控制阀选型常见的故障分析及解决方法 控制阀工作原理

控制阀在炼油及化工行业应用广泛,是生産过程中用来控制流体流量、压力和液位的一种常用的调节设备。在控 制阀的应用中,计算和选型是前提,安装和调试是关键,使用和维护是目的。控制阀如果选型不当,安装不当或者调 试不好,就起不到调节作用。因此熟悉掌握控制阀工作原理和维修技能相当重要。

控制阀原理

气动控制阀以压缩空气爲动力源,通过气缸、薄膜爲执行机构,并借助电气阀门定位器、转换器、电磁阀,保位 阀等附件,实现开关量或者连续调节,接收DCS的控制信号来调节介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。气动阀 主要分爲气开型和气关型两种,特点是控制简单、反应快速、本质安全、不需要采用防爆措施。

控制阀故障形式及原因

气动控制阀故障形式主要爲:内漏阀门不动作、开度波动较大、出现卡塞现象、动作正常但流量未变化。原因主 要有:阀体故障、气缸故障、定位器故障、DCS故障、控制电缆故障、维修保养不到位、阀门品质问题、选型或者设 计原因、气动元件故障。

    01、阀体故障及对策

    常见故障

    1)蝶阀金属阀座损坏导緻阀体被卡住;蝶阀固定插销脱落或者半球阀阀芯与阀杆连接螺栓 滑丝,主要表现爲阀轴看起来已经动作但实际阀芯并未动作

    2)球阀阀体内部磨损导緻阀门容易被卡或者阀门动作迟缓;球阀软密封垫圈损坏导緻阀门 内漏或者被卡。

    3)半球阀阀轴轴套损坏导緻阀门动作困难。

    4)蒸汽阀阀杆密封因高温老化导緻蒸汽洩漏;蒸汽阀消音闆脱落,导緻阀门经常被卡住而 且管道噪音异常大。

    5)阀杆内部磨损或者腐蚀导緻阀门内漏;阀杆填料处密封件损坏而洩漏。

    原因对策

    1)阀芯阀座洩漏的産生原因爲阀芯阀座表面磨损或者被腐蚀,执行机构作用力太小,阀座 螺纹被磨损而松动。故障处理方式:改善研磨结合面,调整执行机构和阀杆的连接,拧紧螺栓或者更换阀芯阀座。

    2)阀座环与阀体之间洩漏的産生原因爲拧紧力矩太小,阀体表面光洁度差,垫片不合适, 阀体有小孔或者有毛刺。故障处理方式:加大拧力,重新清洗和处理阀体,更换合适的垫片,重新将阀体焊接处理。

    3)填料洩漏的産生原因爲阀杆光洁度不好或者産生弯曲,填料盖没有压紧或者填料类型不合理,填料层堆得太高, 填料出现腐蚀坑或者填料盖变形损坏。故障处理方式:磨光阀杆并压直,重新拧紧或更换填料;安装间隔环,减少高 度,改爲性能好的填料,修理更换压盖及相关的法兰螺栓等。

    4)阀杆及阀振动而导緻阀杆连接处脱开或者折断,産生原因爲力矩太大,销子连接不合适。故障处理方式:改用阀 芯阀杆整体件或者焊接阀芯,将连接件连接牢固,消除振动因数。阀振动的産生原因爲密封填料洩漏,旁路未调好, 定位器增益太高,支撑不好有振动源。故障处理方式:润滑填料并调整,重新调整旁路,选用低增益型定位器,将阀 固定牢固避开振动源。

    02、气缸故障原因及对策

    常见故障

    1)执行机构限位螺栓脱落导緻气缸漏气,引起阀门不能动作或者动作迟缓,达不到预定开 度。

    2)气缸O形密封环损坏导緻漏气,引起阀门动作困难或者不能动作。

    3)气缸活塞变形导緻摩擦力增大,气缸螺栓松动引起气缸漏气,从而引起阀门动作困难。

    4)气缸带动阀体动作的联动机构松脱或者生鏽导緻阀门动作困难。

    5)气缸容量偏小或者气缸弹簧故障导緻阀门动作困难。

    原因对策

    1)活塞密封处洩漏的産生原因爲气缸光洁度太差;活塞环装配密封性不够,密封环使用温 度过高,密封件使用时间太长损坏。故障处理方式:研磨气缸并重新调整气缸限位螺栓,根据使用温度重新选择密封 环,更换时应正确安装。

    2)气缸限位螺栓松动的处理方式:重新将螺栓拧紧。

    3)活塞摩擦力大的处理方式:重新涂润滑油,重新清洗及研磨气缸和活塞。

    4)阀门动作困难不能达到固定行程,执行机构弹簧定值不够或者弹簧损坏,限位块位置不 准。处理方式:校准、重调、更换弹簧。

    03、定位器故障原因及对策

    常见故障

    1)定位器电路闆故障引起阀门动作不正常。

    2)小滑阀损坏或者有磨损引起阀门动作异常,原因爲仪表空气洁淨度不高,或者有髒物进 入定位器内部导緻小滑阀磨损从而引起阀门动作异常。

    3)定位器比例阀损坏引起阀门动作异常。

    4)滑动变阻器损坏导緻阀门定位不准,引起阀门动作出现异常,主要原因爲环境温度过高 且有水等其他液体进入导緻变阻器损坏。

    5)定位器气源接口的O形密封环断裂,导緻断裂的O形密封环卡住小滑阀阀杆,使之不能动 作。

    6)定位器葛兰头处密封性不好,导緻定位器电路闆进水损坏。

    7)因管道振动过大,周围环境温度过高,湿度过大,引起电路闆出现故障。

    原因对策

    1)葛兰头处密封问题导緻定位器进水引起电路闆损坏。故障处理方式:提高葛兰头密封性 ,从而避免定位器内部进水导緻电路闆损坏。

    2)因仪表空气湿度大且灰尘较多,导緻小滑阀进入髒物而引起小滑阀磨损,从而使阀门动 作不正常。故障处理方式:增加空气过滤器以改善仪表空气质量。

    3)因周边温度过高、湿度过大、振动过大导緻滑动变阻器及电路闆频繁损坏。故障处理方 式:将电路闆和小滑阀及滑动变阻器分离,做成分离式阀门定位器。

    4)因定位器O形密封环经常断裂,导緻小滑阀阀杆被卡住,主要原因爲气源压力过大,正 常情况应爲0.5MPa左右,高于0.5MPa时会导緻密封圈老化加快,容易损坏。故障处理方式:使气源压力保持在0.4MPa 左右,另外需提供质量更好的密封圈。

    04、工艺及设计引起的故障及对策

    常见故障

    1)工艺参数改变导緻管道压差过大等原因引起的阀门不能动作。

    2)因介质原因导緻阀体结垢,引起阀门动作异常。

    3)因管道堵塞引起的阀门不能正常动作。

    4)因设计选型原因,执行机构偏小,力矩不够,阀门不能正常动作,阀体材质不合适,导 緻阀体损坏。

    原因对策

    1)压差过大导緻控制阀不能正常开啓。处理方式:在控制阀前后加装1台旁通阀。

    2)因工艺原因阀体结垢而导緻控制阀不能正常开啓。处理方式:增加冲洗水管,另外定期 拆开阀门清洗阀体,必要时打磨阀芯。

    3)管道堵塞导緻控制阀不能动作。处理方式:优化操作方式,尽量不使管道堵塞,另外拆 开管道冲洗阀门。

    4)关于设计选型问题。处理方式:在设计阶段尽量优化各种工艺参数,保证选型时不会因 爲工艺参数不准导緻选型出现问题。

    05、DCS原因引起的故障及对策

    常见故障

    1)I/O卡件损坏没有信号输出导緻控制阀不能动作。

    2)DCS输出信号不稳定,导緻控制阀开度波动,使控制阀动作不正常。

    3)控制电缆损坏或者绝缘不好、接线松动导緻信号不正常从而引起控制阀动作不正常。

    4)由于保养不到位导緻定位器进水,气缸腐蚀漏气,气源管卡套脱落漏气等原因引起控制 阀动作不正常。

    5)由于巡查不细緻,隐患未及时发现导緻进一步扩大,最终引起控制阀动作异常。

    原因对策

    日常应做好维修保养和巡检工作,发现隐患及时处理;当控制阀开度出现波动时及时检查 PID参数设置是否正确并及时调整参数。

    06、气动元件损坏导緻的故障及对策

    常见故障

    1)气源软管老化破损或者不鏽钢气源管漏气导緻气源压力偏低,使控制阀动作出现异常。

    2)空气过滤器断裂或者过滤器滤芯过髒导緻控制阀动作出现异常。

    3)气源压力偏低或者气源未开导緻控制阀动作出现异常。

    原因对策

    1)更换质量更好的气源软管或者空气过滤器;定期巡检,发现气源软管或者空气过滤器有 破损漏气迹象时,或者滤芯过髒需找机会尽快更换。

    2)调整气源压力满足气动阀门最小气源压力要求。