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调节阀常见的故障问题与诊断方法
发布时间:2022/9/22



01 问题类型

调节阀的故障问题一般分为两类:一类是涉及与设备本身相关的问题,为功能性性质;另一类则是涉及运行条件而遇到的问题,为操作性质的。二者通常相互关联,出于高效解决问题的考量,最好是分开查看。

1.0、功能性问题
(1)阀门无法响应给定的输入信号。
(2)阀门未按正确方向移动。
(3)接收到最大输入信号时,阀门无法到达全行程。
(4)阀门操作不稳定。
(5)阀门卡涩和不动作。
(6)阀门没有完全切断流量(指定的泄漏等级内)
(7)断电时,阀门无法执行正确的安全功能
(8)阀门不能通过限位开关或位置变送器正确显示位置。
(9)如果安装了电磁阀,阀门不能正确执行其功能。
(10)阀门未达到所需的行程动作速度。
1.2、操作性问题
(1)阀门未通过所需的流量。
(2)阀门无法实现所需的控制功能(即压力,温度,流量或液位控制)
(3)阀门操作不稳定。
(4)阀门在使用中振动。
(5)阀门有噪声或在下游系统中产生噪声。
(6)阀门在使用中不稳定。
(7)阀门有卡涩或冻结的趋势。
(8)阀体或内件遭受严重腐蚀。
(9)阀杆有旋转的趋势。
(10)阀门阀芯离开阀座有时突然起跳,未平稳从阀座趋于移开。
(11)阀门靠近阀座时有突然关闭的趋势。
(12)填料泄漏。
(13)垫片泄漏。


2 诊断方法
调节阀出现问题,往往是多种原因组合在一起产生的,所以在问题诊断的过程中需综合考量,以实现对问题的解决。因为,调节阀出现功能性问题最为复杂,下面重点对功能性问题诊断进行论述。
2.1、功能性问题
(1)调节阀无法相应给定的输入信号
针对一问题须从失电、执行器功率(动力)损耗、阀门卡涩等角度进行分析诊断。
(2)阀门未按正确方向移动
针对一问题须从执行器动作错误、定位器动作错误和执行器的输入信号错误三个角度进行诊断。
(3)接收到最大输入信号时,调节阀无法到达全行程
针对一问题现象的出现须从执行器行程不足、定位器设置错误、执行器未正确连接到阀门和执行器功率不足四个角度进行诊断。
(4)调节阀动作不稳定
出现这种问题的可能原因如下:填料摩擦过大、执行器和阀门未对准、阀门本身的问题。
(5)阀门卡涩和不动作
阀门应该对信号变化做出平稳的响应,当阀门卡涩和不动作时,就会出现问题。如果阀门已经正确响应,然后停止工作则可能是由于填料摩擦、阀门中的异物增加、电源中断或膜片或执行机构内密封失效而引起的。
(6)阀门未完全切断流量(指定的泄漏等级内)
调节阀的设计过程中,泄漏量被定义为泄漏等级。该泄漏等级与所制造的控制阀有关,控制阀的泄漏可能会随着时间而增加。如果未达到泄漏等级则会出现问题,如果泄露问题迅速恶化,针对这两种情况可以从下面找原因:阀门设置错误、执行机构功率(或动力)不足、填料摩擦过大、阀门中有异物、阀门阀座表面已磨损等。
(7)阀门因断电或失去动力源无法执行正确安全功能
针对这一故障情况可以从故障打开、故障关闭、故障保持和无弹簧执行机构等方面查找问题,进行诊断解决。
(8)阀门未得到正确的位置指示
调节阀有时配有远程位置指示器,用以指示远程位置的阀门位置。这可以通过行程终点的限位开关来实现,也可以通过位置发送器进行连续的位置指示来实现。如果这些设备未正确运行,可能会给出错误的指示,可能会对工厂的运行产生极大的影响。因此,出现这一的故障问题须重点从限位开关、位置发送器两个角度进行考量。
(9)安装电磁阀,阀门不能正确执行功能
对于电磁阀出现的故障,重要的是检查连接是否正确,是否提供了电磁阀正确的额定电压,以及阀的作用方式是否正确。如果给电磁阀通需电时,调节阀没有正确的动作,则需检查电磁阀的管道连接和电磁阀的动作方式。一般来讲,除了电磁线圈偶尔需要更换外,电磁阀本身几乎没有什么问题。
(10)阀门未达到所需的动作速度
对于气动和电动液压执行机构,调节阀在的行程速度取决于行程,以及执行机构壳体的体流过积以及可用的流体供应。出现此类问题,需从电动执行机构、电液联动执行机构、气动执行机构和定位器四个方面进行诊断,查找问题。
2.2、操作性问题 
(1)阀门未通过所需流量
对于这个故障的诊断的思路主要要外部诊断和内部诊断两个。一般则从外部诊断开始,重点从操作条件正确与否、阀门是否打开正确开度、定位器校准和设置等方面进行逐一排查;如果通过外部诊断仍未发现故障原因所在,则重点从内部诊断进行排查,主要检查阀门内部流动受阻或内部尺寸不正确的情况。
(2)阀门无法实现所需的控制功能
调节阀的压力、温度或流量功能无法实现。首先需要诊断的是这些功能无法实现的性质是永久性的还是间歇性的。如果是永久性的,则问题可能会涉及容量不足或过剩,或阀门无所保持稳定流量等。如果是间歇性的,则需要从重新校准定位器、检查密封垫片、阀门是否卡涩等方面考量。
(3)阀门运行不稳定
寻找调节阀出现运行不稳定情况的原因,应重点从执行机构、阀门内件、定位器、管线流体等角度进行查找诊断。
(4)阀门在使用中振动
产生振动的原因一般从磨损、管线流体、管道配置(管路结构)三个角度进行诊断。
(5)阀门或下游系统有噪声
调节阀的噪声具体分为机械、气体动力和液体动力三类,机械噪声一般与阀门内部组件磨损有关系,气体动力噪声一般与流体速度过高有关系,液体动力噪声通常与空化液体有关。
(6)阀门在使用中不稳定
调节阀在使用过程中呈现出不稳定的问题,一般多由选型错误、阀内件选择错误、介质工艺流动条件等造成的。
(7)阀门有卡涩或冻结趋势
假设阀门在寒冷且没有压力的情况下运行良好,则阀门卡涩或无法完全移动的原因可能是异物。高温运行条件导致的热膨胀或变形,以及平衡式阀内件密封问题,则荣以产生阀门有卡涩或冻结趋势。
(8)阀体或内件遭受严重腐蚀
针对阀体、内件遭受腐蚀的问题,可以根据实际情况进行处理。如果已知所处理的流体含有高浓度的固体颗粒,则需要通过涂层或衬里来保护阀体;阀座区域的腐蚀很普遍,通常是安装不正确造成的,需确保正确安装执行机构;如果阀内件发生腐蚀,则需要考虑更换材料或者使用其他的阀内件。
(9)阀杆有旋转
这种情况发生的概率较低,一般与流体流动过程中形成的干扰有关系。对于这一故障的处理,一般有如下几种常见的方案供选择:一是在执行机构支架上座防转装置,二是在管道中放置一个导向叶片(导流翼),三是将一个流体导向叶片并入阀内件中,四是选择采用不同的阀内件设计。
(10)阀门离开阀座突然起跳未平稳移开
对于这种故障的出现,一般从下面三个角度进行诊断。如果阀门在阀座位置上产生起跳,可能是由于阀塞在阀座上卡涩或阀座密封处过宽引起的;如果阀塞和阀座密封的角度如果相差太大,则会产生相互干扰的趋势,特别是执行器负载较高的情况下,则会引发故障;如果阀座密封面过宽,通常是过度研磨所致。通过采用正确的阀座几何形状,一般能解决上述问题。
 (11)阀门靠近阀座时突然关闭
此故障产生的原因可能是阀门口径选型过大、流向错误或者阀内件选型错误。
(12)填料泄露
随着调节阀使用时间的增加,填料发生泄露故障是很常见的。处理这方面问题一个比较科学的方法是,更换所有的填料,重点检查阀杆表面和填料函孔,必要时进行补救。
(13)垫片泄露
产生阀门垫片泄露的最大因素一般是阀门位置,其次的因素是无法在阀盖螺母时假正确扭矩载荷。因此,在安装新的垫片时,应正确地按方向施加扭矩,充分清洁密封表面以保证表面的清洁度。


03 诊断工具
近些年来,在调节阀故障处理中,诊断设备利用率呈现增加趋势,这些诊断工具对于阀门进行故障排除具有较好的作用。这里我们大致了解一下这些工具的功能和特点。
大多数诊断设备包括输出所需计算数据的功能,这些数据也可以以图形形式显示。在调节阀实际的故障排除工作中,一些更复杂的设备在控制阀诊断中得以利用,如阀杆应测量仪、声学泄露检测器等。之后,通过基准数据评估未来的测试数据,以探究阀门的各项性能是否在下降,一般应用振率振动仪和声纳探测仪这类测量设备。不过需要强调的是,用户必须拥有足够的基准测试数据库才能进行有意义的比较。
目前,已经有许多专业公司可以提供上述的检测诊断服务和设备产品。未来,这种第三方的检测服务将成为一种行业发展趋势。

04 结语
本文内容是基于众多调节阀的现场故障问题经验整理而成,整个工作思路上重预防,突出分析,实操性较强,从方法一的预防防范到方法四的诊断工具的应用,逐步深入,层层递进,对于调节阀故障的解决居有较高的参考价值。需要提醒读者的是,虽然本文是针对控制故障排除的方法总汇,但是对于其他类型阀门的故障排除也具有共性的参考价值和意义。


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