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調節閥的預先維護及故障檢修指南
發布于：2019/11/6 8:58:26 點擊量：158
作 者： 鐘聲
摘 要： 從工程實用的角度概述了調節閥在安裝設定時應做的常規性維護和準備工作，并介紹了一些有關調節閥常見救障的維護檢修常識。
典型的調節閥維護方式有3種：
1）應答性維護（Reacitive Maintenance）；
2）預防性維護（Preventive Maintenance）；
3）預估性（Predictive Maintenance）維護。
眾所周知，前兩種方式早已在工業控制領域得到廣泛應用，而第3）種方式卻是近十幾年才發展起來的模式。特別是通過借助計算機技術，先進的專家診斷系統使預估性維護更加簡單快捷。
調節閥的預先性維護（Preemptive Maintenance）是一種演繹過來的方式。它基于全面質量管理（Total Quality control）理論--事先花點時間做一些工作，把那些可能會發生的問題消除在萌芽狀態。預先性維護是安裝設定調節閥時的一個重要環節，也是延長調節閥使用壽命的關鍵因素之一。那么在安裝設定調節閥時應傲些什么前期準備工作，這些工作又能起什么作用？“預先性維護”將給您提供一些信息和答案。見表1。
表1 預先性維護
應做的工作 | 結果和作用 |
| 安裝前要保護好調節閥組件不受外界損傷 | 可防止連接法蘭端面泄漏、空氣管線泄漏以及由于空氣管線彎皺壓扁而導致調節閥的響應速度變慢 |
| 移去閥門的包裝物品（如固定物、保護塞或盞面罩等） | 避免因異物存在防礙調節閥正常工作，影響響應速度（變慢） |
| 安裝調節閥前應沖洗工藝管道，并進行水壓試驗 | 避免閥內組件1）受損、閥內部泄漏以及波紋管損壞 |
| 選用合適的法蘭墊圈 | 避免法蘭連接處外泄 |
| 在安裝調節閥時，應采用固定夾板（箍條）支撐閥門 | 防止因應（重）力作用導致調節閥附件出現故障而不能正常工作，并避免空氣管路泄漏 |
| 采用標準的閥門和執行機構定位取向方式 | 防止軸套和密封件過早受損；另外也可使維護檢修以及操作使用管理更加方便簡單 |
| 在夾裝無法蘭（Flangeless或Wafer）閥體時，應注意控制緊固的力矩和均勻性 | 避免因緊過頭或緊固不均勻面損傷閥體和密封件 |
確保旋轉閥為打開狀態，且流道 （Flow Element）要高于轉軸 | 有助于使雜物沉集在閥底部，而不至于被帶入密封件和軸套內 |
| 在安裝調節閥和水壓試驗期間,要保護好波紋管不受損 | 這樣可避免經波紋管外泄 |
| 必要時應裝保溫材料 | 保持填料系統低冷，有助于避免經波紋管外泄 |
| 吹掃空氣管線 | 防止雜物損害閥門附件的性能，避免閥門行程速度受到影響（變慢） |
| 提供充足的供氣壓力和容量 | 供氣量不足會影響到閥門行程速度；而供氣壓力不足會導致閥門關不死、縮減行程或降低行程速度 |
| 盡可能靠近調節閥安裝電/氣轉換器 | 如果電/氣轉換器離調節閥太遠，將會增加滯后，降低行程速度2） |
| 避免電/氣轉換器分程 | 分程會增加滯后，降低行程速度 |
| 移去附件所有的包裝物和保護塞 | 包裝物和保護塞會影響附件的性能和閥門的行程速度 |
| 確保排氣管線有足夠量的氣排出 | 氣量不足（排氣不暢）會降低行程速度 |
| 正確調整臺座設定 （Benchset）3） | 如果沒有正確設定，將縮減行程、關不死閥門、以及降低行程速度 |
| 正確調整閥門行程 | 對于蝶閥，過行程（Overtravel）會導致密封件和閥蝶（Disc）損壞；對于旋轉閥，不正確的零點設置會導致閥內部泄漏大；行程不足（Undertravel）會影響閥的流通能力；對于滑動閥桿（sliding-stem）調節閥，不正確的行程調整程序會導致大的閥內部泄漏 |
| 正確調整填料系統 | 不適當的填料裝填會導致行程縮減、動態響應差、經由填料系統的內/外部泄漏大 |
| 正確調校電/氣轉換囂和閥門定位器 | 不正確的調控或配置會導致行程縮減或太的閥內部泄漏 |
注：
1）閥內組件（trim）系指與工藝介質接觸的可拆內都零件，即閥芯、閥座、閥桿閥芯導向件、襯套及籠式閥芯、填料函（包括填料壓環、彈簧、液封環及填料底杯），而不包括填料、閥蓋、底法蘭、閥蓋及底法蘭與閥體間的密封墊片[4]。
2）有時為了方便維護檢修調校，會將若干個電/氣轉換器集中安裝在一個軌道上，然后把它們分別連接到不同距離的調節閥上。但如果距離太遠會影響調節系統的品質。根據經驗，如果電/氣轉換器后接閥門定位器，則距離應小于3ft（約9m）；如果電/氣轉換器不接閥門定位囂而直接連接執行機構，則距離應小于10ft（約3m）。
3）又稱執行機構臺座設定（Actualor Benchset），是與執行機構彈簧（Actuator Sping）和膜片（或活塞）等部件有關的一項設定。設定的好壞將直接影響到閥座荷載（Set Load）、閥門行程范圍、行程速度以及閥座泄漏量（全關時的嚴密等級）等重要閥門工作性能參數。有時可利用執行機構的彈簧調整器（Sping Adjustor，位于執行機構彈簧座下）進行調整設定。一般應在調節閥出廠前或安裝前設定好。
如果調節閥控制品質不佳或者出現故障，應及時檢查和維修，以確保工藝操作正常運行，維護人身生命安全。但如何能快捷準確地查找出結癥并解決問題呢？“故障查找檢修指南”也許能給您一解決問題呢？“故障查找檢修指南”也許能給您些提示和幫助；見表2。
表2 故障查找檢修指南
癥狀和起因 | 解決辦法 |
| 1）填料泄露 | |
a）閥桿的表面光潔度1），清潔度有問題 | a）清潔并拋光閥桿，使其表面光潔度達到4mm2） |
| b）閥桿彎曲 | b）矯直閥桿，在全行程范圍內，閥桿運動的直線度3）應小于 0.002in(約50μm） |
| c）填料充填不夠緊密（或充填不足） | c）重新擰緊填料箱壓蓋螺母或者更換新的填料 |
| d）填料的類型或配置構成不對 | d）對照實際應用檢查核實填料的類型和配置構成，必要時應重新裝填 |
| e）填料堆積過高（石墨） | e）加裝調整襯墊（Spacer，一種特殊間隔定位墊圈），以降低填料高度，然后重新裝填 |
| f] 腐蝕且產生坑凹洞穴（石墨） | f）采用括牲墊圈4）。如果閥門的動作在2至3周以后仍遲緩，那么就應該換掉石墨填料 |
| g）填料壓環（或稱填料函壓蓋）磨損或翹起變形 | g）檢查并更換所有損傷部件，諸如填料壓緊法蘭，螺母和填料壓環等，使整個填料系統保持高性能狀態 |
| 2）閥門對控制信號不響應 | |
a）無儀表空氣供給或者供氣壓力不足；或執行機構內出現泄露 | a）根據檢查調節系統核對是否所有的供氣閥門都已打開？測量并核實供氣壓力是否滿足要求；在各密封端接縫處或膜片處聽竄氣( 或漏氣）的聲音。修理或更換損傷的部件 |
| b）供氣入口管路上的電磁閥關閉 | b）通電激磁驅動電磁閥。如果發現電磁閥有故障不動作，修復它 |
| c）無控制信號輸入 | c）無控制信號輸入可能說明熔斷器燒壞了。更換它 |
| d）供氣管路彎皺（卷曲，壓扁），破損 | d）檢查所有的供氣管線，核對它們是否彎皺（卷曲，壓扁），破損？修理或更換損壞的管線 |
| e）供氣管路上的管件泄漏 | e）檢查所有管件是否泄漏如果有泄漏，將其擰緊或更換 |
| f）流向不對，導致閥芯承受特別大的負荷 | f）倘若閥門僅僅是被安裝在管道上，那么就應查看調節閥的流向箭頭，確認工藝介質是按正確的方向流過，如果條件舍適，應將流向反向 |
| g）空氣管路連接不對 | g）檢查活塞執行機構（Piston Achuator）的出入氣路，確認供氣管路沒有被錯接到排氣口（或者確認排氣口沒有被錯接到供氣管路）當然還應檢查所有的空氣連接管路 |
| h）填料系統的部件制約了閥桿或轉軸的運動 | h）檢查填料系統的密封壓圈（Gland）。密封壓圈的使用配置不當是制約閥桿或轉軸運動的一個主要原因。必要時應更換填料系統的部件，并將閥內組件擦拭光潔 |
| i）閥門定位器或電/氣轉換器受損（故障） | i）檢查閥門定位器及電/氣轉換器，看是否能手動改變它們的輸出值。如果不能，則表明它們有故障，修理或更換 |
| j）填料太緊 | j）導向件（Guides）裝填或裝配得過緊會導致很大的摩擦阻力，從而阻礙閥門的動作。松開填料系統進行潤滑、轉動（閥桿），然后重新擰緊 |
| k）閥內組件損傷；閥芯被卡死在閥座內 | k）更換或者修復受損傷的閥內組件，破損部件可能可以將其研磨拋光后再用；用人工或機械加工方式將閥芯從閥座中拔出，修復或更換破損的部件 |
3）閥門不能打開至額定行程 | |
a）供氣壓力不足 | a）核實是否有足夠的供氣壓力 |
| b）執行機構或附件存在泄漏 | b）將執行機構、空氣管線、管件和附件的所有泄露問題解決 |
| c）閥門定位器或電/氣轉換器的調校不正確 | c）正確調校閥門定位器和電/氣轉換器 |
| d）行程調整不正確 | d）重新調整閥門行程 |
| e）執行機構彈簧的額定彈簧范圍（又稱彈簧剛性）不對 | e）更換執行機構彈簧 |
| f）臺座設定不正確 | f）調整臺座設定 |
| g）閥桿或轉軸彎曲 | g）更換彎曲的閥桿或轉軸 |
| h）閥內組件受損 | h）更換損傷的閥內組件 |
| i）閥內組件中有雜物 | i）清潔閥內組件 |
| j）流向不對 | j）將流向反向 |
| k）執行機構選配太小（作用的有效面積太小） | k）更換執行機構 |
l）填料系統摩擦阻力太大 | l）松開填料系統進行潤滑、轉動（閥桿），然后重新擰緊 m）重新調整定位手動機構或行程止擋 |
| 4）閥門的行程動作靈敏度低或遲緩 | |
a）填料系統摩擦阻力太大 | a）重新調整或更換填料 |
| b）閥桿或轉軸彎曲 | b）更換彎曲的閥桿或轉軸 |
| c）供氣壓力不足 | c）增大供氣壓力 |
| d）供氣量不夠 | d）換管徑更大一點的供氣管（推薦管徑為1/4in~3/8in，1in=25.4mm）或增大供氣閥的流通能力 |
| e）附件的規格尺寸不夠要求 | e）增大附件的流通能力 |
| f）活塞式執行機構內摩擦阻力太大 | f）清潔并拋光活塞氣缸的內壁，并將過余的潤滑油脂清除 |
| g）( 密封）軸套摩擦阻力太大 | g）修復或更換受損傷的（密封）軸套 |
| h）閥門定位器響應慢 | h）修復或更換閥門定位器 |
| 5）閥門的行程動作跳躍 | |
a）填料密封或軸套制約行程動作 | a）松開填料系統進行潤滑。更換或修復密封部件和軸套 |
| b）可能放大器7）的旁路需調整 | b）調節放大器的旁路 |
| c）閥門定位器可能有故障 | c）修復或更換閥門定位器 |
| d）閥門定位器的增益可能太高 | d）調整增益放大系數或換成低增益型的閥門定位器 |
| 6）旋轉閥不旋轉（旋轉閥除了有第 2）、3）條中已涉及的那些問題外，還有下列一些特有的問題） | |
a）旋轉葉片式執行機構（Rotary Vane Actuator）的止擋設定不對 | a）重新調整執行機構的止擋 |
| b）轉軸斷裂 | b）更換轉軸 |
| c）閥座污穢或閥座被侵蝕可能導致閥桿或者閥門的凸輪楔桿（C 鋤 Jam）斷裂 | c）更換或清潔部件 |
| d）工藝操作條件改變了 | d）重新檢查執行機構的規格尺寸和閥門的可使用范圍 |
| 7）流量調節控制不佳（轉軸式閥桿和滑動式閥桿）——亦可參見第4）、5）條中有關“響應靈敏度低”和“跳躍動作”行程 | |
| a）籠式閥芯（Cage）變形 | a）更換籠式閥芯 |
| b）活塞環（Piston Ring）損壞 | b）更換活塞環 |
| c）沖蝕磨損、腐蝕以及氣蝕會侵蝕改變閥內組件的輪郭外形 | c）解決這些蝕變的根源，更換損壞部件 |
| d）調節閥的流向可能安裝反了 | d）將管道上的調節閥反向安裝 |
| e）流量特性選擇不正確 | e）修正流量特性 |
f）調節閥（組件）本身性能差 | f）應按控制要求選用合適的調節閥（組件） |
注：
1）表面光潔度（Finish）目前習慣上稱作表面粗糙度（Surface Roughness）。
2）“rms”是指均方根（Rq，root-mean-squared）。它本身不是工程單位，是用來描述表面粗糙度（即微觀不平度）的一種統計計算方法。我國一般不用這種方法，而采用算術平均（Ro，arithmetical mean） 最大高度（Rj，maximum height）和十點高度（Rz，ten point height）等方法描述。Rq是指的最大值為4μm，表面粗糙度相當于我國舊標準的▽5-▽6。有關詳細解釋，可參閱參考文獻[2，3]。
3）直線度的定義解釋，可參閱參考文獻[3]。這里要求閥桿的直線度小于50μm，即公差值t=50μm。
4）犧牲墊圈又稱犧牲陽極墊圈或陰極保護墊圈或防蝕墊圈。
5）又稱人工操作器（Manual Operator），與手輪（Handwheel）同屬一類，為調節閥的附件，可用于正向或反向動作的執行機構談裝置與可謂行程止擋同注6），用于限制閥門的全開或全關（即行程），或者給閥門手動定位——引自參考文獻[1]。
6）又稱行程止步器（Travel Stop），屬調節閥的附件。用于限制閥門的全開或全關（即行程）。
7）又稱放大器（Booster），屬調節閥的附件，太部分帶有旁路調節裝置。用于放大氣動輸出信號的壓力或氣量，以加快行程速度或增大氣動輸出信號的有效壓力。但如果使用不當，會產生不穩定因素，導致閥門行程大的跳躍降低調節品質。
參考文獻：
[1] 美國費希爾控制設備公司.控制閥手冊.能源部電站閥門標準化技術委員會等譯.第二版
[2]GB 3505-83表面粗糙度 術語 表面及其參數
[3]（機械設計手冊）聯合編寫組編.機械設計手冊.上冊，第一分冊，第二版（修訂），北京：化學工業出版社
[4] 北京燕山石油化工公司基本建設指揮部/化學工業部化學工業設計公司合編.英漢石油化學工程圖解詞匯.北京：化學工業出版社
本文鏈接：http://www.mnayi.com/projectcase/detail/20191106085826.html