氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥常見(jiàn)故障解析

摘 要：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是化工企業(yè)廣泛使用的儀表之一。它準(zhǔn)確正常地工作對(duì)保證工藝裝置的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)有著重要的意義。隨著企業(yè)自動(dòng)化程度的逐步提高，集散控制系統(tǒng)（DCS）以及其它智能型儀表在自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用已越來(lái)越普遍，通過(guò)計(jì)算機(jī)的優(yōu)化控制，將使生產(chǎn)取得最大效益。而在優(yōu)化的同時(shí)也使控制系統(tǒng)的主要故障集中于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置即調(diào)節(jié)閥上，調(diào)節(jié)閥在控制流體流量的工作過(guò)程中，接受控制操作信號(hào)，按控制規(guī)律實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的調(diào)節(jié)。它的動(dòng)作靈敏與否，直接關(guān)系著整個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量。因它直接與工藝介質(zhì)接觸， 其性能直接影響系統(tǒng)質(zhì)量和環(huán)境污染， 所以必須重視調(diào)節(jié)閥的故障判斷，以便更好更快的解決生產(chǎn)控制問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥;故障解析;氣開(kāi);氣關(guān)

1 工作原理

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是以壓縮空氣為動(dòng)力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于電氣閥門(mén)定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、保位閥等附件去驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)就是控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。

2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)

根據(jù)不同的使用要求，調(diào)節(jié)閥具有不同的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的主要有直通雙座調(diào)節(jié)閥、直通單座調(diào)節(jié)閥、角型調(diào)節(jié)閥、高壓調(diào)節(jié)閥、隔膜閥、蝶閥、球閥、凸輪撓曲閥、套筒調(diào)節(jié)閥、三通調(diào)節(jié)閥和小流量調(diào)節(jié)閥等。[1]

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥按動(dòng)作分氣開(kāi)型和氣關(guān)型兩種。氣開(kāi)型（Air to Open）是當(dāng)膜頭上空氣壓力增加時(shí)，閥門(mén)向增加開(kāi)度方向動(dòng)作，當(dāng)達(dá)到輸入氣壓上限時(shí)，閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)。反過(guò)來(lái)，當(dāng)空氣壓力減小時(shí)，閥門(mén)向關(guān)閉方向動(dòng)作，在沒(méi)有輸入空氣時(shí)，閥門(mén)全閉。故有時(shí)氣開(kāi)型閥門(mén)又稱(chēng)故障關(guān)閉型（Fail to Close FC）。氣關(guān)型（Air to Close）動(dòng)作方向正好與氣開(kāi)型相反。當(dāng)空氣壓力增加時(shí)，閥門(mén)向關(guān)閉方向動(dòng)作;空氣壓力減小或沒(méi)有時(shí)，閥門(mén)向開(kāi)啟方向或全開(kāi)為止。故有時(shí)又稱(chēng)為故障開(kāi)啟型（Fail to Open FO）。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)或氣關(guān)，通常是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥態(tài)結(jié)構(gòu)的不同組裝方式實(shí)現(xiàn)。

3 常見(jiàn)故障及產(chǎn)生的原因

3.1氣源系統(tǒng)故障

儀表風(fēng)線堵塞。由于球閥在儀表分支風(fēng)線末端有節(jié)流作用，風(fēng)線中贓物在此處易堆積堵塞。致使儀表風(fēng)壓過(guò)低，調(diào)節(jié)閥不能全開(kāi)全關(guān)，甚至調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作。

空氣過(guò)濾減壓閥故障?？諝膺^(guò)濾減壓閥長(zhǎng)時(shí)間使用贓物太多，減壓閥漏風(fēng)，減壓閥設(shè)定輸出壓力過(guò)底，使輸出的儀表風(fēng)壓小于規(guī)定的壓力。致使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作遲緩，不能全開(kāi)全關(guān)甚至不動(dòng)作。

儀表風(fēng)系統(tǒng)故障?？諌赫井惓?，裝置凈化風(fēng)罐異常，切水不及時(shí)使風(fēng)線結(jié)冰，儀表風(fēng)線漏風(fēng)或被贓物堵死，造成裝置儀表風(fēng)壓過(guò)低甚至無(wú)風(fēng)。

3.2電源系統(tǒng)故障

電源線接線端子處松動(dòng)，短路，脫落，極性接反故障。由于現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)，接線不牢造成接線松動(dòng)或灰塵太多造成接觸不良使控制室到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)，致使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作混亂產(chǎn)生調(diào)節(jié)振蕩。由于接線失誤，設(shè)備進(jìn)水或受潮等原因使電源線接線處短路從而使調(diào)節(jié)閥接受到的信號(hào)比調(diào)節(jié)器的信號(hào)便低，造成調(diào)節(jié)閥不能全開(kāi)全關(guān)。脫落及極性接反調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作。極性接反常發(fā)生于安裝新表，從新接線，裝置大修等情況。

電源線中間接頭或中間受傷處故障。電源線受環(huán)境的振動(dòng)、外力的拉扯，絕緣膠帶失效絕緣性能下降及接頭進(jìn)水高溫烘烤等原因使電源線接頭松動(dòng)或似斷非斷，電源線之間短路或?qū)Φ囟搪罚泳€頭或電源線斷裂。致使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作不連續(xù)，不能全開(kāi)全關(guān)，不動(dòng)作。在維修過(guò)程中電源線中間接頭接反，造成調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作。

3.3閥門(mén)定位器故障

反饋桿故障。反饋桿緊固螺母松動(dòng)甚至脫落，造成反饋桿松動(dòng)、歪斜、與固定件卡碰、脫落。使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作遲緩，波動(dòng)頻繁，調(diào)節(jié)閥限位甚至失去控制。定位器固定不牢發(fā)生歪斜松動(dòng)，影響反饋桿的活動(dòng)，造成卡碰現(xiàn)象使調(diào)節(jié)閥限位。反饋板上的限位彈簧脫落，或反饋桿從中脫出，造成反饋桿與反饋板接觸不良，產(chǎn)生滯后，造成調(diào)節(jié)閥動(dòng)作頻繁。使被控參數(shù)難以穩(wěn)定特別在調(diào)節(jié)閥動(dòng)作要求準(zhǔn)確的溫度控制中產(chǎn)生較大影響

定位器調(diào)校不好。調(diào)校中中間位置沒(méi)有找好，手動(dòng)輸出時(shí)調(diào)節(jié)閥沒(méi)有去開(kāi)全關(guān)，氣開(kāi)氣關(guān)選擇不對(duì)等。使調(diào)節(jié)閥不能全開(kāi)全關(guān)，造成泄漏量大，限位等現(xiàn)象。

由于智能定位器的調(diào)校復(fù)雜，時(shí)間長(zhǎng)，而且需要多次全開(kāi)全關(guān)，對(duì)工藝波動(dòng)大，因此調(diào)校時(shí)應(yīng)把調(diào)節(jié)閥切出，特別是在調(diào)校控制溫度的調(diào)節(jié)閥一定要離線調(diào)整。

3.4調(diào)節(jié)閥故障

a、調(diào)節(jié)閥漏量大，調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)閥芯與閥座之間有空隙，造成閥全關(guān)時(shí)介質(zhì)的流量大，被控參數(shù)難以穩(wěn)定。

在調(diào)節(jié)閥調(diào)校中調(diào)節(jié)閥行程調(diào)節(jié)不當(dāng)或閥芯長(zhǎng)時(shí)間使用造成閥芯頭部磨損腐蝕。通常向下調(diào)節(jié)閥桿減小空隙達(dá)到減少泄漏的目的。

閥芯周?chē)艿浇橘|(zhì)的腐蝕比較嚴(yán)重，閥芯受介質(zhì)中焊渣、鐵銹、渣子等劃傷產(chǎn)生傷痕。應(yīng)取出閥芯進(jìn)行研磨，嚴(yán)重的應(yīng)該更換新閥芯。

閥座受到介質(zhì)的腐蝕比較嚴(yán)重，或介質(zhì)中焊渣、鐵銹、渣子等劃傷產(chǎn)生傷痕，閥座與閥體間的密封被破壞。應(yīng)取出閥座進(jìn)行研磨，更換密封墊片，嚴(yán)重的應(yīng)該更換新閥。

閥內(nèi)有焊渣、鐵銹、渣子等贓物堵塞，使調(diào)節(jié)閥不能全關(guān)，應(yīng)拆卸調(diào)節(jié)閥進(jìn)行清洗，同時(shí)觀察閥芯閥座是否有劃傷磨損現(xiàn)象。

套筒閥閥芯與閥座間的密封墊片損壞，碟閥的密封圈損壞使調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)節(jié)流間隙比較大。

b、調(diào)節(jié)閥盤(pán)根故障。閥桿與盤(pán)根間的摩擦力使調(diào)節(jié)閥小信號(hào)難以動(dòng)作，大信號(hào)跳躍振動(dòng)，造成調(diào)節(jié)過(guò)程中調(diào)節(jié)閥波動(dòng)較大，參數(shù)難以穩(wěn)定。摩擦力大時(shí)造成調(diào)節(jié)閥單向動(dòng)作甚至不動(dòng)。日常維護(hù)中應(yīng)該定期增加潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，盤(pán)根老化嚴(yán)重，泄露嚴(yán)重的應(yīng)該更換盤(pán)根。

被調(diào)介質(zhì)的高溫高壓使調(diào)節(jié)閥的盤(pán)根膨脹老化加大對(duì)閥桿的摩擦力;

由于閥桿的頻繁動(dòng)作使盤(pán)根的密封性變差使介質(zhì)外漏，若介質(zhì)是高粘介質(zhì)會(huì)附著在閥桿上加大了摩擦力，同時(shí)外泄介質(zhì)受冷凝固更加增大了摩擦力;

在處理盤(pán)根泄漏時(shí)盤(pán)根壓板太緊增大了閥桿的摩擦力;

調(diào)節(jié)閥安裝管道前后管線不同心，使調(diào)節(jié)閥有應(yīng)力且附加到閥桿上致使閥桿與盤(pán)根的摩擦力加大。

c、閥桿與連接件松動(dòng)或脫落，由于現(xiàn)場(chǎng)震動(dòng)或連接件緊固螺母松動(dòng)，閥桿太靠下與連接件連接部分太少，在運(yùn)行中閥桿與執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿不同步或脫落不動(dòng)，影響調(diào)節(jié)閥動(dòng)作甚至失靈。

d、閥座有異物卡住或堵死。管道中雜質(zhì)進(jìn)于閥座，損壞閥芯閥座影響調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，使漏量增大。在酸性氣、瓦斯氣的調(diào)節(jié)中氣體中的雜質(zhì)在調(diào)節(jié)閥節(jié)流處逐漸沉淀堵塞調(diào)節(jié)閥。在切水閥調(diào)節(jié)中，由于介質(zhì)壓力小，流速緩慢，介質(zhì)中的雜質(zhì)逐漸沉淀堵塞調(diào)節(jié)閥或調(diào)節(jié)閥前后的管道，使調(diào)節(jié)閥失去作用。

e、調(diào)節(jié)閥膜頭故障。調(diào)節(jié)閥的波紋膜片長(zhǎng)時(shí)間使用老化變質(zhì)，彈性變小，密閉性變差，甚至產(chǎn)生裂紋漏風(fēng)嚴(yán)重。壓縮彈簧老化彈性系數(shù)改變，甚至斷裂。使調(diào)節(jié)閥膜頭輸出的摧桿位移發(fā)生變化，推力變小，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)質(zhì)量變差不能全開(kāi)全關(guān)甚至失去調(diào)節(jié)作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)故障判斷，不僅可以使我們對(duì)調(diào)節(jié)閥維修有了更深刻的認(rèn)識(shí)，而且開(kāi)闊了我們處理問(wèn)題的思路，為以后更好的為企業(yè)服務(wù)提供了很好的條件，保證生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

張毅.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（第三版），化學(xué)工業(yè)出版社，2012

作者簡(jiǎn)介：

王江偉（1990-），漢，男，籍貫：河北省沙河市，學(xué)歷：大專(zhuān)，職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：儀表自動(dòng)化，單位：北京燕化正邦設(shè)備檢修有限公司。

（北京燕化正邦設(shè)備檢修有限公司，北京 102500）