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调节阀的预先维护及故障检修指南
发布时间:2019-11-06

作  者: 钟声  
摘  要: 从工程实用的角度概述了调节阀在安装设定时应做的常规性维护和准备工作,并介绍了一些有关调节阀常见救障的维护检修常识。

典型的调节阀维护方式有3种:

    1)应答性维护(Reacitive Maintenance);
    2)预防性维护(Preventive Maintenance);
    3)预估性(Predictive Maintenance)维护。

    众所周知,前两种方式早已在工业控制领域得到广泛应用,而第3)种方式却是近十几年才发展起来的模式。特别是通过借助计算机技术,先进的专家诊断系统使预估性维护更加简单快捷。

    调节阀的预先性维护(Preemptive Maintenance)是一种演绎过来的方式。它基于全面质量管理(Total Quality control)理论--事先花点时间做一些工作,把那些可能会发生的问题消除在萌芽状态。预先性维护是安装设定调节阀时的一个重要环节,也是延长调节阀使用寿命的关键因素之一。那么在安装设定调节阀时应傲些什么前期准备工作,这些工作又能起什么作用?“预先性维护”将给您提供一些信息和答案。见表1。

表1 预先性维护


应做的工作

结果和作用

安装前要保护好调节阀组件不受外界损伤

可防止连接法兰端面泄漏、空气管线泄漏以及由于空气管线弯皱压扁而导致调节阀的响应速度变慢

移去阀门的包装物品(如固定物、保护塞或盏面罩等)

避免因异物存在防碍调节阀正常工作,影响响应速度(变慢)

安装调节阀前应冲洗工艺管道,并进行水压试验

避免阀内组件1)受损、阀内部泄漏以及波纹管损坏

选用合适的法兰垫圈

避免法兰连接处外泄

在安装调节阀时,应采用固定夹板(箍条)支撑阀门

防止因应(重)力作用导致调节阀附件出现故障而不能正常工作,并避免空气管路泄漏

采用标准的阀门和执行机构定位取向方式

防止轴套和密封件过早受损;另外也可使维护检修以及操作使用管理更加方便简单

在夹装无法兰(Flangeless或Wafer)阀体时,应注意控制紧固的力矩和均匀性

避免因紧过头或紧固不均匀面损伤阀体和密封件

确保旋转阀为打开状态,且流道 (Flow Element)要高于转轴

有助于使杂物沉集在阀底部,而不至于被带入密封件和轴套内

在安装调节阀和水压试验期间,要保护好波纹管不受损

这样可避免经波纹管外泄

必要时应装保温材料

保持填料系统低冷,有助于避免经波纹管外泄

吹扫空气管线

防止杂物损害阀门附件的性能,避免阀门行程速度受到影响(变慢)

提供充足的供气压力和容量

供气量不足会影响到阀门行程速度;而供气压力不足会导致阀门关不死、缩减行程或降低行程速度

尽可能靠近调节阀安装电/气转换器

如果电/气转换器离调节阀太远,将会增加滞后,降低行程速度2)

避免电/气转换器分程

分程会增加滞后,降低行程速度

移去附件所有的包装物和保护塞

包装物和保护塞会影响附件的性能和阀门的行程速度

确保排气管线有足够量的气排出

气量不足(排气不畅)会降低行程速度

正确调整台座设定 (Benchset)3)

如果没有正确设定,将缩减行程、关不死阀门、以及降低行程速度

正确调整阀门行程

对于蝶阀,过行程(Overtravel)会导致密封件和阀蝶(Disc)损坏;对于旋转阀,不正确的零点设置会导致阀内部泄漏大;行程不足(Undertravel)会影响阀的流通能力;对于滑动阀杆(sliding-stem)调节阀,不正确的行程调整程序会导致大的阀内部泄漏

正确调整填料系统

不适当的填料装填会导致行程缩减、动态响应差、经由填料系统的内/外部泄漏大

正确调校电/气转换嚣和阀门定位器

不正确的调控或配置会导致行程缩减或太的阀内部泄漏


    注:

    1)阀内组件(trim)系指与工艺介质接触的可拆内都零件,即阀芯、阀座、阀杆阀芯导向件、衬套及笼式阀芯、填料函(包括填料压环、弹簧、液封环及填料底杯),而不包括填料、阀盖、底法兰、阀盖及底法兰与阀体间的密封垫片[4]
    2)有时为了方便维护检修调校,会将若干个电/气转换器集中安装在一个轨道上,然后把它们分别连接到不同距离的调节阀上。但如果距离太远会影响调节系统的品质。根据经验,如果电/气转换器后接阀门定位器,则距离应小于3ft(约9m);如果电/气转换器不接阀门定位嚣而直接连接执行机构,则距离应小于10ft(约3m)。
    3)又称执行机构台座设定(Actualor Benchset),是与执行机构弹簧(Actuator Sping)和膜片(或活塞)等部件有关的一项设定。设定的好坏将直接影响到阀座荷载(Set Load)、阀门行程范围、行程速度以及阀座泄漏量(全关时的严密等级)等重要阀门工作性能参数。有时可利用执行机构的弹簧调整器(Sping Adjustor,位于执行机构弹簧座下)进行调整设定。一般应在调节阀出厂前或安装前设定好。

    如果调节阀控制品质不佳或者出现故障,应及时检查和维修,以确保工艺操作正常运行,维护人身生命安全。但如何能快捷准确地查找出结症并解决问题呢?“故障查找检修指南”也许能给您一解决问题呢?“故障查找检修指南”也许能给您些提示和帮助;见表2。

表2 故障查找检修指南


症状和起因

解决办法

1)填料泄露

a)阀杆的表面光洁度1),清洁度有问题

a)清洁并抛光阀杆,使其表面光洁度达到4mm2)

b)阀杆弯曲

b)矫直阀杆,在全行程范围内,阀杆运动的直线度3)应小于 0.002in(约50μm)

c)填料充填不够紧密(或充填不足)

c)重新拧紧填料箱压盖螺母或者更换新的填料

d)填料的类型或配置构成不对

d)对照实际应用检查核实填料的类型和配置构成,必要时应重新装填

e)填料堆积过高(石墨)

e)加装调整衬垫(Spacer,一种特殊间隔定位垫圈),以降低填料高度,然后重新装填

f] 腐蚀且产生坑凹洞穴(石墨)

f)采用括牲垫圈4)。如果阀门的动作在2至3周以后仍迟缓,那么就应该换掉石墨填料

g)填料压环(或称填料函压盖)磨损或翘起变形

g)检查并更换所有损伤部件,诸如填料压紧法兰,螺母和填料压环等,使整个填料系统保持高性能状态

2)阀门对控制信号不响应

a)无仪表空气供给或者供气压力不足;或执行机构内出现泄露

a)根据检查调节系统核对是否所有的供气阀门都已打开?测量并核实供气压力是否满足要求;在各密封端接缝处或膜片处听窜气( 或漏气)的声音。修理或更换损伤的部件

b)供气入口管路上的电磁阀关闭

b)通电激磁驱动电磁阀。如果发现电磁阀有故障不动作,修复它

c)无控制信号输入

c)无控制信号输入可能说明熔断器烧坏了。更换它

d)供气管路弯皱(卷曲,压扁),破损

d)检查所有的供气管线,核对它们是否弯皱(卷曲,压扁),破损?修理或更换损坏的管线

e)供气管路上的管件泄漏

e)检查所有管件是否泄漏如果有泄漏,将其拧紧或更换

f)流向不对,导致阀芯承受特别大的负荷

f)倘若阀门仅仅是被安装在管道上,那么就应查看调节阀的流向箭头,确认工艺介质是按正确的方向流过,如果条件舍适,应将流向反向

g)空气管路连接不对

g)检查活塞执行机构(Piston Achuator)的出入气路,确认供气管路没有被错接到排气口(或者确认排气口没有被错接到供气管路)当然还应检查所有的空气连接管路

h)填料系统的部件制约了阀杆或转轴的运动

h)检查填料系统的密封压圈(Gland)。密封压圈的使用配置不当是制约阀杆或转轴运动的一个主要原因。必要时应更换填料系统的部件,并将阀内组件擦拭光洁

i)阀门定位器或电/气转换器受损(故障)

i)检查阀门定位器及电/气转换器,看是否能手动改变它们的输出值。如果不能,则表明它们有故障,修理或更换

j)填料太紧

j)导向件(Guides)装填或装配得过紧会导致很大的摩擦阻力,从而阻碍阀门的动作。松开填料系统进行润滑、转动(阀杆),然后重新拧紧

k)阀内组件损伤;阀芯被卡死在阀座内

k)更换或者修复受损伤的阀内组件,破损部件可能可以将其研磨抛光后再用;用人工或机械加工方式将阀芯从阀座中拔出,修复或更换破损的部件

3)阀门不能打开至额定行程

a)供气压力不足

a)核实是否有足够的供气压力

b)执行机构或附件存在泄漏

b)将执行机构、空气管线、管件和附件的所有泄露问题解决

c)阀门定位器或电/气转换器的调校不正确

c)正确调校阀门定位器和电/气转换器

d)行程调整不正确

d)重新调整阀门行程

e)执行机构弹簧的额定弹簧范围(又称弹簧刚性)不对

e)更换执行机构弹簧

f)台座设定不正确

f)调整台座设定

g)阀杆或转轴弯曲

g)更换弯曲的阀杆或转轴

h)阀内组件受损

h)更换损伤的阀内组件

i)阀内组件中有杂物

i)清洁阀内组件

j)流向不对

j)将流向反向

k)执行机构选配太小(作用的有效面积太小)

k)更换执行机构

l)填料系统摩擦阻力太大
m)手动机构5)或行程止挡6)的定位不对

l)松开填料系统进行润滑、转动(阀杆),然后重新拧紧
m)重新调整定位手动机构或行程止挡

4)阀门的行程动作灵敏度低或迟缓

a)填料系统摩擦阻力太大

a)重新调整或更换填料

b)阀杆或转轴弯曲

b)更换弯曲的阀杆或转轴

c)供气压力不足

c)增大供气压力

d)供气量不够

d)换管径更大一点的供气管(推荐管径为1/4in~3/8in,1in=25.4mm)或增大供气阀的流通能力

e)附件的规格尺寸不够要求

e)增大附件的流通能力

f)活塞式执行机构内摩擦阻力太大

f)清洁并抛光活塞气缸的内壁,并将过余的润滑油脂清除

g)( 密封)轴套摩擦阻力太大

g)修复或更换受损伤的(密封)轴套

h)阀门定位器响应慢

h)修复或更换阀门定位器

5)阀门的行程动作跳跃

a)填料密封或轴套制约行程动作

a)松开填料系统进行润滑。更换或修复密封部件和轴套

b)可能放大器7)的旁路需调整

b)调节放大器的旁路

c)阀门定位器可能有故障

c)修复或更换阀门定位器

d)阀门定位器的增益可能太高

d)调整增益放大系数或换成低增益型的阀门定位器

6)旋转阀不旋转(旋转阀除了有第 2)、3)条中已涉及的那些问题外,还有下列一些特有的问题)

a)旋转叶片式执行机构(Rotary Vane Actuator)的止挡设定不对

a)重新调整执行机构的止挡

b)转轴断裂

b)更换转轴

c)阀座污秽或阀座被侵蚀可能导致阀杆或者阀门的凸轮楔杆(C 锄 Jam)断裂

c)更换或清洁部件

d)工艺操作条件改变了

d)重新检查执行机构的规格尺寸和阀门的可使用范围

7)流量调节控制不佳(转轴式阀杆和滑动式阀杆)——亦可参见第4)、5)条中有关“响应灵敏度低”和“跳跃动作”行程

a)笼式阀芯(Cage)变形

a)更换笼式阀芯

b)活塞环(Piston Ring)损坏

b)更换活塞环

c)冲蚀磨损、腐蚀以及气蚀会侵蚀改变阀内组件的轮郭外形

c)解决这些蚀变的根源,更换损坏部件

d)调节阀的流向可能安装反了

d)将管道上的调节阀反向安装

e)流量特性选择不正确

e)修正流量特性

f)调节阀(组件)本身性能差

f)应按控制要求选用合适的调节阀(组件)


    注:

    1)表面光洁度(Finish)目前习惯上称作表面粗糙度(Surface Roughness)。
    2)“rms”是指均方根(Rq,root-mean-squared)。它本身不是工程单位,是用来描述表面粗糙度(即微观不平度)的一种统计计算方法。我国一般不用这种方法,而采用算术平均(Ro,arithmetical mean) 最大高度(Rj,maximum height)和十点高度(Rz,ten point height)等方法描述。Rq是指的最大值为4μm,表面粗糙度相当于我国旧标准的▽5-▽6。有关详细解释,可参阅参考文献[2,3]。
    3)直线度的定义解释,可参阅参考文献[3]。这里要求阀杆的直线度小于50μm,即公差值t=50μm。
    4)牺牲垫圈又称牺牲阳极垫圈或阴极保护垫圈或防蚀垫圈。
    5)又称人工操作器(Manual Operator),与手轮(Handwheel)同属一类,为调节阀的附件,可用于正向或反向动作的执行机构谈装置与可谓行程止挡同注6),用于限制阀门的全开或全关(即行程),或者给阀门手动定位——引自参考文献[1]。
    6)又称行程止步器(Travel Stop),属调节阀的附件。用于限制阀门的全开或全关(即行程)。
    7)又称放大器(Booster),属调节阀的附件,太部分带有旁路调节装置。用于放大气动输出信号的压力或气量,以加快行程速度或增大气动输出信号的有效压力。但如果使用不当,会产生不稳定因素,导致阀门行程大的跳跃降低调节品质。

    参考文献:

    [1] 美国费希尔控制设备公司.控制阀手册.能源部电站阀门标准化技术委员会等译.第二版
    [2]GB 3505-83表面粗糙度 术语 表面及其参数
    [3](机械设计手册)联合编写组编.机械设计手册.上册,第一分册,第二版(修订),北京:化学工业出版社
    [4] 北京燕山石油化工公司基本建设指挥部/化学工业部化学工业设计公司合编.英汉石油化学工程图解词汇.北京:化学工业出版社



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