調(diào)節閥自動化調節係統中的實際應用
一、調節閥自動化調節(jiē)係統中的實際應用:
在生產(chǎn)過程自動化調(diào)節係統(tǒng)中,調節(jiē)閥是一個重(chóng)要(yào)的、必不可少的環節,被稱之為生產過程自動化的“手腳”,是自動控製係統的終端控製元件之一。
調節閥流路簡(jiǎn)單、阻力小,一般情況下適用於正向使用(yòng)(安裝)。然(rán)而(ér)在高壓降場(chǎng)合調節(jiē)閥反向使用,以改善(shàn)不平衡力和減少對閥芯的損傷,同時也有利於介質的流動(dòng)、避免調節閥結焦和堵塞。調節閥在反向使用時,特別應該避免長時期小開度開啟的情況,以防引起強烈振蕩而損壞閥(fá)芯。特(tè)別(bié)在化工裝置試生產階段,由於試生產(chǎn)時負荷較低、設計工藝條件不可能很(hěn)快達到要求,反向使用的調節閥應盡可能避免較長時(shí)間的小開度開啟狀況,以防調節閥損(sǔn)壞。
調(diào)節閥是由執行機構和閥兩部分組成。從水力學觀(guān)點(diǎn)來看,調節閥是一個局部阻力可以變化的節流元件,調節閥是按照輸入信號通過改變行(háng)程來改(gǎi)變阻力係數,從而(ér)達到調節流(liú)量的目的(de)。
二、結構(gòu)與使用:
1、調節閥的結(jié)構(gòu)
調節閥除(chú)閥體為角型外,其他結構(gòu)均和(hé)單座閥相似(sì),其特點決定了它的流路簡單,阻力小,特別有(yǒu)利於高壓降、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質流體的調節。它可以避免結焦,粘結和堵塞等(děng)現象發生,也(yě)便於清洗(xǐ)和自淨。
2、調節閥正(zhèng)、反向使用比較
一般情況下,調節閥均采用(yòng)正向安裝,即(jí)底進(jìn)側出。隻有(yǒu)在高(gāo)壓差場合和高粘度、易結焦(jiāo)、含懸浮顆粒物介質的情況下,才推薦反向安裝,即物料側進(jìn)底出。調節閥反向使用的目的是為了(le)改善不平衡力和減少對閥芯的磨損,同時也有(yǒu)利於高(gāo)粘度(dù)、易結焦和含懸浮顆粒物介質的流動,避免結焦和堵塞。
三、反向使用剖析:
調節閥在高壓降的工藝條件下,推薦反向使用。在試車時,調節閥產生強烈振蕩,且發出刺耳的噪聲,試車4h後(hòu)閥芯就斷裂了。但此並非質量問題,而是由於使用不合理所(suǒ)致。下麵就(jiù)其斷(duàn)裂原因進行分析(xī)。
除(chú)了蝶閥(fá)和隔膜閥在結構上完(wán)全對稱外,所(suǒ)有其他結構的調(diào)節閥(fá)都是不(bú)對稱的。當調節閥改變流動方向時,由(yóu)於流路的變化會引起)值變化。各類調節閥的正常流向均為使閥芯打(dǎ)開的(de)方向(正向使(shǐ)用),生產廠也隻提供(gòng)正常流向時的流通能力)值和流量特性。當調節閥反向使用時,既流體沿著使閥芯關閉的方(fāng)向流動時,調節閥的流通能力會增大。水(shuǐ)聯動試車時,模擬工藝(yì)條件不可能很快達(dá)到正常狀態,調節閥在較(jiào)長時間內處於小開(kāi)度狀態下使用,由於不平衡力的作用,會出現嚴重的不穩定。所以調節閥會產生強烈的震蕩並發出刺耳的噪聲,因(yīn)而導致閥芯很快斷裂(liè)。而在正常工(gōng)藝條件下,調節閥的開度是適中的,即使小開度也是短暫的,所以調節閥可正常安全使用。
結論(lùn):
一般情況下(xià),調節閥均不推薦(jiàn)反向使(shǐ)用,隻有(yǒu)在高壓差、高粘度、易結焦(jiāo)和含懸浮顆粒介質才推(tuī)薦反向使用。反向使用時,應避免長期小開度情況下運行,尤其在試車時更應(yīng)注意。
影響調節閥正常運(yùn)行的因素及對策:
1、前言(yán)
在自動化程度較高的化(huà)工控(kòng)製係(xì)統,調節閥(fá)作為自動調節係統的終端執行裝置,接受控製信號實現對化工流程的(de)調節。它(tā)的(de)動作靈敏(mǐn)度直接關係著(zhe)調節係統(tǒng)的質量。據現場實際(jì)統計有70%左(zuǒ)右的故障出自調節閥。因此在日常維護中總結分析影響調節閥安全運(yùn)行的因素及其對策。
2、卡堵
調節閥經常出現的問題是卡(kǎ)堵,出現在新投運係統和(hé)大修投運初期,由於(yú)管道內焊渣、鐵鏽等(děng)在節流口、導向部位造成堵塞使介質流通不暢,或調節閥檢(jiǎn)修(xiū)中填料過緊(jǐn),造成摩擦力增大,導致小信號不動作大信號動作過頭的(de)現象。
故障處理:可迅速開、關副線或調節閥,讓髒物從副線或調節(jiē)閥處被介質衝跑。另一辦法用管鉗夾緊閥杆,在(zài)外(wài)加信號壓力情況下,正反用(yòng)力旋(xuán)動(dòng)閥杆,讓閥芯(xīn)閃過卡處。若(ruò)不能則增加氣源壓力增加驅(qū)動功率反複上下移(yí)動幾次,即可解決問題。如若仍不動作,則需解體處理。
3、泄漏
3.1閥內漏,閥杆長短不適。氣開閥,閥杆太長閥杆向上的(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,導致關不嚴而(ér)內漏。同樣氣關閥閥杆太(tài)短(duǎn),導致閥芯和閥座之間有空隙,不能充分接觸,導致關不嚴而內漏。
解決辦法:應縮短(或延(yán)長)調節(jiē)閥閥杆使調節閥長度合適(shì),使其不再內(nèi)漏。
3.2填料(liào)泄漏。填料裝入填(tián)料函以(yǐ)後,經壓蓋對其施加軸向壓力。由(yóu)於填料的塑性,使其產生徑(jìng)向(xiàng)力,並與閥(fá)杆緊(jǐn)密接觸(chù),但這種接觸是並不(bú)是非常均勻的。有些部位接觸的鬆,有些部位(wèi)接觸(chù)的緊,甚至有些部位沒(méi)有接觸上。調節閥在使(shǐ)用過程中,閥杆(gǎn)同填料之間存在著相對(duì)運(yùn)動,這個運動叫軸向運動。在使用過程中,隨著高溫、高(gāo)壓和(hé)滲透性強的(de)流體介質的影響,調節閥填料函也是發生泄漏現象較多的部位(wèi)。造成(chéng)填料泄漏的(de)主要原因是界麵泄漏,對(duì)於紡織填料還會出現(xiàn)滲漏(壓力介質沿著填料纖維之間(jiān)的微小縫隙(xì)向外泄漏(lòu))。閥杆與填料間的界麵泄漏是由於填料接觸壓力的逐漸衰減,填料自身老化等原因引(yǐn)起(qǐ)的,這時壓力介質就會沿著填料與閥杆之間的(de)接觸(chù)間隙向外泄漏。
解決對策: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衝蝕的(de)間隙較小的金屬保護環(與填料的接觸麵(miàn)不能(néng)為斜麵),以防止填料被介質壓力(lì)推出。填料函各部與填料接觸部分的金屬表麵(miàn)要精加工,以提高表麵光潔度,減少填料磨損。填料選用柔性石墨,因其具有氣密性好,摩擦(cā)力小,長期使用後變化小,磨損的(de)燒損小,維修容易,壓(yā)蓋螺栓重新擰緊後摩擦力不發生變化,耐壓性和耐熱性良好(hǎo),不受內部(bù)介(jiè)質的侵(qīn)蝕,與閥杆和填料函內部接觸的金屬不發生點蝕或腐(fǔ)蝕。這樣(yàng),有效地保護了閥(fá)杆填(tián)料函的密(mì)封,保證了填料的密封的可靠性和長期性。
3.3閥芯、閥座變形(xíng)泄漏。芯(xīn)、閥座泄漏的主要原因是由於調節閥生產過程中的鑄造(zào)或鍛造缺陷(xiàn)可導致(zhì)腐蝕的加強。而腐(fǔ)蝕介質的通過,流體介質的衝刷也可造成調節閥的泄漏。腐蝕主要以侵蝕或氣蝕的形式存在。當腐蝕性介質在通過調(diào)節閥時(shí),便會產生對閥芯、閥座材料的(de)侵蝕和衝(chōng)擊使閥芯(xīn)、閥座成橢圓形或其他形狀,隨著時間的推移,導致閥芯、閥座不配套,存在間隙,關不嚴發生泄漏。
解決方法:關鍵(jiàn)把好閥芯、閥座的材質(zhì)的選型關、質量關。選擇耐腐蝕(shí)材料,對麻(má)點、沙眼等缺陷的產(chǎn)品(pǐn)堅(jiān)決剔除(chú)。若閥芯(xīn)、閥座變形(xíng)不太嚴重,可經過細砂紙研磨,消除痕跡,提高密封光(guāng)潔度,以提高密封性能。若損(sǔn)壞嚴重,則應重新更換新閥(fá)。
4、振蕩
調節(jiē)閥的彈簧剛度不足,調節閥輸出信號不穩(wěn)定而急劇變動易引(yǐn)起(qǐ)調(diào)節閥振蕩(dàng)。還有說選閥的頻率(lǜ)與係(xì)統頻率(lǜ)相同或管道、基(jī)座劇烈振動,使調節閥隨之振動。選型不當(dāng),調節閥工作在小開度存在著急劇的流阻、流速、壓(yā)力的變化(huà),當超(chāo)過閥剛度,穩定性變差,嚴(yán)重時產生振蕩。
解決對策:由於產生振蕩的原因是多(duō)方(fāng)麵(miàn)的,因此具體問題具體分析。對振動輕(qīng)微(wēi)的(de)振動,可增加剛度來消除。如選用大剛度彈簧,改用活塞執行結(jié)構。管道、基座(zuò)劇烈震動通過增加支撐消除(chú)振(zhèn)動幹擾;選閥的頻率與係統頻率相同,則更換不同結構(gòu)的閥;工作在小(xiǎo)開度造成的振蕩,則是選型不(bú)當流通能力C值選大,必須重新(xīn)選型(xíng)流通能力C值較小的或采用分程控製或子母閥以克服調節閥工(gōng)作在小開度。
5、閥門定位器故障
5-1、普通定位器采用機械式力平(píng)衡原理工作,即噴嘴擋板技術,主要存在以(yǐ)下故障類型:
5-1-1、因采用機械式力平衡原理工作,其可動(dòng)部件較多,容(róng)易受溫度,振動(dòng)的影響,造(zào)成調節(jiē)閥的波動;
5-2-2、采(cǎi)用噴嘴擋板技術,由於(yú)噴嘴孔很小,易被灰塵或(huò)不幹淨的氣源堵住,是定位器不能正常工作;
5-3-3、采用力的平衡原理,彈簧的彈性係數在惡劣現場下發生改變,造成(chéng)調節閥非線性導(dǎo)致控製質量下降。
5-2、智能定位器由微處理器(cpu)、A/D,D/A轉換器及等部件組成,其工作原(yuán)理與普通定位器截然不同。給定(dìng)值和實際值的比較純(chún)是電(diàn)動信號,不再是力平衡。因此能夠克服常(cháng)規定位器的力(lì)平(píng)衡的(de)缺點(diǎn)。但在用於緊急停車(chē)場合時,如緊急切斷閥、緊急放空閥等。這些閥門(mén)要求靜止在某一位置,隻有緊急情況出(chū)現時,才需要可靠地動作。長時間停留在某一位置(zhì)容易使電氣轉換器失控造成小信號不動作的危險(xiǎn)情況。此外用於閥門的位置傳感電位器由於工作在現場,電阻值易發生變(biàn)化造(zào)成小信號不動作(zuò),大信號全開的危險情況。因此為了確保智能定位器的可靠性和可利用性(xìng),必須對(duì)它們進行頻繁的測試。
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