控制閥選型常見的故障分析及解決方法 控制閥工作原理

控制閥在煉油及化工行業應用廣泛,是生産過程中用來控制流體流量、壓力和液位的一種常用的調節設備。在控 制閥的應用中,計算和選型是前提,安裝和調試是關鍵,使用和維護是目的。控制閥如果選型不當,安裝不當或者調 試不好,就起不到調節作用。因此熟悉掌握控制閥工作原理和維修技能相當重要。

控制閥原理

氣動控制閥以壓縮空氣爲動力源,通過氣缸、薄膜爲執行機構,并借助電氣閥門定位器、轉換器、電磁閥,保位 閥等附件,實現開關量或者連續調節,接收DCS的控制信號來調節介質的流量、壓力、溫度等各種工藝參數。氣動閥 主要分爲氣開型和氣關型兩種,特點是控制簡單、反應快速、本質安全、不需要采用防爆措施。

控制閥故障形式及原因

氣動控制閥故障形式主要爲:內漏閥門不動作、開度波動較大、出現卡塞現象、動作正常但流量未變化。原因主 要有:閥體故障、氣缸故障、定位器故障、DCS故障、控制電纜故障、維修保養不到位、閥門品質問題、選型或者設 計原因、氣動元件故障。

    01、閥體故障及對策

    常見故障

    1)蝶閥金屬閥座損壞導緻閥體被卡住;蝶閥固定插銷脫落或者半球閥閥芯與閥桿連接螺栓 滑絲,主要表現爲閥軸看起來已經動作但實際閥芯并未動作

    2)球閥閥體內部磨損導緻閥門容易被卡或者閥門動作遲緩;球閥軟密封墊圈損壞導緻閥門 內漏或者被卡。

    3)半球閥閥軸軸套損壞導緻閥門動作困難。

    4)蒸汽閥閥桿密封因高溫老化導緻蒸汽洩漏;蒸汽閥消音闆脫落,導緻閥門經常被卡住而 且管道噪音異常大。

    5)閥桿內部磨損或者腐蝕導緻閥門內漏;閥桿填料處密封件損壞而洩漏。

    原因對策

    1)閥芯閥座洩漏的産生原因爲閥芯閥座表面磨損或者被腐蝕,執行機構作用力太小,閥座 螺紋被磨損而松動。故障處理方式:改善研磨結合面,調整執行機構和閥桿的連接,擰緊螺栓或者更換閥芯閥座。

    2)閥座環與閥體之間洩漏的産生原因爲擰緊力矩太小,閥體表面光潔度差,墊片不合適, 閥體有小孔或者有毛刺。故障處理方式:加大擰力,重新清洗和處理閥體,更換合適的墊片,重新將閥體焊接處理。

    3)填料洩漏的産生原因爲閥桿光潔度不好或者産生彎曲,填料蓋沒有壓緊或者填料類型不合理,填料層堆得太高, 填料出現腐蝕坑或者填料蓋變形損壞。故障處理方式:磨光閥桿并壓直,重新擰緊或更換填料;安裝間隔環,減少高 度,改爲性能好的填料,修理更換壓蓋及相關的法蘭螺栓等。

    4)閥桿及閥振動而導緻閥桿連接處脫開或者折斷,産生原因爲力矩太大,銷子連接不合適。故障處理方式:改用閥 芯閥桿整體件或者焊接閥芯,將連接件連接牢固,消除振動因數。閥振動的産生原因爲密封填料洩漏,旁路未調好, 定位器增益太高,支撐不好有振動源。故障處理方式:潤滑填料并調整,重新調整旁路,選用低增益型定位器,將閥 固定牢固避開振動源。

    02、氣缸故障原因及對策

    常見故障

    1)執行機構限位螺栓脫落導緻氣缸漏氣,引起閥門不能動作或者動作遲緩,達不到預定開 度。

    2)氣缸O形密封環損壞導緻漏氣,引起閥門動作困難或者不能動作。

    3)氣缸活塞變形導緻摩擦力增大,氣缸螺栓松動引起氣缸漏氣,從而引起閥門動作困難。

    4)氣缸帶動閥體動作的聯動機構松脫或者生鏽導緻閥門動作困難。

    5)氣缸容量偏小或者氣缸彈簧故障導緻閥門動作困難。

    原因對策

    1)活塞密封處洩漏的産生原因爲氣缸光潔度太差;活塞環裝配密封性不夠,密封環使用溫 度過高,密封件使用時間太長損壞。故障處理方式:研磨氣缸并重新調整氣缸限位螺栓,根據使用溫度重新選擇密封 環,更換時應正確安裝。

    2)氣缸限位螺栓松動的處理方式:重新將螺栓擰緊。

    3)活塞摩擦力大的處理方式:重新涂潤滑油,重新清洗及研磨氣缸和活塞。

    4)閥門動作困難不能達到固定行程,執行機構彈簧定值不夠或者彈簧損壞,限位塊位置不 準。處理方式:校準、重調、更換彈簧。

    03、定位器故障原因及對策

    常見故障

    1)定位器電路闆故障引起閥門動作不正常。

    2)小滑閥損壞或者有磨損引起閥門動作異常,原因爲儀表空氣潔淨度不高,或者有髒物進 入定位器內部導緻小滑閥磨損從而引起閥門動作異常。

    3)定位器比例閥損壞引起閥門動作異常。

    4)滑動變阻器損壞導緻閥門定位不準,引起閥門動作出現異常,主要原因爲環境溫度過高 且有水等其他液體進入導緻變阻器損壞。

    5)定位器氣源接口的O形密封環斷裂,導緻斷裂的O形密封環卡住小滑閥閥桿,使之不能動 作。

    6)定位器葛蘭頭處密封性不好,導緻定位器電路闆進水損壞。

    7)因管道振動過大,周圍環境溫度過高,濕度過大,引起電路闆出現故障。

    原因對策

    1)葛蘭頭處密封問題導緻定位器進水引起電路闆損壞。故障處理方式:提高葛蘭頭密封性 ,從而避免定位器內部進水導緻電路闆損壞。

    2)因儀表空氣濕度大且灰塵較多,導緻小滑閥進入髒物而引起小滑閥磨損,從而使閥門動 作不正常。故障處理方式:增加空氣過濾器以改善儀表空氣質量。

    3)因周邊溫度過高、濕度過大、振動過大導緻滑動變阻器及電路闆頻繁損壞。故障處理方 式:將電路闆和小滑閥及滑動變阻器分離,做成分離式閥門定位器。

    4)因定位器O形密封環經常斷裂,導緻小滑閥閥桿被卡住,主要原因爲氣源壓力過大,正 常情況應爲0.5MPa左右,高于0.5MPa時會導緻密封圈老化加快,容易損壞。故障處理方式:使氣源壓力保持在0.4MPa 左右,另外需提供質量更好的密封圈。

    04、工藝及設計引起的故障及對策

    常見故障

    1)工藝參數改變導緻管道壓差過大等原因引起的閥門不能動作。

    2)因介質原因導緻閥體結垢,引起閥門動作異常。

    3)因管道堵塞引起的閥門不能正常動作。

    4)因設計選型原因,執行機構偏小,力矩不夠,閥門不能正常動作,閥體材質不合適,導 緻閥體損壞。

    原因對策

    1)壓差過大導緻控制閥不能正常開啓。處理方式:在控制閥前后加裝1臺旁通閥。

    2)因工藝原因閥體結垢而導緻控制閥不能正常開啓。處理方式:增加沖洗水管,另外定期 拆開閥門清洗閥體,必要時打磨閥芯。

    3)管道堵塞導緻控制閥不能動作。處理方式:優化操作方式,盡量不使管道堵塞,另外拆 開管道沖洗閥門。

    4)關于設計選型問題。處理方式:在設計階段盡量優化各種工藝參數,保證選型時不會因 爲工藝參數不準導緻選型出現問題。

    05、DCS原因引起的故障及對策

    常見故障

    1)I/O卡件損壞沒有信號輸出導緻控制閥不能動作。

    2)DCS輸出信號不穩定,導緻控制閥開度波動,使控制閥動作不正常。

    3)控制電纜損壞或者絕緣不好、接線松動導緻信號不正常從而引起控制閥動作不正常。

    4)由于保養不到位導緻定位器進水,氣缸腐蝕漏氣,氣源管卡套脫落漏氣等原因引起控制 閥動作不正常。

    5)由于巡查不細緻,隱患未及時發現導緻進一步擴大,最終引起控制閥動作異常。

    原因對策

    日常應做好維修保養和巡檢工作,發現隱患及時處理;當控制閥開度出現波動時及時檢查 PID參數設置是否正確并及時調整參數。

    06、氣動元件損壞導緻的故障及對策

    常見故障

    1)氣源軟管老化破損或者不鏽鋼氣源管漏氣導緻氣源壓力偏低,使控制閥動作出現異常。

    2)空氣過濾器斷裂或者過濾器濾芯過髒導緻控制閥動作出現異常。

    3)氣源壓力偏低或者氣源未開導緻控制閥動作出現異常。

    原因對策

    1)更換質量更好的氣源軟管或者空氣過濾器;定期巡檢,發現氣源軟管或者空氣過濾器有 破損漏氣跡象時,或者濾芯過髒需找機會盡快更換。

    2)調整氣源壓力滿足氣動閥門最小氣源壓力要求。