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调节阀的实际应用

文字:[大][中][小] 2016-12-22    浏览次数:456    

  在生产 过程自动化调节系统中,调节阀是一个重要的、必不可少的环节,被称之 为生产过程自动化的“手脚”,是自动 控制系统的终端控制元件之一。

  调节阀流路简单、阻力小,一般情 况下适用于正向使用(安装)。然而在 高压降场合调节阀反向使用,以改善 不平衡力和减少对阀芯的损伤,同时也 有利于介质的流动、避免调 节阀结焦和堵塞。调节阀在反向使用时,特别应 该避免长时期小开度开启的情况,以防引 起强烈振荡而损坏阀芯。特别在 化工装置试生产阶段,由于试 生产时负荷较低、设计工 艺条件不可能很快达到要求,反向使 用的调节阀应尽可能避免较长时间的小开度开启状况,以防调节阀损坏。

  调节阀 是由执行机构和阀两部分组成。从水力学观点来看,调节阀 是一个局部阻力可以变化的节流元件,调节阀 是按照输入信号通过改变行程来改变阻力系数,从而达 到调节流量的目的。


  结构与使用

  1调节阀的结构

  调节阀 除阀体为角型外,其他结 构均和单座阀相似,其特点 决定了它的流路简单,阻力小,特别有利于高压降、高粘度、含有悬 浮物和颗粒状物质流体的调节。它可以避免结焦,粘结和 堵塞等现象发生,也便于清洗和自净。


  2调节阀正、反向使用比较

  一般情况下,调节阀 均采用正向安装,即底进侧出。只有在 高压差场合和高粘度、易结焦、含悬浮 颗粒物介质的情况下,才推荐反向安装,即物料侧进底出。调节阀 反向使用的目的是为了改善不平衡力和减少对阀芯的磨损,同时也有利于高粘度、易结焦 和含悬浮颗粒物介质的流动,避免结焦和堵塞。


  反向使用剖析

  调节阀 在高压降的工艺条件下,推荐反向使用。在试车时,调节阀产生强烈振荡,且发出刺耳的噪声,试车4h后阀芯就断裂了。但此并非质量问题,而是由 于使用不合理所致。下面就 其断裂原因进行分析。


  除了蝶 阀和隔膜阀在结构上完全对称外,所有其 他结构的调节阀都是不对称的。当调节 阀改变流动方向时,由于流 路的变化会引起)值变化。各类调 节阀的正常流向均为使阀芯打开的方向(正向使用),生产厂 也只提供正常流向时的流通能力)值和流量特性。当调节阀反向使用时,既流体 沿着使阀芯关闭的方向流动时,调节阀 的流通能力会增大。水联动试车时,模拟工 艺条件不可能很快达到正常状态,调节阀 在较长时间内处于小开度状态下使用,由于不平衡力的作用,会出现严重的不稳定。所以调 节阀会产生强烈的震荡并发出刺耳的噪声,因而导 致阀芯很快断裂。而在正常工艺条件下,调节阀 的开度是适中的,即使小 开度也是短暂的,所以调 节阀可正常安全使用。


  结论

  一般情况下,调节阀 均不推荐反向使用,只有在高压差、高粘度、易结焦 和含悬浮颗粒介质才推荐反向使用。反向使用时,应避免 长期小开度情况下运行,尤其在 试车时更应注意。


  影响调 节阀正常运行的因素及对策

  1、前言

  在自动 化程度较高的化工控制系统,调节阀 作为自动调节系统的终端执行装置,接受控 制信号实现对化工流程的调节。它的动 作灵敏度直接关系着调节系统的质量。据现场实际统计有70%左右的 故障出自调节阀。因此在 日常维护中总结分析影响调节阀安全运行的因素及其对策。

  2、卡堵

  调节阀 经常出现的问题是卡堵,常出现 在新投运系统和大修投运初期,由于管道内焊渣、铁锈等在节流口、导向部 位造成堵塞使介质流通不畅,或调节 阀检修中填料过紧,造成摩擦力增大,导致小 信号不动作大信号动作过头的现象。

  故障处理:可迅速开、关副线或调节阀,让脏物 从副线或调节阀处被介质冲跑。另一办 法用管钳夹紧阀杆,在外加 信号压力情况下,正反用力旋动阀杆,让阀芯闪过卡处。若不能 则增加气源压力增加驱动功率反复上下移动几次,即可解决问题。如若仍不动作,则需解体处理。

  3、泄漏

  3.1阀内漏,阀杆长短不适。气开阀,阀杆太长阀杆向上的(或向下)的距离不够,造成阀 芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,导致关不严而内漏。同样气关阀阀杆太短,导致阀 芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,导致关不严而内漏。

  解决办法:应缩短(或延长)调节阀 阀杆使调节阀长度合适,使其不再内漏。

  3.2填料泄漏。填料装入填料函以后,经压盖 对其施加轴向压力。由于填料的塑性,使其产生径向力,并与阀杆紧密接触,但这种 接触是并不是非常均匀的。有些部位接触的松,有些部位接触的紧,甚至有 些部位没有接触上。调节阀在使用过程中,阀杆同 填料之间存在着相对运动,这个运动叫轴向运动。在使用过程中,随着高温、高压和 渗透性强的流体介质的影响,调节阀 填料函也是发生泄漏现象较多的部位。造成填 料泄漏的主要原因是界面泄漏,对于纺 织填料还会出现渗漏(压力介 质沿着填料纤维之间的微小缝隙向外泄漏)。阀杆与 填料间的界面泄漏是由于填料接触压力的逐渐衰减,填料自 身老化等原因引起的,这时压 力介质就会沿着填料与阀杆之间的接触间隙向外泄漏。

  解决对策:为使填料装入方便,在填料函顶端倒角,在填料 函底部放置耐冲蚀的间隙较小的金属保护环(与填料 的接触面不能为斜面),以防止 填料被介质压力推出。填料函 各部与填料接触部分的金属表面要精加工,以提高表面光洁度,减少填料磨损。填料选用柔性石墨,因其具有气密性好,摩擦力小,长期使用后变化小,磨损的烧损小,维修容易,压盖螺 栓重新拧紧后摩擦力不发生变化,耐压性和耐热性良好,不受内部介质的侵蚀,与阀杆 和填料函内部接触的金属不发生点蚀或腐蚀。这样,有效地 保护了阀杆填料函的密封,保证了 填料的密封的可靠性和长期性。

  3.3阀芯、阀座变形泄漏。芯、阀座泄 漏的主要原因是由于调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷可导致腐蚀的加强。而腐蚀介质的通过,流体介 质的冲刷也可造成调节阀的泄漏。腐蚀主 要以侵蚀或气蚀的形式存在。当腐蚀 性介质在通过调节阀时,便会产生对阀芯、阀座材 料的侵蚀和冲击使阀芯、阀座成 椭圆形或其他形状,随着时间的推移,导致阀芯、阀座不配套,存在间隙,关不严发生泄漏。

  解决方法:关键把好阀芯、阀座的材质的选型关、质量关。选择耐腐蚀材料,对麻点、沙眼等 缺陷的产品坚决剔除。若阀芯、阀座变形不太严重,可经过细砂纸研磨,消除痕迹,提高密封光洁度,以提高密封性能。若损坏严重,则应重新更换新阀。

  4、振荡

  调节阀 的弹簧刚度不足,调节阀 输出信号不稳定而急剧变动易引起调节阀振荡。还有说 选阀的 频率与系统频率相同或管道、基座剧烈振动,使调节阀随之振动。选型不当,调节阀 工作在小开度存在着急剧的流阻、流速、压力的变化,当超过阀刚度,稳定性变差,严重时产生振荡。

  解决对策:由于产 生振荡的原因是多方面的,因此具 体问题具体分析。对振动轻微的振动,可增加刚度来消除。如选用大刚度弹簧,改用活塞执行结构。管道、基座剧 烈震动通过增加支撑消除振动干扰;选阀的 频率与系统频率相同,则更换不同结构的阀;工作在 小开度造成的振荡,则是选 型不当流通能力C值选大,必须重 新选型流通能力C值较小 的或采用分程控制或子母阀以克服调节阀工作在小开度。

  5、阀门定位器故障

  5.1普通定 位器采用机械式力平衡原理工作,即喷嘴挡板技术,主要存 在以下故障类型:

  1)因采用 机械式力平衡原理工作,其可动部件较多,容易受温度,振动的影响,造成调节阀的波动;

  2)采用喷嘴挡板技术,由于喷嘴孔很小,易被灰 尘或不干净的气源堵住,是定位 器不能正常工作;

  3)采用力的平衡原理,弹簧的 弹性系数在恶劣现场下发生改变,造成调 节阀非线性导致控制质量下降。

  5.2智能定 位器由微处理器(cpu)、A/D,D/A转换器及等部件组成,其工作 原理与普通定位器截然不同。给定值 和实际值的比较纯是电动信号,不再是力平衡。因此能 够克服常规定位器的力平衡的缺点。但在用 于紧急停车场合时,如紧急切断阀、紧急放空阀等。这些阀 门要求静止在某一位置,只有紧急情况出现时,才需要可靠地动作。长时间 停留在某一位置容易使电气转换器失控造成小信号不动作的危险情况。此外用 于阀门的位置传感电位器由于工作在现场,电阻值 易发生变化造成小信号不动作,大信号 全开的危险情况。因此为 了确保智能定位器的可靠性和可利用性,必须对 它们进行频繁的测试。

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