調(diào)節(jié)閥的維護(hù)和在應(yīng)用中的技術(shù)問題探討|資料

在自動(dòng)化程度較高的煉油化工控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥作為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置，接受控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)煉油化工流程的調(diào)節(jié)。作為最終控制過程介質(zhì)各項(xiàng)質(zhì)量及安全生產(chǎn)指標(biāo)的調(diào)節(jié)閥，它在穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制、維護(hù)及檢修成本控制等方面都起著舉足輕重的作用。以煉油化工廠為例，隨著裝置高負(fù)荷運(yùn)行，調(diào)節(jié)閥的卡堵、腐蝕、沖刷、磨損、振動(dòng)、內(nèi)漏等問題不斷發(fā)生，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進(jìn)而引起工藝系統(tǒng)和裝置的生產(chǎn)效率下降。因此，在原始施工中選擇和安裝好調(diào)節(jié)閥及日后維護(hù)好調(diào)節(jié)閥，使調(diào)節(jié)閥在一個(gè)高水平狀態(tài)下運(yùn)行將是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。結(jié)合實(shí)際工程施工和日常維護(hù)談幾點(diǎn)個(gè)人的看法，供大家叁考。

　　1 調(diào)節(jié)閥的選型和安裝

　　選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)，首先要收集完整的工藝流體的物理特性參數(shù)與調(diào)節(jié)閥的工作條件，主要流體的成份、溫度、密度、粘度、正常流量、最大流量、最小流量、最大流量與最小流量下的進(jìn)出口壓力、最大壓差等。而在技術(shù)方面主要掌握和確定調(diào)節(jié)閥本身的結(jié)構(gòu)、流量特性、額定流量系數(shù)Kv值、口徑大小、工藝允許壓差計(jì)算及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇、材料和安裝等方面的內(nèi)容。選擇和安裝調(diào)節(jié)閥時(shí)一般應(yīng)遵循的原則有如下幾點(diǎn)。

　　1.1 調(diào)節(jié)閥的選型

　　1.1.1調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式：應(yīng)能滿足介質(zhì)溫度、壓力、流動(dòng)性、流向、調(diào)節(jié)范圍以及嚴(yán)密性的要求。

　　1.1.2 調(diào)節(jié)閥的流量特性：應(yīng)能滿足系統(tǒng)特性進(jìn)行合理的補(bǔ)償。

　　調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥的相對(duì)流量與閥桿相對(duì)位移間的關(guān)系，(1)數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

　　Q/Qmax=f(l/L)　　 (1)

　　式中Q/Qmax為相對(duì)流量，為調(diào)節(jié)閥在某一開度時(shí)流量Q與全開流量Qmax之比；l/L為相對(duì)位移，調(diào)節(jié)閥在某一開度時(shí)閥芯位移l與全開位移L之比。

　　選擇的總體原則是調(diào)節(jié)閥的流量特性應(yīng)與調(diào)節(jié)對(duì)象特性及調(diào)節(jié)器特性相反，這樣可使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的綜合特性接近于線性。選擇流量特性通常在工藝系統(tǒng)要求下進(jìn)行，但是還要考慮下述實(shí)際情況。

　　1)直線性流量特性適用范圍：①差壓變化小，幾乎恒定；②工藝流程的主要參數(shù)的變化呈線性；③系統(tǒng)壓力損失大部分分配在調(diào)節(jié)閥上(改變開度，閥上差壓變化相對(duì)較小)；④外部干擾小，給定值變化小，可調(diào)范圍要求小。

　　2)等百分比特性適用范圍：①實(shí)際可調(diào)范圍大；②開度變化，閥上差壓變化相對(duì)較大；③管道系統(tǒng)壓力損失大；④工藝系統(tǒng)負(fù)荷大幅度波動(dòng)；⑤調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下運(yùn)行。

　　3)除了以上兩種常用的流量特性之外，還有拋物線特性和快開特性等其他流量特性的調(diào)節(jié)閥。

　　1.1.3 調(diào)節(jié)閥的口徑：應(yīng)能滿足工藝上對(duì)流量的要求。

　　根據(jù)已知的流體條件，計(jì)算出必要的Kv值，選取合適的調(diào)節(jié)閥口徑。

　　1.1.4 調(diào)節(jié)閥的材料：應(yīng)能滿足介質(zhì)的溫度、壓力、壓差、腐蝕性的要求。

　　(1)流體的壓力和溫度對(duì)材料的影響。

　　(2)流體腐蝕性對(duì)材料的影響。

　　(3)流體的空化現(xiàn)象或泥漿流體對(duì)材料的影響。

　　(4)從結(jié)構(gòu)上考慮，材料組配是否有問題。

　　1.1.5

　　調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力：應(yīng)能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用壓差的要求，其剛度應(yīng)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求；開關(guān)型式應(yīng)滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。

　　1.1.6

　　調(diào)節(jié)閥在選擇時(shí)，同時(shí)要考慮在特殊情況下，通過閥門定位器、電磁閥、限位開關(guān)等輔助裝置使閥門應(yīng)滿足運(yùn)作時(shí)間、分程控制等要求。

　　1.2 調(diào)節(jié)閥的安裝

　　1.2.1在新安裝的調(diào)節(jié)閥投運(yùn)和大修投運(yùn)初期，要注意工藝管道吹掃時(shí)采取隔離或拆除措施，以防止由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢，進(jìn)口泵 卡斯特紅酒或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導(dǎo)致小信號(hào)不動(dòng)作大信號(hào)動(dòng)作過頭的現(xiàn)象。

　　1.2.2 在安裝調(diào)節(jié)閥時(shí)要注意調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān)，以防止由于閥桿長(zhǎng)短不適，造成閥內(nèi)漏。氣開閥閥桿太長(zhǎng)和氣關(guān)閥閥桿太短，容易造成閥芯和閥座之間有空隙，不能充分接觸，導(dǎo)致關(guān)不嚴(yán)而內(nèi)漏。

　　1.2.3 為防止氣蝕，在原始選型和安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)盡量將調(diào)節(jié)閥安裝在系統(tǒng)的最低位置處，這樣可以相對(duì)提高調(diào)節(jié)閥入口P1和出口P2的壓力。

　　(2)在調(diào)節(jié)閥的上游或下游安裝一個(gè)截止閥或者節(jié)流孔板來改變調(diào)節(jié)閥原有的安裝壓降特性(這種方法一般對(duì)于小流量情況比較有效)。

　　(3)用專門的反氣蝕內(nèi)件也可以有效地防止閃蒸或氣蝕，它可以改變流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流速變化，從而增加了內(nèi)部壓力。

　　(4)盡量選用材質(zhì)較硬的調(diào)節(jié)閥，因?yàn)樵诎l(fā)生氣蝕時(shí)，對(duì)于這樣的調(diào)節(jié)閥，它有一定的抗沖蝕性和耐磨性，可以在一定的條件下讓氣蝕存在，并且不會(huì)損壞調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件。相反，對(duì)于軟性材質(zhì)的調(diào)節(jié)閥，由于它的抗沖蝕性和耐磨性較差，當(dāng)發(fā)生氣蝕時(shí)，調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部構(gòu)件很快就會(huì)被磨損，因而無法在有氣蝕的情況下正常工作。

　　1.2.4 調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)直立安裝，如需傾斜則應(yīng)加以支撐。

　　1.2.5 介質(zhì)流向必須與閥體箭頭一致。

　　1.2.6 調(diào)節(jié)閥的安裝位置應(yīng)便于觀察、操作和維護(hù)。

　　1.2.7 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)管營(yíng)有足夠的伸縮余度，不應(yīng)妨礙執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。

　　2 影響調(diào)節(jié)閥安全運(yùn)行的因素及對(duì)策

　　2.1 調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏

　　2.1.1 閥內(nèi)漏，閥桿長(zhǎng)短不適。

　　閥內(nèi)漏的原因：氣開閥，閥桿太長(zhǎng)和氣關(guān)閥閥桿太短，閥桿向上的(或向下)的距離不夠，造成閥芯和閥座之間有空隙，不能充分接觸，導(dǎo)致關(guān)不嚴(yán)而內(nèi)漏。

　　解決對(duì)策：應(yīng)縮短(或延長(zhǎng))調(diào)節(jié)閥閥桿使閥桿長(zhǎng)度合適，使其不再內(nèi)漏。

　　(1)填料泄漏

　　填料泄漏的原因：①填料裝入填料函以后，經(jīng)壓蓋對(duì)其施加軸向壓力。由于填料的塑性，使其產(chǎn)生徑向力，并與閥桿緊密接觸，但這種接觸并不是非常均勻的。有些部位接觸的松，有些部位接觸的緊，甚至有些部位沒有接觸上；②調(diào)節(jié)閥在使用過程中，閥桿同填料之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，隨著高溫、高壓和滲透性強(qiáng)的流體介質(zhì)的影響，調(diào)節(jié)閥填料函也是發(fā)生泄漏現(xiàn)象較多的部位；③造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏，對(duì)于紡織填料還會(huì)出現(xiàn)滲漏(壓力介質(zhì)沿著填料纖維之間的微小縫隙向外泄漏)；④閥桿與填料間的界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰減，填料自身老化等原因引起的，這時(shí)壓力介質(zhì)就會(huì)沿著填料與閥桿之間的接觸間隙向外泄漏。

　　解決對(duì)策：①為使填料裝入方便，在填料函頂端倒角，在填料函底部放置耐沖蝕的間隙較小的金屬保護(hù)環(huán)(與填料的接觸面不能為斜面)，以防止填料被介質(zhì)壓力推出；②填料函各部位與填料接觸部分的金屬表面要精加工，以提高表面光潔度，減少填料磨損；③填料選用柔性石墨，因其具有氣密性好，摩擦力小，長(zhǎng)期使用后變化小，磨損的燒損小，維修容易，壓蓋螺栓重新擰緊后摩擦力不發(fā)生變化的特點(diǎn)。通過以上幾點(diǎn)可保證填料密封的可靠性和長(zhǎng)期性。

　　(2)調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座變形泄漏

　　閥芯、閥座泄漏的主要原因是由于調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)過程中的鑄造或鍛造缺陷可導(dǎo)致腐蝕的加強(qiáng)。而腐蝕介質(zhì)的通過，流體介質(zhì)的沖刷也可造成調(diào)節(jié)閥的泄漏。腐蝕主要以侵蝕或氣蝕的形式存在。當(dāng)腐蝕性介質(zhì)在通過調(diào)節(jié)閥時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生對(duì)閥芯、閥座材料的侵蝕和沖擊使閥芯、閥座成橢圓形或其他形狀，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)致閥芯、閥座不配套，存在間隙，關(guān)不嚴(yán)發(fā)生泄漏。

　　解決對(duì)策：關(guān)鍵把好閥芯、閥座的材質(zhì)的選型關(guān)、質(zhì)量關(guān)。選擇耐腐蝕材料，對(duì)麻點(diǎn)、沙眼等缺陷的產(chǎn)品堅(jiān)決剔除。若閥芯、閥座變形不太嚴(yán)重，可經(jīng)過細(xì)砂紙研磨，消除痕跡，提高密封光潔度，以提高密封性能。若損壞嚴(yán)重，則應(yīng)重新更換新閥。

　　2.2 調(diào)節(jié)閥磨損故障

　　閥體或閥內(nèi)部件磨蝕。

　　磨蝕的主要原因：液體速度太高，液體中有顆?？諑Щ蜷W蒸。

　　解決對(duì)策：增大閥內(nèi)件或閥門尺寸，以降低流體速度；閥體改流向性結(jié)構(gòu)，以減少流體的撞擊；閥體、閥內(nèi)件材料增加硬度；改變閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)，以降低流速；避免空帶作用，改用低壓恢復(fù)閥門；用不銹鋼材料焊接處理。

　　2.3 振蕩

　　振蕩的原因：①調(diào)節(jié)閥的彈簧剛度不足，調(diào)節(jié)閥輸出信號(hào)不穩(wěn)定而急劇變動(dòng)易引起調(diào)節(jié)閥振蕩；②管道、基座劇烈振動(dòng)，使調(diào)節(jié)閥隨之振動(dòng)；③選型不當(dāng)，調(diào)節(jié)閥工作在小開度存在著急劇的流阻、流速、壓力的變化，當(dāng)超過閥剛度，穩(wěn)定性變差，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生振蕩。

　　解決對(duì)策：由于產(chǎn)生振蕩的原因是多方面的，因此具體問題具體分析。對(duì)振動(dòng)輕微的振動(dòng)，可增加剛度來消除。①如選用大剛度彈簧，改用活塞執(zhí)行結(jié)構(gòu)；②管道、基座劇烈震動(dòng)通過增加支撐消除振動(dòng)干擾；③工作在小開度造成的振蕩，則是選型不當(dāng)流通能力Kv值選大，必須重新選型流通能力Kv值較小的或采用分程控制來解決。

　　2.4 閥門定位器故障

　　普通定位器采用機(jī)械式力平衡原理工作，即噴嘴擋板技術(shù)，主要存在以下故障類型：

　　2.4.1因采用機(jī)械式力平衡原理工作，其可動(dòng)部件較多，容易受溫度，振動(dòng)的影響，造成調(diào)節(jié)閥的波動(dòng)。

　　2.4.2采用噴嘴擋板技術(shù)，由于噴嘴孔很小，易被灰塵或不干凈的氣源堵住，定位器不能正常工作。

　　2.4.3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，造成調(diào)節(jié)閥非線性導(dǎo)致控制質(zhì)量下降。

　　2.4.4由于電器接口密封不嚴(yán)，水自穿線管流進(jìn)定位器，造成線圈短路或斷路，定位器不能正常工作。

　　解決對(duì)策：安裝時(shí)將定位器固定牢，電器接口密封嚴(yán)，提高凈化風(fēng)質(zhì)量，定期對(duì)凈化風(fēng)排污；

　 2.5 調(diào)節(jié)閥卡堵

　　卡堵的原因：在新投運(yùn)系統(tǒng)和大修投運(yùn)初期，由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢，或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導(dǎo)致小信號(hào)不動(dòng)作大信號(hào)動(dòng)作過頭的現(xiàn)象。

　　解決對(duì)策：可迅速開、關(guān)副線或調(diào)節(jié)閥，讓臟物從副線或調(diào)節(jié)閥處被介質(zhì)沖跑。另一辦法用管鉗夾緊閥桿，在外加信號(hào)壓力情況下，正反用力旋動(dòng)閥桿，讓閥芯閃過卡處。若不能則增加氣源壓力增加驅(qū)動(dòng)功率反復(fù)上下移動(dòng)幾次，即可解決問題。如若仍不動(dòng)作，則需解體處理。

　　2.6 調(diào)節(jié)閥動(dòng)作故障

　　2.6.1 閥門沒有動(dòng)作。

　　產(chǎn)生的原因：沒有氣源或氣源壓力不足；執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障泄露；調(diào)節(jié)閥無輸出信號(hào)；供氣管斷裂、變形、接頭損壞漏氣；流動(dòng)方向不正確，帶力過大、使閥門脫落、脫桿；高溫部位閥內(nèi)件卡死，損壞。

　　解決對(duì)策：檢查氣源，解體檢查閥門、重新配置軸和軸套的間隙，重新校正方向，進(jìn)行修理。

　　閥門不能達(dá)到額定行程。

　　產(chǎn)生原因：定位器沒有校準(zhǔn)，行程調(diào)整不當(dāng)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧額定值太??；手動(dòng)機(jī)構(gòu)限位位置不準(zhǔn)。

　　解決對(duì)策：校準(zhǔn)定位器，重新更換彈簧。

　　閥門動(dòng)作遲緩或緩慢。

　　產(chǎn)生原因：填料摩擦大、變質(zhì)老化；活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦過大；軸承摩擦力大。

　　解決對(duì)策：更換修理、重新調(diào)整損壞件或清洗研磨氣缸及活塞。

　　4 結(jié)論

　　調(diào)節(jié)閥的選型和應(yīng)用是一個(gè)專業(yè)性強(qiáng)、涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣的系統(tǒng)工作，要做好這個(gè)工作，不僅要在選型和安裝上把好關(guān)，而且要結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)來綜合分析判斷，做到理論和實(shí)踐科學(xué)地結(jié)合起來。采取適當(dāng)?shù)奶幚?、改進(jìn)辦法，掌握其性能，提高維護(hù)水平，將大大降低儀表故障率，對(duì)流程工藝的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高以及能源消耗的降低都有著重要作用，可有效提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量，從而確保生產(chǎn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

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