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氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥故障解決方案

典型的過(guò)程控制系統(tǒng)主要有三個(gè)環(huán)節(jié)——檢測(cè)、控制和執(zhí)行。氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器這一環(huán)節(jié)的主要產(chǎn)品，應(yīng)用的十分廣泛。它是過(guò)程控制系統(tǒng)中用氣動(dòng)力操作去改變流體壓力和流量的裝置，一般以壓縮空氣為動(dòng)力源。實(shí)際使用中，過(guò)程的多樣性及工業(yè)條件的變化，包括溫度、壓力等參數(shù)的改變都會(huì)引起氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥性能的不穩(wěn)定，產(chǎn)生故障。而它的動(dòng)作靈敏度直接關(guān)系著調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量，在生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。

某廠(chǎng)主要工序的加熱爐燃燒自控系統(tǒng)，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥作為終端執(zhí)行裝置，接受來(lái)自 PLC 的控制信號(hào)對(duì)工藝參數(shù)煤氣流量、熱風(fēng)流量、冷風(fēng)流量、煙閘開(kāi)度等進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫和爐壓的控制。如何降低氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的故障次數(shù)成了確保生產(chǎn)順行的關(guān)鍵。

我們收集了近一年來(lái)該自控系統(tǒng)的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生故障的情況并進(jìn)行分析，總結(jié)出氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的幾種常見(jiàn)故障的造成原因及其處理辦法，以供同類(lèi)型企業(yè)作為參考。氣動(dòng)薄膜直通單座調(diào)節(jié)閥采用頂導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，配用多彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動(dòng)作靈敏、流體通道呈S流線(xiàn)型、壓降損失小、閥容量大、流量特性、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于控制氣體、液體、蒸汽等介質(zhì)，工藝參數(shù)如壓力、流量、溫度、液位保持在給定值。特別適用于允許泄漏量小閥前后壓差不大的工作場(chǎng)合。
    本系列產(chǎn)品有調(diào)節(jié)型、調(diào)節(jié)切斷型、波紋管密封型、夾套保溫型等多種品種。產(chǎn)品公稱(chēng)壓力等級(jí)有PN10、16、40、64；閥體口徑范圍DN20~200。適用流體溫度由-200℃~560℃范圍內(nèi)多種檔次。泄漏量標(biāo)準(zhǔn)有IV級(jí)或VI級(jí)。流量特性為線(xiàn)性或等百分比。多種多樣的品種規(guī)格可供選擇。

產(chǎn)品特點(diǎn)

◇ 頂導(dǎo)向單座調(diào)節(jié)閥，結(jié)構(gòu)緊湊，部件少、易維修。

◇ 金屬閥芯適用多種工作場(chǎng)合，達(dá)IV級(jí)泄漏標(biāo)準(zhǔn)，ZXPQ型軟密封結(jié)構(gòu)閥芯達(dá)VI級(jí)泄漏標(biāo)準(zhǔn)。

◇ 閥體按流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)成等截面低流阻流道，額定流量系數(shù)增大30%。

◇ 可調(diào)范圍大，固有可調(diào)比為50。

◇ 執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用多彈簧結(jié)構(gòu)，高度減少30%、重量減輕30%。

◇ ZXPV型波紋管密封型調(diào)節(jié)閥，對(duì)移動(dòng)的閥桿形成*的密封，堵絕流體外漏。

◇ ZXPJ型調(diào)節(jié)閥帶有保溫夾套，用于流體冷卻后易結(jié)晶、凝固造成堵塞的場(chǎng)合。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥故障解決方案主要零件材料

◇ 主要零件材料：
◇ 閥體、閥蓋：HT200，ZG230-450，ZG1Cr18Ni9Ti
◇ 閥芯、閥座：1Cr18Ni9Ti，司太萊合金堆焊
◇ 軟密封閥芯：增強(qiáng)聚四氟乙烯
◇ 填料：聚四氟乙烯，柔性石墨
◇ 波紋管：1Cr18Ni9Ti
◇ 墊片：橡膠石棉板、10、1Cr18Ni9Ti、石棉纏繞墊片
◇ 膜蓋：A3
◇ 波紋膜片：丁晴橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物
◇ 彈簧：60SIMN
◇ 閥桿、推桿：2Cr13、1Cr18Ni9Ti
◇ 襯套：2Cr13

2 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的故障情況
2008 年 1 月至 2008 年 12 月某廠(chǎng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的故障及其發(fā)生次數(shù)歸納為《表 1》。

 從《表 1》及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥故障情況排列圖中可知，閥門(mén)定位器故障、膜片故障、閥芯故障占總故障的 84.6%，是造成氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥故障的主要原因。

3 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥故障原因分析
經(jīng)過(guò)對(duì)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場(chǎng)安裝和使用情況的調(diào)查及對(duì)調(diào)節(jié)閥本身結(jié)構(gòu)等分析，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，找出影響調(diào)節(jié)閥各部分性能的因素。

3.1 造成閥門(mén)定位器故障的原因主要為：

（1）氣源水分多。因?yàn)槎ㄎ黄鞑捎脵C(jī)械式力平衡原理工作，即噴嘴擋板技術(shù)．由于噴嘴孔很小，易被灰塵或不干凈的氣源堵住。而氣源是壓縮空氣，含水汽、油污、灰塵等，容易造成噴嘴和放大器的阻塞，使定位器無(wú)法正常工作。

（2）閥門(mén)定位器零位漂移大。因閥門(mén)定位器采用力的平衡原理，彈簧的彈性系數(shù)在惡劣現(xiàn)場(chǎng)下發(fā)生改變，造成閥門(mén)定位器的零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致零位變化大，使放大器輸出不穩(wěn)定，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量下降或無(wú)法調(diào)節(jié)。

（3）反饋桿松脫。由于閥門(mén)定位器為機(jī)械式力平衡式，其可動(dòng)部件較多，容易受溫度振動(dòng)的影響，造成反饋桿松脫。

3.2 造成膜片破裂的原因主要為：

（1）氣源水份多。因氣源含水汽、油污、灰塵等造成放大器阻塞，使定位器不能正常工作，導(dǎo)致膜片破裂。

（2）氣源壓力大。由于空氣過(guò)濾減壓閥的質(zhì)量問(wèn)題，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能，無(wú)法將氣源壓力控制在 140KPa±5KPa，使氣源壓力過(guò)大，造成對(duì)膜片的沖擊。

3.3 造成閥芯故障的原因主要為：

（1）密封圈老化。因閥質(zhì)量問(wèn)題，密封圈老化嚴(yán)重，造成閥座（芯）易受介質(zhì)滲人。

（2）焦油污粘結(jié)、卡阻。由于煤氣含有焦油、水等雜質(zhì)，易粘結(jié)堆積在管內(nèi)壁，閥芯片結(jié)焦垢，致使閥不能動(dòng)作。

4 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥故障處理辦法
4.1 閥門(mén)定位器故障的處理辦法：

（1）改用氮?dú)庾鰞x表氣源。氮?dú)馇鍧?、干凈、干燥，且不含壓縮空氣中難以濾除的水、油、塵粒等雜質(zhì)。

（2）在儀表氣源管路上增加了除水、除塵裝置，如氣動(dòng)三聯(lián)件等，進(jìn)一步保證了氣源的純凈。

（3）定期校準(zhǔn)閥門(mén)定位器的零位。

（4）可考慮改用智能定位器?？颇芏ㄎ黄饔?CPU、A/D、D/A 組成，其工作原理與普通定位器截然不同。給定值是電動(dòng)信號(hào)，不再是力平衡，因此能夠克服常規(guī)定位器的缺陷。

4.2 對(duì)膜片容易破裂問(wèn)題的解決辦法：

（1）保證儀表氣源的清潔、干燥。

（2）更換空氣過(guò)濾減壓閥。

（3）調(diào)整氣源壓力為 140KPa±5KPa。

4.3 對(duì)閥芯故障的處理辦法：

（1）重新加工閥芯與襯套或閥座之間的密封圈并更換。

（2）定期清除粘貼物。

（3）在調(diào)節(jié)閥的前后增加了空汽吹掃，避免了煤氣中的焦油及殘?jiān)睦鄯e污垢對(duì)閥芯的影響。

4.4 其它改進(jìn)方法：

（1）儀表維護(hù)人員加強(qiáng)點(diǎn)檢，定期清潔閥門(mén)定位器的放大器和恒節(jié)流孔等部件，以保證儀表運(yùn)行狀態(tài)良好。

（2）操作人員操作閥門(mén)時(shí)不能過(guò)大或過(guò)小，否則容易造成閥故障。應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥故障解決方案使用注意事項(xiàng)：

1.氣動(dòng)隔膜調(diào)節(jié)閥應(yīng)垂直安裝于管道上，體積質(zhì)量較大的以及使用在振動(dòng)場(chǎng)合時(shí)應(yīng)加支承和夾固。
2.氣動(dòng)隔膜調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)設(shè)有旁通管路，以便在隔膜發(fā)生故障或維修時(shí)能轉(zhuǎn)換成旁路操作，使生產(chǎn)過(guò)程正常進(jìn)行，在一般不重要場(chǎng)合，裝設(shè)手輪機(jī)構(gòu)后可以省略旁通管路，以進(jìn)行手動(dòng)操作，同時(shí)可限制閥門(mén)開(kāi)度，當(dāng)手輪機(jī)構(gòu)停止使用時(shí)，應(yīng)恢復(fù)到原空檔位置，以利于自控系統(tǒng)的正常進(jìn)行。
3.清洗管道時(shí)，氣動(dòng)隔膜調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)應(yīng)處于開(kāi)度，以便排除管道內(nèi)污物。
4.如氣動(dòng)隔膜調(diào)節(jié)閥閥體襯有防腐層，安裝在管道上時(shí)，應(yīng)采用耐腐蝕軟墊，并注意不使閥體法蘭密封面受損。
5.對(duì)隔膜及襯里應(yīng)定期檢查，防止因腐蝕和破裂而損壞其它零件和造成事故。

5 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥故障解決方案結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)某廠(chǎng)加熱爐的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥實(shí)施上述改進(jìn)措施后，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的故障率大幅度降低，達(dá)到并超過(guò)了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，確保了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，并減少了維護(hù)人員的工作量。