氣動調節閥是工業過程控制儀表之一,廣泛應用于石油、化工、電力、冶金等工業企業。
在化工生產中,調節閥是調節系統中不可缺少的部分。它是工業自動化系統的重要組成部分,就像生產過程自動化的手和腳。
1. 工作原理
氣動控制閥以壓縮空氣為動力源,氣缸為執行機構,采用電動閥門定位器、轉換器、電磁閥、自動控制系統的控制信號完成對管道介質:流量、壓力、溫度等工藝參數的調節。
氣動控制閥具有控制簡單、響應快、本質安全、無需額外的防爆措施等特點。
1. 氣動控制閥的工作原理
氣動調節閥通常由氣動執行機構和控制閥連接、安裝調試而成。氣動執行機構可分為單作用式和雙作用式。單作用執行機構有復位彈簧,而雙作用執行機構沒有復位彈簧。
其中,單作用執行機構在失去原點或突然失效時,可自動恢復到閥門初始設定的開啟或關閉狀態。
2. 氣動調節閥動作方式
氣開式(常閉式)是指當膜頭上的氣壓增大時,閥門向增大開度方向運動。當達到輸入空氣壓力的上限時,閥門處于全開狀態。
反之,當空氣壓力降低時,閥門向關閉方向移動,當沒有輸入空氣時,閥門完全關閉。谷通常我們把空氣開啟控制閥稱為故障關閉閥。
閉氣式(常開式)的動作方向與開氣式正好相反。當空氣壓力增大時,閥門向關閉方向移動;當空氣壓力降低或不降低時,閥門向開啟方向移動或全開。通常我們把空氣關閉控制閥稱為故障開啟閥。
開氣和關氣的選擇是工藝生產安全的基礎。氣源切斷時,調節閥處于關閉位置或開啟位置都是安全的。
3.閥門定位器
閥門定位器是控制閥的主要附件。與氣動控制閥配合使用。它接收調節閥的輸出信號,然后利用其輸出信號控制氣動控制閥。當控制閥動作時,閥桿的位移通過機械裝置反饋到閥門定位器,閥門位置狀態通過電信號傳送到上部系統。
閥門定位器根據其結構和工作原理可分為氣動閥門定位器、電動氣動閥門定位器和智能閥門定位器。
閥門定位器可以增加調節閥的輸出功率,減少調節信號的傳輸滯后,加快閥桿的運動速度,提高閥桿的線性度,克服閥桿的摩擦力,消除不平衡力的影響,從而確保調節閥的正確定位。
二、氣動調節閥的安裝原理
1. 氣動調節閥的安裝位置須離地面有一定的高度,閥門的上下須有一定的空間,以便于閥門的拆卸和維修。
對于配備氣動閥門定位器和手輪的調節閥,須保證操作、觀察和調整方便。
2. 調節閥應安裝在水平管道上,并與管道上下垂直。一般應在閥下支撐,以保證穩定性和可靠性。
特殊場合,調節閥需要水平安裝在垂直管道上時,還應支撐調節閥(小口徑調節閥除外)。安裝時,避免給調節閥增加額外的應力)。
3.調節閥的工作環境溫度應(-30~+60)相對濕度不大于95% 95%,相對濕度不大于95%。
4. 調節閥的前后位置應設有直管段,長度不小于管徑(10D)的10倍,以避免調節閥的直管段過短而影響流量特性。
5. 當調節閥口徑與工藝管道口徑不同時,應采用減速器進行連接。安裝小口徑調節閥時,可采用螺紋連接。閥體上的流體方向箭頭應與流體方向一致。
6. 建立一個旁通管。目的是方便切換或手動操作,無需停機即可對調節閥進行檢修。
7. 調節閥安裝前,要清除管路中的異物,如污垢、焊渣等。
三、常見故障及處理
1. 控制閥不工作
首先確認氣源壓力是否正常,查找氣源故障。氣源壓力正常,判斷定位器放大器或電/氣轉換器是否有輸出。
如果沒有輸出,放大器的恒孔堵塞,或者壓縮空氣中的水分在放大器的球閥處積累。用小鋼絲疏通恒孔,清除污物或清潔氣源。
如上述情況正常,有信號但無動作,執行機構故障,閥桿彎曲,或閥芯卡死。在這種情況下,須拆卸閥門進行進一步檢查。
2. 調節閥卡住了
如果閥桿往復行程緩慢,可能是閥體內有粘性物質、結焦堵塞或填料過緊,或PTFE填料老化,閥桿彎曲劃傷。
調節閥卡死故障多發生在系統新投入運行和檢修初期。由于管道內的焊渣、鐵銹等,使節流閥和導流件堵塞,使介質流動不良,或調節閥維修時填料過多。如果太緊,摩擦會增加,導致小信號不動,大信號動作過度的現象。
在這種情況下,可以快速開啟和關閉輔助管路或調節閥,讓被偷物品被輔助管路或調節閥上的介質沖刷掉。另外,可以用管鉗夾住閥桿,當施加信號壓力時,閥桿可以雙向用力旋轉,使閥芯閃過卡芯。
如果解決不了問題,可以通過增加氣源壓力,增加驅動功率進行多次上下移動來解決問題。若仍不能移動,則需拆卸控制閥。當然,這項工作需要較強的專業技能,須在專業技術人員的協助下完成,否則后果會更加嚴重。
3.閥門泄漏
調節閥泄漏一般包括調節閥內部泄漏、填料泄漏、閥芯和閥座變形引起的泄漏,下面分別進行分析。
(1)閥門內部泄漏
閥桿的長度不合適,風洞閥的閥桿太長,和向上(或向下)閥桿的距離不夠,導致閥芯和閥座之間的差距和不充分的接觸,導致松弛和內部泄漏。
同樣,空氣關閉閥的閥桿過短,也會造成閥芯與閥座之間的間隙,不能充分接觸,造成關閉松,內漏。
解決方法:縮短(或延長)調節閥的閥桿,使調節閥的長度合適,使其不再泄漏。
(2)包裝泄漏
填料裝入填料函后,軸向壓力通過壓蓋施加于填料函上。由于填料的塑性變形,產生徑向力,與閥桿緊密接觸,但這種接觸不是很均勻,有的部位接觸松散,有的部位接觸緊密,有的部位甚至根本不接觸。
調節閥在使用過程中,閥桿與填料之間存在相對運動,這種運動稱為軸向運動。在使用過程中,隨著流體介質的高溫、高壓和強滲透性的影響,調節閥的填料函也是出現泄漏現象的一部分。
填料泄漏的主要原因是界面泄漏。對于紡織包裝,也會有泄漏(壓力介質沿包裝纖維之間的微小縫隙向外泄漏)。
閥桿與填料之間的界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰減和填料本身的老化造成的。此時,壓力介質將沿著填料與閥桿之間的接觸間隙向外泄漏。
為使填料易于安裝,將填料函頂部倒角,并在填料函底部放置有小間隙的耐腐蝕金屬保護環。注意,保護環和填料之間的接觸面不能傾斜,以防止填料受到介質的壓力。推出。
選擇柔性石墨為填料由于其良好的密封性,低摩擦,小的變化在長期使用,磨損小,維修方便,和摩擦力壓蓋螺栓后,耐壓性和耐熱性良好的性能,而不是由內部介質腐蝕,與閥桿和填料函接觸的金屬不會發生點蝕或腐蝕。
這樣有效地保護了閥桿填料函的密封,保證了填料函密封的可靠性,大大提高了使用壽命。
4. 振蕩
調節閥的彈簧剛度不足,調節閥的輸出信號不穩定且變化劇烈,容易引起調節閥振蕩。另外,所選閥門的頻率與系統頻率相同或管道或底座振動劇烈,使調節閥振動。
選擇不當,調節閥在小開度工作時,流動阻力、流量、壓力變化劇烈。當超過閥的剛度時,閥的穩定性變差,嚴重時閥會振蕩。
對于較小的振動,可以提高剛度來消除它們,如使用大剛度彈簧調節閥和活塞作動器結構。
管道與基座振動劇烈,增設支座可消除振動干擾。當閥的頻率與系統的頻率相同時,更換結構不同的調節閥。
在小開口工作而產生的振蕩是由于選擇不當造成的。具體是由于該閥的流量C值過大,須重新選型。選擇較小的流量C值或采用分程控制或采用子母閥,克服了調節閥開度小引起的振蕩。