裂,从而使阀芯脱落。故障处理方法是检查调节阀流路,更换销钉。

    (2)阀芯连接销钉安装不牢,造成阀芯脱落。故障处理方法是重新安装销钉,并紧固。

    4.9 阀门定位器的故障

    (1)阀门定位器凸轮不合适,与调节阀流量特性不合适类似,使控制系统在不同工作点处出现不稳定或呆滞现象。故障处理方法是根据被控对象特性和调节阀流量特性选择合适的阀门定位器凸轮,安装凸轮后需进行调试。

    (2)阀门定位器放大器故障。包括节流孔堵塞、放大器增益过大等,前者使输出变化缓慢,后者使控制系统出现共振现象。故障处理方法是检查和疏通放大器节流孔,当放大器增益过大时,可减小压紧钢珠的簧片弹力或更换放大器等。

    (3)阀门定位器检测杆不匹配,造成死区增大,不能正确及时反映阀位的反馈信号,控制系统的控制品质变差。故障处理方法是检查和重新安装反馈检测杆。


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