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提高调节阀使用寿命及处理常见故障的办法

发布时间:[2009-10-22 ] 被浏览:[4803]次

提高调节阀使用寿命及处理常见故障的办法

1、提高使用寿命
1.1大开度工作
让调节阀一开始就尽量在如90%的大开度上工作,这样使气蚀、冲蚀等发生在阀芯头部。随着阀芯磨损,流量增加,相应阀再关一点,这样逐步关小,使整个阀芯全部充分利用,直到阀芯根部及密封面磨损到不能使用为止。同时,大开度工作节流间隙大,冲蚀减弱,这比一开始就让阀处在中间开度和小开度上工作提高寿命1~5倍。
1.2减小S
减小S,即增大系统除调节阀外的压降损失,使分配到阀上的压降降低。为保证流量,必然要增大调节阀开度,同时,阀上压降减小,使气蚀、冲蚀也减弱。具体办法有:①阀后设节流孔板增大压降,②调小管路上串联手动阀的开度,至调节阀获得较理想的工作开度为止。当阀选得过大处于小开度工作时,采用此法十分简便、有效。
1.3缩小口径
通过减小阀的口径来增大工作开度,具体办法有:①换小一档口径的阀,②阀体不变更,更换小直径的阀芯阀座。
1.4转移磨损位置
把磨损严重的地方转移到次要位置,以保护阀芯阀座的密封面和节流面,
1.5增长节流通道
增长节流通道最简单的方法就是加厚阀座,使阀座孔增长,形成更长的节流通道。一方面可使流闭型节流后的突然扩大延后,起转移磨损位置,使之远离密封面的作用;另一方面,又增加节流阻力,减小压力的恢复程度,是气蚀减弱。有的把阀座孔内设计成台阶式或波浪式,就是为增加阻力,消减气蚀。这种方法在引进装置中的高压阀上和改进老阀时经常使用,也十分有效。
1.6改变流向
流开型阀向着阀开方向流,气蚀、冲蚀主要作用在密封面上,是阀芯根部和阀芯阀座密封面很快遭受磨损,流闭型阀向着阀闭方向流,气蚀、冲蚀作用在节流之后的阀座密封面以下,保护了密封面和阀芯根部,延长了寿命。
1.7改用特殊材料
为抗气蚀(破坏形状如蜂窝状小点)和冲刷(流线型的小沟),可改用耐气蚀和冲刷的特殊材料来制造节流件。这种特殊材料有6YC-1、A4钢、司太莱、硬质合金等。为抗腐蚀,可改用更耐腐蚀,并有一定机械性能、物理性能的材料。这种材料分为非金属材料(如橡胶、四氟、陶瓷等)和金属材料(如蒙乃尔、哈氏合金等)两类。
1.8改变阀结构
采取改变阀结构或选用具有更长寿命的阀来达到提高寿命的目的,如选用多级式阀、反气蚀阀、耐腐蚀阀等。

2、防堵(卡)
2.1清洗
管路中的焊渣、铁锈、渣子等在节流口、导向部位、下阀盖平衡孔内造成堵塞或卡住使阀芯曲面、导向面产生拉伤划痕和密封面上产生压痕等。对新投运或大修后投运初期,这是最常见的故障。遇此情况,必须进行清洗,除掉渣物,如密封面受到损伤还应研磨,同时将底塞打开,以冲掉从平衡孔掉入下阀盖的渣物,并对管路进行冲洗。投运前,让调节阀全开,介质流动一段时间后再投入正常运行。
2.2外接冲刷
对一些易沉淀、含有固体颗粒的介质采用普通阀调节时,经常在节流口、导向处堵塞,可在下阀盖底塞处外接冲刷气体或蒸汽。当阀堵塞或卡住时,打开外接的气体或蒸汽阀门,在不动调节阀情况下完成冲洗工作,使阀正常运行。
2.3安装管道过滤器
对小口径的调节阀,尤其是超小流量调节阀,其节流间隙小,介质中不能有任何渣物,最好在阀前管道上安装过滤器,以保证介质顺利通过。调节阀定位器气路节流口堵塞是最常见的故障,因此,对带定位器调节阀必须处理好气源,通常在定位器前气源管线上安装空气过滤减压阀。
2.4增大节流间隙
如介质中有固体颗粒造成堵塞或卡住等故障,可改用节流间隙大的节流件即节流面为开窗或开口类的阀芯和套筒,因其节流面积集中而不是圆周分布的,故障就能很容易地排除。如果是单、双座阀就可将柱塞形阀芯改为“V”形口的阀芯或套筒阀等。例如其化工厂有一台双座阀经常卡住,改用套筒阀后,问题得到解决。
2.5介质冲刷
利用介质自身的冲刷能力,冲刷会带走易沉淀、易堵塞的杂物,从而提高阀的防堵功能。常见的方法有:①改用流闭型阀;②采用流线型阀体;③将节流口置于冲刷最厉害处,采用此法要注意提高节流件材料的耐冲刷能力。
2.6改直通为角形
直通为倒S流动,流路复杂,上、下容腔死区多,介质容易沉积。角形连接的介质犹如流过90°弯头,冲刷性能好,死区小,易设计成流线形。因此,使用直通的调节阀产生轻微堵塞时可改用角形阀。

3、泄露
3.1增加密封油脂
对未使用密封油脂的阀,可考虑增加密封油脂来提高阀杆密封性能。
3.2增加填料
为提高填料对阀杆的密封性能,可采用增加调料的方法。通常是采用双层或多次混合填料形式,单纯增加数量效果并不明显。
3.3更换石墨填料
因四氟填料工作温度在-20~+200°C范围内,当使用温度变化较大时,其密封性明显下降,老化快,寿命短。柔性石墨填料可克服这些缺点且使用寿命长。因而有的工厂全部将四氟填料改为石墨填料,甚至将新购调节阀的四氟填料换成石墨填料。但石墨填料的回差大,有的还产生爬行现象。
3.4改变流向
当△P较大,P1又较高时,密封P1显然比密封P2困难。因此,可采取改变流向的方法,将P1在阀杆端改为P2在阀杆端,这对压力高、压差大的阀是较有效的。波纹管阀就通常应考虑密封P2.
3.5采用透镜垫密封
对于上、下盖的密封,阀座与上、下阀体的密封,若采用平面密封,在高温高压下,密封性差,引起泄露,可以改用透镜垫密封。
3.6更换密封垫片
在高温下,石棉板密封性能较差,寿命短,引起泄露。可改用缠绕垫片或“O”形环等。

4、振动
4.1刚度
可增大调节阀的刚度来消除或减弱振动,如选用大刚度的弹簧,改用活塞执行机构等办法。
4.2阻力
增加阻力可抑制振动,如套筒阀的阀塞可采用“O”型圈密封,采用具有较大摩擦力的石墨填料等,对消除或减弱轻微的针对有一定作用。
4.3导向尺寸和配合间隙
柱塞阀一般导向尺寸都较小,所有阀配合间隙一般都较大,有0.4~1mm,易产生振动。因此,在发生轻微机械振动时,可通过增大导向尺寸减小配合间隙来减小振动。
4.4节流件形状
因调节阀的振源发生在高速流动和压力急剧变化的节流口,改变节流件的形状即可改变振源频率,在共振不强比较容易解决。具体办法是将振动开度范围内阀芯曲面车削0.5~1.0mm。如某自力式压力调节阀,因共振产生啸叫,将阀芯曲面车掉0.5mm后,共振啸叫消失。
4.5节流件
更换节流件的方法有:①更换流量特性,将对数改线性或线性对数;②更换阀芯形式,如将柱塞形改为“V”形槽阀芯,将双座阀柱塞型改成套筒型,将开窗口的套筒改为打小孔的套筒等。
4.6调节阀类型
不同结构形式的调节阀的固有振动频率不同,更换调节阀类型可以消除共振。在使用中共振引起强烈振动(严重时可将阀破坏),强烈旋转(甚至阀杆被振断、扭断),而且产生强噪音(高达100dB)的阀,只要换成结构差异较大的阀,强烈共振一般会消失。如某厂新扩建工程选用一台DN200套筒阀,上述三种现象都存在,管道随之振动,阀塞旋转,噪音100dB以上,共振开度20%~70%,考虑共振开度大,改用一台双座阀后,共振消失,投运正常。
4.7气蚀
因空化气泡破裂而产生的气蚀振动,可采取以下措施:①让气泡破裂产生的冲击能量不作用在固体表面上,特别是阀芯上,而是让液体吸收。套筒阀就具有该特点,因此可以将柱塞型阀芯改成套筒型;②采取减小空化的办法,如增加节流阻力、增大缩流口压力、分级或串联减压等。
4.8避开振源波击
应该采取措施使调节阀避开外来振源波击引起阀振动。

5、噪音
5.1共振
只有调节阀共振时,才有能量叠加而产生100dB以上的强噪音。有的表现为振动强烈,但噪音不大,有的振动弱而噪音却非常大,有的振动和噪音都较大。这种噪音频率一般为3000~7000Hz。显然,消除共振,噪音自然随之消失。方法见4.4~4.6节。
5.2气蚀
气蚀是主要的流体动力噪音源。空化时,气泡破裂产生高速冲击,局部产生强烈湍流而产生气蚀噪音。这种噪音有较宽的频率范围,产生格格声,与流体中含有沙石发出的声音相似。消除和减小气蚀是消除和减小这种噪音的有效办法。
5.3厚壁管
采用厚壁管是声路处理办法之一。使用薄壁可使噪音增加5dB,采用厚壁管可使噪音降低约20dB。同一管径壁越厚,同一壁厚管径越大,降低噪音效果越好。当然,管壁越厚成本越高。
5.4吸音材料
这也是一种较常见、最有效的声路处理办法。可用吸音材料包住噪音源和阀后管线。必须指出,因噪音会经由流体流动而长距离传播,故吸音材料包到哪里,采用厚壁管至哪里,消除噪音的有效性就终止到哪里。这种办法适用于噪音不很高、管线不很长的情况,因为这是一种较费钱的办法。
5.5消音器
适用于空气动力噪音的消息,它能够有效地消除流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。对质量流量高或阀前后压降比高的地方最有效而又经济。使用吸收型串联消音器可以大幅度降低噪音。但是,从经济上考虑,一般限于衰减到约25dB。
5.6噪音
使用隔音箱或建筑物把噪音源隔离在里面,使外部环境的噪音减小到人们可以接受的范围内。
5.7串联节流
在调节阀的压力比高(△P/P1≥0.8)的场合,采用串联节流法把总的压降分散在调节阀和阀后的固定节流件上。如用扩散器、多孔限流板是减少噪音办法中最有效的。为了得到最佳的扩散器效率,必须根据安装情况来设计扩散器的实体的形状和尺寸,使阀门产生的噪音级和扩散器产生的噪音级相同。
5.8低噪音阀
低噪音阀根据流体通过阀芯和阀座的曲折流路(多孔道、多槽道)的逐步减速,一避免在流路的任意一点产生超音速。有多种形式和结构的低噪音阀供选用。当噪音不是很大时,选用低噪音套筒阀,可降低噪音10~20dB,这是最经济的低噪音阀。

6、稳定性
6.1不平衡力作用方向
在稳定性分析中,已知不平衡力作用与阀门关闭方向相同时,即对阀产生关闭趋势,阀稳定性差。对工作在上述不平衡力条件下的阀,改变其作用方向,即把流闭型改为流开型,一般都能提高阀的稳定性。
6.2工作在稳定状态
有的阀受其自身结构的限制,在某些开度上工作时稳定性较差:①双座阀,开度在10%以内,因上球处流开,下球处流闭,带来不稳定的问题;②不平衡力变化斜率产生交变的附近,其稳定性较差。如蝶阀的交变点在70°左右,双座阀在80%~90%开度上。应设法避免不稳定区工作。
6.3阀门的稳定性
稳定性好的阀其不平衡力变化较小,导向好。常用的球型阀中,套筒阀就有这特点。当单、双座阀稳定性较差时,更换成套筒阀稳定性会得到提高。
6.4弹簧刚度
执行机构抵抗负荷变化对行程影响的能力取决于弹簧刚度,刚度越大,对行程影响越小,阀稳定性越好。增大弹簧刚度是提高阀稳定性常用的简单方法,如将20~100Kpa弹簧改成60~180Kpa的大刚度弹簧 , 此法主要适用于带定位器的阀,否则,要另配定位器。
6.5响应速度
当系统要求调节阀响应或调解速度不应太快时,阀的响应和调节速度却又较快,如流量需要微调,而调节阀的流量调节变化却又很大,或者系统已是快速响应系统而调节阀却又带定位器来加快阀的动作。这将会产生超调而产生振动等。降低响应速度办法有:①将直线特性改为对数特性;②带定位器的可改为转换器、继动器,调整过盈量;③通过限位或调整执行机构预紧力、输出力的办法。

7、结语
通过分析调节阀常见故障,提出处理方法,可以减小故障几率,提高调节阀的寿命。

 


气动薄膜调节阀故障原因分析及对策

1、调节阀常见故障及处理
调节阀为生产装置中一个重要部件,直接与各种介质接触,调节阀必须进行经常的维护和定期的检查。根据对生产装置中调节阀出现的故障进行分类,主要有以下三类:
1.1卡堵故障
产生的原因:①由于管道中焊渣、铁锈、渣子等在节流口、导向部位、下阀盖平衡孔内造成堵塞,使被测介质流通不畅。②填料装填过实,致使摩擦力增大,造成信号小时动作不了,信号大时动作又过了头的现象。
处理方法:①可迅速打开旁路阀或调节阀,让赃物从旁路阀或调节阀处被介质冲泡。②用管钳夹紧阀杆,在外加信号压力的情况下,正反用力旋转阀杆,让阀芯或阀杆闪过卡处。③把输入信号增大到0.1Mpa—0.14Mpa,利用膜片上的压力信号来克服阀杆或阀座卡的部分,推动阀杆或阀芯的移动,这样来回运动几次,即可解决卡堵问题。但是这个外加压力信号不易过大,如大于气源压力0.14Mpa,当膜片压力信号一旦克服了卡滞力或摩擦力,这个强大的力量会是阀杆弯曲。
1.2泄露故障
产生的原因:①阀杆长短不适合,阀杆向上(向下)移动距离不够,造成阀芯和阀座之间有间隙,而不能充分接触,导致调节阀关不严而内漏。②阀芯、阀座变形泄露,是由于调节阀生产过程中的铸造和锻造缺陷所造成的。如细小的砂眼、局部擦伤等着些缺陷可导致介质中化学成分腐蚀的加强。另外当强酸、强碱等腐蚀性介质通过调节阀时,便会产生对阀芯阀座材料的侵蚀和冲击,使阀芯、阀座成椭圆或其他形状,导致阀芯、阀座产生间隙关不严而发生内漏。
处理方法:①阀杆不适合导致泄漏时应缩短(或伸长)调节阀杆,是调节阀杆长度合适,使其不再泄漏。②阀芯、阀座变形导致泄漏:首先严把质量关,对有麻点、砂眼等缺陷的产品坚决剔除。若阀芯和阀座变形不太严重,可以经过细纱纸研磨,消除痕迹,提高密封面光洁度,以提高密封性能,若损失严重,则应更换新阀。
1.3好阀门网膜片漏气
产生的原因:调节阀长期不停地工作,膜片一直处于伸缩状态,易产生老化变质,使其弹力减弱,工作不稳定,导致被控制的参数波动,调节阀在外加0.1Mpa不能全开或全关,在外面泄气孔有气漏出,此时膜片已坏。
处理方法:更换膜片。

2、减少故障的方法
为从源头上控制和减少调节阀发生故障的频率,保证调节阀的操作误差小于0.1%,应从四个方面加以控制:
2.1确保气源无油、干燥
调节阀由执行机构和阀体组成,执行机构的动力源是气动——仪表风。仪表风系统提供气源的流程如下:
空气→空压机→干燥器→储气罐→调节阀
为保证气源的干燥,要做到以下几点:①空压机、储气罐及时放水,做到1次/时。②合理选择干燥器程控器周期。③两台干燥器切换使用,每月定期进行切换。
2.2合理选择气开、气关方式
气开阀:当输入气压小于20Kpa时阀门为关闭状态,并随调节阀膜头上气压升高阀门渐渐开启,当膜头压力达到100Kpa时阀全开,气关式则相反。
在供风故障时,气开、气关是由膜头内的弹簧实现的。调节阀气开、气关主要从工艺生产上的安全要求出发,当供风中断时,调节阀处于打开或关闭位置,哪种情况对工艺生产过程更为安全。如加热炉内的燃料气流量,需用气开阀,以保证事故时,调节阀关闭,立即停止燃料气进入炉内,避免炉子温度继续升高而烧坏炉子。如果调节阀的开、关形式对生产安全影响不大时,则可以根据产品质量、节约能源及物料性质、操作习惯等方面来选择。
2.3合理选择调节阀口径
调节阀口径必须符合工艺要求,保证正常工况下调节阀开度在70%~80%,这样,节流间隙大,冲蚀等破坏减弱,可能提高使用寿命。口径过小,会使调节阀不能通过工艺对象要求的最大流量,并增加能耗。口径过大,不仅使投资增加,而且调节阀经常在小开度下工作,造成控制系统不稳定,不好控制。
2.4减少调节阀内的杂质
调节阀的入口配管要装配一个适应的过滤器,以便过滤掉配管系统带来的杂质,避免损坏阀门。在初次开工之前和停工检修之后,要清洗调节阀的滤网或过滤器,以便滤去管线内的垢物、铁锈和其他杂物。

3、取得效果
正确选择使用调节阀,延长了调节阀的使用寿命,降低了成本,降低了仪表故障率,优化工艺操作,保证生产装置的长周期稳定运行。

 

  【关 闭
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