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調(diào)節(jié)閥的維護(hù)和應(yīng)用中技術(shù)問題探討
來源:urbansustrans.cn作者:上海凱利科閥門有限公司 更新時間:2023-03-17 09:03:48

在自動化程度較高的煉油化工控制系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)閥作為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置,接受控制信號實(shí)現(xiàn)對煉油化工流程的調(diào)節(jié)。作為最終控制過程介質(zhì)各項質(zhì)量及安全生產(chǎn)指標(biāo)的調(diào)節(jié)閥,它在穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制、維護(hù)及檢修成本控制等方面都起著舉足輕重的作用。以煉油化工廠為例,隨著裝置高負(fù)荷運(yùn)行,調(diào)節(jié)閥的卡堵、腐蝕、沖刷、磨損、振動、內(nèi)漏等問題不斷發(fā)生,從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進(jìn)而引起工藝系統(tǒng)和裝置的生產(chǎn)效率下降。因此,在原始施工中選擇和安裝好調(diào)節(jié)閥及日后維護(hù)好調(diào)節(jié)閥,使調(diào)節(jié)閥在一個高水平狀態(tài)下運(yùn)行將是一個很關(guān)鍵的問題。結(jié)合實(shí)際工程施工和日常維護(hù)談幾點(diǎn)個人的看法,供大家叁考。

    1調(diào)節(jié)閥的選型和安裝

    選擇調(diào)節(jié)閥時,首先要收集完整的工藝流體的物理特性參數(shù)與調(diào)節(jié)閥的工作條件,主要流體的成份、溫度、密度、粘度、正常流量、最大流量、最小流量、最大流量與最小流量下的進(jìn)出口壓力、最大壓差等。而在技術(shù)方面主要掌握和確定調(diào)節(jié)閥本身的結(jié)構(gòu)、流量特性、額定流量系數(shù)Kv值、口徑大小、工藝允許壓差計算及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇、材料和安裝等方面的內(nèi)容。選擇和安裝調(diào)節(jié)閥時一般應(yīng)遵循的原則有如下幾點(diǎn)。

    1.1調(diào)節(jié)閥的選型

    1.1.1調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式:應(yīng)能滿足介質(zhì)溫度、壓力、流動性、流向、調(diào)節(jié)范圍以及嚴(yán)密性的要求。

    1.1.2調(diào)節(jié)閥的流量特性:應(yīng)能滿足系統(tǒng)特性進(jìn)行合理的補(bǔ)償。

    調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥的相對流量與閥桿相對位移間的關(guān)系,(1)數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:

    Q/Qmax=f(l/L)(1)

    式中Q/Qmax為相對流量,為調(diào)節(jié)閥在某一開度時流量Q與全開流量Qmax之比;l/L為相對位移,調(diào)節(jié)閥在某一開度時閥芯位移l與全開位移L之比。

    選擇的總體原則是調(diào)節(jié)閥的流量特性應(yīng)與調(diào)節(jié)對象特性及調(diào)節(jié)器特性相反,這樣可使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的綜合特性接近于線性。選擇流量特性通常在工藝系統(tǒng)要求下進(jìn)行,但是還要考慮下述實(shí)際情況。

1)直線性流量特性適用范圍:①差壓變化小,幾乎恒定;②工藝流程的主要參數(shù)的變化呈線性;③系統(tǒng)壓力損失大部分分配在調(diào)節(jié)閥上(改變開度,閥上差壓變化相對較小);④外部干擾小,給定值變化小,可調(diào)范圍要求小。

    2)等百分比特性適用范圍:①實(shí)際可調(diào)范圍大;②開度變化,閥上差壓變化相對較大;③管道系統(tǒng)壓力損失大;④工藝系統(tǒng)負(fù)荷大幅度波動;⑤調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下運(yùn)行。

    3)除了以上兩種常用的流量特性之外,還有拋物線特性和快開特性等其他流量特性的調(diào)節(jié)閥。

    1.1.3調(diào)節(jié)閥的口徑:應(yīng)能滿足工藝上對流量的要求。

    根據(jù)已知的流體條件,計算出必要的Kv值,選取合適的調(diào)節(jié)閥口徑。

    1.1.4調(diào)節(jié)閥的材料:應(yīng)能滿足介質(zhì)的溫度、壓力、壓差、腐蝕性的要求。

    (1)流體的壓力和溫度對材料的影響。

    (2)流體腐蝕性對材料的影響。

    (3)流體的空化現(xiàn)象或泥漿流體對材料的影響。

    (4)從結(jié)構(gòu)上考慮,材料組配是否有問題。

    1.1.5調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力:應(yīng)能滿足現(xiàn)場使用壓差的要求,其剛度應(yīng)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求;開關(guān)型式應(yīng)滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。

    1.1.6調(diào)節(jié)閥在選擇時,同時要考慮在特殊情況下,通過閥門定位器、電磁閥、限位開關(guān)等輔助裝置使閥門應(yīng)滿足運(yùn)作時間、分程控制等要求。

    1.2調(diào)節(jié)閥的安裝

    1.2.1在新安裝的調(diào)節(jié)閥投運(yùn)和大修投運(yùn)初期,要注意工藝管道吹掃時采取隔離或拆除措施,以防止由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢,調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊,造成摩擦力增大,導(dǎo)致小信號不動作大信號動作過頭的現(xiàn)象。

1.2.2在安裝調(diào)節(jié)閥時要注意調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān),以防止由于閥桿長短不適,造成閥內(nèi)漏。氣開閥閥桿太長和氣關(guān)閥閥桿太短,容易造成閥芯和閥座之間有空隙,不能充分接觸,導(dǎo)致關(guān)不嚴(yán)而內(nèi)漏。

    1.2.3為防止氣蝕,在原始選型和安裝時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

    (1)盡量將調(diào)節(jié)閥安裝在系統(tǒng)的最低位置處,這樣可以相對提高調(diào)節(jié)閥入口P1和出口P2的壓力。

    (2)在調(diào)節(jié)閥的上游或下游安裝一個截止閥或者節(jié)流孔板來改變調(diào)節(jié)閥原有的安裝壓降特性(這種方法一般對于小流量情況比較有效)。

    (3)用專門的反氣蝕內(nèi)件也可以有效地防止閃蒸或氣蝕,它可以改變流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流速變化,從而增加了內(nèi)部壓力。

    (4)盡量選用材質(zhì)較硬的調(diào)節(jié)閥,因?yàn)樵诎l(fā)生氣蝕時,對于這樣的調(diào)節(jié)閥,它有一定的抗沖蝕性和耐磨性,可以在一定的條件下讓氣蝕存在,并且不會損壞調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件。相反,對于軟性材質(zhì)的調(diào)節(jié)閥,由于它的抗沖蝕性和耐磨性較差,當(dāng)發(fā)生氣蝕時,調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部構(gòu)件很快就會被磨損,因而無法在有氣蝕的情況下正常工作。

    1.2.4調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)直立安裝,如需傾斜則應(yīng)加以支撐。

    1.2.5介質(zhì)流向必須與閥體箭頭一致。

    1.2.6調(diào)節(jié)閥的安裝位置應(yīng)便于觀察、操作和維護(hù)。

    1.2.7執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號管營有足夠的伸縮余度,不應(yīng)妨礙執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。

    2影響調(diào)節(jié)閥安全運(yùn)行的因素及對策

    2.1調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏

    2.1.1閥內(nèi)漏,閥桿長短不適。

閥內(nèi)漏的原因:氣開閥,閥桿太長和氣關(guān)閥閥桿太短,閥桿向上的(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(dǎo)致關(guān)不嚴(yán)而內(nèi)漏。

    解決對策:應(yīng)縮短(或延長)調(diào)節(jié)閥閥桿使閥桿長度合適,使其不再內(nèi)漏。

    (1)填料泄漏

    填料泄漏的原因:①填料裝入填料函以后,經(jīng)壓蓋對其施加軸向壓力。由于填料的塑性,使其產(chǎn)生徑向力,并與閥桿緊密接觸,但這種接觸并不是非常均勻的。有些部位接觸的松,有些部位接觸的緊,甚至有些部位沒有接觸上;②調(diào)節(jié)閥在使用過程中,閥桿同填料之間存在著相對運(yùn)動,隨著高溫、高壓和滲透性強(qiáng)的流體介質(zhì)的影響,調(diào)節(jié)閥填料函也是發(fā)生泄漏現(xiàn)象較多的部位;③造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏,對于紡織填料還會出現(xiàn)滲漏(壓力介質(zhì)沿著填料纖維之間的微小縫隙向外泄漏);④閥桿與填料間的界面泄漏是由于填料接觸壓力的逐漸衰減,填料自身老化等原因引起的,這時壓力介質(zhì)就會沿著填料與閥桿之間的接觸間隙向外泄漏。

    解決對策:①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沖蝕的間隙較小的金屬保護(hù)環(huán)(與填料的接觸面不能為斜面),以防止填料被介質(zhì)壓力推出;②填料函各部位與填料接觸部分的金屬表面要精加工,以提高表面光潔度,減少填料磨損;③填料選用柔性石墨,因其具有氣密性好,摩擦力小,長期使用后變化小,磨損的燒損小,維修容易,壓蓋螺栓重新擰緊后摩擦力不發(fā)生變化的特點(diǎn)。通過以上幾點(diǎn)可保證填料密封的可靠性和長期性。

    (2)調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座變形泄漏

    閥芯、閥座泄漏的主要原因是由于調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)過程中的鑄造或鍛造缺陷可導(dǎo)致腐蝕的加強(qiáng)。而腐蝕介質(zhì)的通過,流體介質(zhì)的沖刷也可造成調(diào)節(jié)閥的泄漏。腐蝕主要以侵蝕或氣蝕的形式存在。當(dāng)腐蝕性介質(zhì)在通過調(diào)節(jié)閥時,便會產(chǎn)生對閥芯、閥座材料的侵蝕和沖擊使閥芯、閥座成橢圓形或其他形狀,隨著時間的推移,導(dǎo)致閥芯、閥座不配套,存在間隙,關(guān)不嚴(yán)發(fā)生泄漏。

    解決對策:關(guān)鍵把好閥芯、閥座的材質(zhì)的選型關(guān)、質(zhì)量關(guān)。選擇耐腐蝕材料,對麻點(diǎn)、沙眼等缺陷的產(chǎn)品堅決剔除。若閥芯、閥座變形不太嚴(yán)重,可經(jīng)過細(xì)砂紙研磨,消除痕跡,提高密封光潔度,以提高密封性能。若損壞嚴(yán)重,則應(yīng)重新更換新閥。

2.2調(diào)節(jié)閥磨損故障

    閥體或閥內(nèi)部件磨蝕。

    磨蝕的主要原因:液體速度太高,液體中有顆??諑Щ蜷W蒸。

    解決對策:增大閥內(nèi)件或閥門尺寸,以降低流體速度;閥體改流向性結(jié)構(gòu),以減少流體的撞擊;閥體、閥內(nèi)件材料增加硬度;改變閥內(nèi)件結(jié)構(gòu),以降低流速;避免空帶作用,改用低壓恢復(fù)閥門;用不銹鋼材料焊接處理。

    2.3振蕩

    振蕩的原因:①調(diào)節(jié)閥的彈簧剛度不足,電動調(diào)節(jié)閥輸出信號不穩(wěn)定而急劇變動易引起調(diào)節(jié)閥振蕩;②管道、基座劇烈振動,使調(diào)節(jié)閥隨之振動;③選型不當(dāng),調(diào)節(jié)閥工作在小開度存在著急劇的流阻、流速、壓力的變化,當(dāng)超過閥剛度,穩(wěn)定性變差,嚴(yán)重時產(chǎn)生振蕩。

    解決對策:由于產(chǎn)生振蕩的原因是多方面的,因此具體問題具體分析。對振動輕微的振動,可增加剛度來消除。①如選用大剛度彈簧,改用活塞執(zhí)行結(jié)構(gòu);②管道、基座劇烈震動通過增加支撐消除振動干擾;③工作在小開度造成的振蕩,則是選型不當(dāng)流通能力Kv值選大,必須重新選型流通能力Kv值較小的或采用分程控制來解決。

    2.4閥門定位器故障

    普通定位器采用機(jī)械式力平衡原理工作,即噴嘴擋板技術(shù),主要存在以下故障類型:

    2.4.1因采用機(jī)械式力平衡原理工作,其可動部件較多,容易受溫度,振動的影響,造成調(diào)節(jié)閥的波動。

    2.4.2采用噴嘴擋板技術(shù),由于噴嘴孔很小,易被灰塵或不干凈的氣源堵住,定位器不能正常工作。

    2.4.3采用力的平衡原理,彈簧的彈性系數(shù)在惡劣現(xiàn)場下發(fā)生改變,造成調(diào)節(jié)閥非線性導(dǎo)致控制質(zhì)量下降。

2.4.4由于電器接口密封不嚴(yán),水自穿線管流進(jìn)定位器,造成線圈短路或斷路,定位器不能正常工作。

    解決對策:安裝時將定位器固定牢,電器接口密封嚴(yán),提高凈化風(fēng)質(zhì)量,定期對凈化風(fēng)排污;

    2.5調(diào)節(jié)閥卡堵

    卡堵的原因:在新投運(yùn)系統(tǒng)和大修投運(yùn)初期,由于管道內(nèi)焊渣、鐵銹等在節(jié)流口、導(dǎo)向部位造成堵塞使介質(zhì)流通不暢,或調(diào)節(jié)閥檢修中填料過緊,造成摩擦力增大,導(dǎo)致小信號不動作大信號動作過頭的現(xiàn)象。

    解決對策:可迅速開、關(guān)副線或調(diào)節(jié)閥,讓臟物從副線或調(diào)節(jié)閥處被介質(zhì)沖跑。另一辦法用管鉗夾緊閥桿,在外加信號壓力情況下,正反用力旋動閥桿,讓閥芯閃過卡處。若不能則增加氣源壓力增加驅(qū)動功率反復(fù)上下移動幾次,即可解決問題。如若仍不動作,則需解體處理。

    2.6調(diào)節(jié)閥動作故障

    2.6.1閥門沒有動作。

    產(chǎn)生的原因:沒有氣源或氣源壓力不足;執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障泄露;調(diào)節(jié)閥無輸出信號;供氣管斷裂、變形、接頭損壞漏氣;流動方向不正確,帶力過大、使閥門脫落、脫桿;高溫部位閥內(nèi)件卡死,損壞。

    解決對策:檢查氣源,解體檢查閥門、重新配置軸和軸套的間隙,重新校正方向,進(jìn)行修理。

    閥門不能達(dá)到額定行程。

    產(chǎn)生原因:定位器沒有校準(zhǔn),行程調(diào)整不當(dāng);執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧額定值太小;手動機(jī)構(gòu)限位位置不準(zhǔn)。

    解決對策:校準(zhǔn)定位器,重新更換彈簧。

    閥門動作遲緩或緩慢。

    產(chǎn)生原因:填料摩擦大、變質(zhì)老化;活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦過大;軸承摩擦力大。

    解決對策:更換修理、重新調(diào)整損壞件或清洗研磨氣缸及活塞。

    4結(jié)論

    調(diào)節(jié)閥的選型和應(yīng)用是一個專業(yè)性強(qiáng)、涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣的系統(tǒng)工作,要做好這個工作,不僅要在選型和安裝上把好關(guān),而且要結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)來綜合分析判斷,做到理論和實(shí)踐科學(xué)地結(jié)合起來。采取適當(dāng)?shù)奶幚?、改進(jìn)辦法,掌握其性能,提高維護(hù)水平,將大大降低儀表故障率,對流程工藝的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的提高以及能源消耗的降低都有著重要作用,可有效提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量,從而確保生產(chǎn)裝置長周期運(yùn)行。  

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