气动薄膜调节阀的工作特性及故障分析 论文.docx
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气动薄膜调节阀的工作特性及故障分析论文
气动薄膜调节阀的工作特性及故障分析论文
气动薄膜调节阀的工作特性及故障分析
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仪表控制
1概述
气动薄膜调节阀国外称为控制阀,国内习惯称为调节阀,主要用于调节工业自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。
随着工业自动化程度的不断提高,气动薄膜调节阀作为自动调节系统的最终执行机构,得到越来越广泛的应用,在自动控制系统中,调节阀是常用的执行器。
控制过程是否平稳取决于调节阀能否准确动作,使过程控制体现为物料能量和流量的精确变化。
2气动薄膜调节阀的工作原理及优缺点
2.1气动薄膜调节阀工作原理
当气室输入了0.02~0.10MPa信号压力之后,薄膜产生推力,使推力盘向下移动,压缩弹簧,带动推杆、阀杆、阀芯向下移动,阀芯离开了阀座,从而使压缩空气流通。
当信号压力维持一定时,阀门就维持在一定的开度上。
2.2优点
气动薄膜调节阀的执行机构结构简单,使用可靠,最突出的是价格便宜。
在运行中不产生电火花,因此一些易燃环境下常采用气动薄膜调节阀。
此外,在某些腐蚀气体或特别潮湿环境条件也常使用。
2.3缺点
膜片承受的压力较低,最大膜室压力不能超过250KPa,加上弹簧要抵消绝大部分的压力,余下的输出力就很小了;为了提高输出力,通常的做法是增大尺寸,使得执行机构的尺寸和重量变得很大,另一方面,工厂的气源通常是500~700KPa,它只用到了250KPa,气压没充分利用。
3气动薄膜调节阀的组成
气动薄膜调节阀按其结构和用途的不同种类很多,高压氧能大多选用正作用、直通、单座等百分比调节阀,其标准代号为ZMAP,主要由气室、薄膜、推力盘、弹簧、推杆、调节螺母。
阀位标尺、阀杆、阀芯、阀座、填料函、阀体、阀盖和支架等组成。
气动薄膜调节阀的执行机构,工作时接受调节器或计算机的控制信号,用来改变被控介质的流量,使被调参数维持在所要求的范围内,从而达到过程控制的自动化。
图2阀门定位器功能示意图
阀门定位器能够增加执行机构的输出功率,减少调节信号的传递滞后,加快阀杆的移动速度,能提高信号与阀位间的线性度,克服阀杆的摩擦力和消除不平衡力的影响,从而保证调节阀的正确定位。
4气动薄膜调节阀的故障分析
4.1气动薄膜调节阀的常见故障
4.1.1调节阀不动作
当调节阀不动作时,首先用万用表或者劲仪测量从总控室送来的4~20mA的电流信号,看控制信号是否送到现场,再检查气源,看气源开关是否打开,如果气源打开,检查是否有仪表空气。
如果以上正常则检查定位器看定位器是否有气源。
如果定位器无气源可能过滤器堵塞、减压阀故障、管道泄漏或堵塞。
如果定位器有气源无输出,可能是定位器的节流孔堵塞。
如果上述情况都正常则有可能是膜片裂损、膜片漏气,膜片推力减小;阀芯是与阀座或衬套卡死,阀杆弯曲等原因使调节阀不能动作。
当然最基本的一点就是看
4.1.2调节阀动作正常,但不起调节作用
这个故障现象也是比较常见的,造成这一故障的主要原因很可能是阀芯脱落、阀芯与阀座卡死、阀杆弯曲或折断或者阀座阀芯冻结或焦块污物。
在我们甲醇厂变换现场曾经出现过这一问题,经过检查后把调节阀卸掉后发现是阀芯脱落。
当然情况不同出现的问题也不尽相同, 要认真检查解决问题,查出问题的原因。
另外还有一种常见的故障现象就是调节阀动作正常但是在调节的过程中开关不到位,以我们甲醇厂所使用的KOSO气动阀为例,当全开或者全关及开到一半时均不到位,这种现象应该从定位器方面查找原因,一般是打开定位器调节定位器内的手轮就可以调整过来。
4.1.3调节阀不稳定或产生振荡
首先检查气源压力和信号是否稳定,如果是气源压力不够,则可能是压缩机容量太小或者是减压阀故障。
如果是信号压力不稳定,则可能是控制系统的时间常数(T=RC)不适当或者调节器输出不稳定。
如果气源压力稳定和信号压力都稳定,但调节阀的动作仍不稳定,则可能是节阀径选择过大,经常在小开度下工作或单座阀介质在阀内流动方向与关闭方向相同。
调节阀振荡的主要原因有以下几个方面
⑴调节阀在任何开度下都振动:
①支撑不稳;
②附近有振动源;
③阀芯与衬套磨损严重。
⑵调节阀在接近全闭位置时振动:
①调节阀选大了,常在小开度下使用;
②单座阀介质流向与关闭方向相反。
⑶在阀芯与补套严重磨损,也可使调节阀在任何开度都发生振荡。
4.1.4调节阀泄漏量大
⑴阀全关时泄漏量大。
阀芯与阀座腐蚀、磨损而造成,有时也可能因阀体内有异物、阀芯被垫住关不严,造成泄漏量大。
⑵阀达不到全闭位置。
①介质压差太大,执行机构刚性小,阀关不严;
②阀内有异物;
③衬套烧结。
另外,阀门定位器和电器转换期是调节阀的辅助装置,它们接受调节器的输人信号,然后以它自己输出信号去控制调节阀,特别是阀门定位器,与气动阀配套使用构成一闭环控制回路,用以提高调节阀控制精度。
克服填料函与阀杆的摩擦力,提高阀门动作速度,可实现分段控制改变调节阀的流量特性。
因此,要想取得理想的调节效果,必须使调节阀与定位器配合好,应用阀门定位器以提高调节阀的定位精度及工作可靠性,确保调节质量。
4.1.5故障判断与解决措施流程框图
图3故障判断与解决措施流程图
图3为故障判断与解决措施流程框图,这个框图是对以上故障分析的一个大致的总结,按此图的步骤即可顺利简明地解决上述两类故障。
关于气动薄膜调节阀的的故障分析列举了几点主要的故障现象,当然在我们的实际工作中还会遇到许多各种各样的故障现象,这就要求我们在工作中认真的分析和总结。
4.2建立调节阀的预检修机制
在日常的生产过程中,对调节阀的维护仅局限于对阀的故障处理,很少进行定期调校与定期检修,在企业的计量管理规程中对此也没有严格要求,事实上,阀的故障源于若干不稳定因素的积累,积累到一定程度就形成故障,因此,在阀的故障形成之前就把这些不稳定因素排除在萌芽状态,不仅可以延长阀的使用寿命,还可以避免因阀的故障给生产带来的严重影响。
这就需要建立阀的预检修机制或者说是定期检修机制,建立预检修机制以后,可以有充足的时间准备好备品、备件,并可根据阀的使用状况对阀进行全面的维护保养,从而提高阀的使用性能及使用寿命。
通过预检修机制的建立,不仅可以增加调节阀的使用寿命,减少调节阀故障,降低仪表故障率,还可对稳定企业生产,降低成本,提高效益起到积极的促进作用,同时还可以优化工艺操作,保证生产装置的长周期稳定运行。
5结束语
气动薄膜调节阀是我们化工企业广泛使用的仪表之一。
它准确正常地工作对保证工艺装置的正常运行和安全生产有着重要的意义。
因此加强气动调节阀的维修是必要的。
通过以上对气动薄膜调节阀一些介绍和故障分析,在以后的工作中对减少调节阀故障,降低仪表故障率,对稳定企业生产,降低成本,提高效益起到积极的促进作用,同时还可以优化工艺操作,保证生产装置的长周期稳定运行。
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