氣動調節閥在自控系統中的故障分析

張東風

【摘要】氣動調節閥是石油、化工、電力、冶金等工業企業廣泛使用的工業過程控制儀表之一。化工生產中氣動調節閥在調節系統中是必不可少的，它是組成工業自動化系統的重要環節，它如生產過程自動化的手腳。

【關鍵詞】調節閥;故障分析;氣動;結構原理

氣動調節閥又稱氣動控制閥，是工業生產過程中實現自動控制、自動調節的重要設備。氣動調節閥可以連續和精確的調節流體的流量、溫度、壓力、液位等參數，以滿足生產工藝的需要。

一、氣動調節閥在化工領域的概述

調節閥是現在工業控制中的重要控制執行機構，調節閥的選型、控制精度直接影響到生產線制造產品的質量的控制效果。在工業生產過程中，生產線上的調節閥控制機構出現故障，影響工藝生產穩定，甚至有可能引起生產線的事故的發生及人員的傷亡等，造成不必要的安全隱患，后果是難以估計的。在現代工業生產過程中，工業自動化程度較高，氣動閥的應用范圍較廣，它是一種相對來說比較穩定的控制執行機構，內部結構相對簡單，維修與故障處理通俗易懂，同時生產線上應用這種調節閥對生產線的穩定運行及生產線的自動化控制都是較為通用。

二、氣動調節閥結構及工作原理

氣動調節閥主要由氣動執行機構、閥體、附件三部分組成 。執行機構以潔凈壓縮空氣為動力，接收4至20毫安電信號或20至100KPa氣信號，驅動閥體運動，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達到調節流量的作用。為了改善閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力和被調介質工況（溫度、壓力、流量、液位）變化引起的影響，使用閥門定位器與調節閥配套，從而使閥門位置能按調節信號精確定位;其工作原理為力矩平衡原理。

氣動裝執行機構主要由上、下膜蓋、橡膠隔膜、氣動桿、支架、彈簧、彈簧座、調節套筒、連接螺母、行程指示器、操縱手輪等部件組成。橡膠隔膜為氣動執行裝置的關鍵部件，一般由具有較好的耐油及耐高、低溫性能的丁腈橡膠加錦綸絲織物制成。為了保護其有效面積基本上保持不變，提高氣動裝置工作的線性度，膜片常制作成波紋狀。為了保證作用于膜片上的壓力能有效準確地傳遞給氣動桿，除薄膜的四周夾裝于上、下膜蓋之間以外，其中間部分壓裝在下護板的盤形件上。回位彈簧也是一個關鍵部件，它能使氣動閥在氣動頭失氣后迅速回到閥門的安全位置，對它的要求是在全行程范圍內彈簧的剛度應不發生變化，這樣可以提高氣動裝置的線性度。上、下膜蓋一般用灰鑄鐵鑄成，也可用鋼板沖制。它們與膜片構成隔膜氣室.形成操作閥門的動力。調節套筒用來調整彈簧的預緊力，這樣可以根據實際工作需要改變進氣壓力的起始值和壓座預緊力。氣動桿一端安裝下護板并感受和傳遞隔膜所施加的推力，另一端通過聯軸器與閥桿相連接，將隔膜的推力轉變成閥門開度的變化。開度指示器它用于指示執行機構的氣動桿位移。閥門氣動裝置的手輪裝置的作用：大多數比較重要的氣動閥門都設計有氣動裝置的手動機構，不同廠家構形各異，其作用主要有下列兩點：

A、氣源中斷、調節器故障無輸出以及膜片損壞等情況，用手輪操作使閥門動作，以保障生產過程的正常進行，保證電站安全;

B、用于加強隔離（用手輪增大閥座/閥瓣的壓緊力）;或根據系統需要控制下游流量和壓力的作用。

三、常見故障分析及處理方法

在工業生產領域，氣動控制閥接收工業自動化控制系統的控制信號來完成調節管道介質的流量、壓力、溫度等各種工藝參數，處理氣動調節閥故障是保障安全平穩生產必不可少的環節。

（一）調節閥不動作

確認氣動調節閥的氣源壓力是否正常，查找氣源故障。如果氣源壓力正常，則判斷定位器或電/氣轉換器的放大器有無輸出;若無輸出，則放大器恒節流孔堵塞，或壓縮空氣中的水分聚積于放大器球閥處。用小細鋼絲疏通恒節流孔，清除污物或清潔氣源。如果以上皆正常，有信號而無動作，則執行機構故障或閥桿彎曲，或閥芯卡死。遇此情況，必須卸開閥門進一步檢查。

（二）調節閥卡澀

如果氣動調節閥桿往復行程動作遲鈍，則閥體內或有黏性大的物質，結焦堵塞或填料壓得過緊，或聚四氟乙烯填料老化，閥桿彎曲劃傷等。調節閥卡堵故障大多出現在新投入運行的系統和大修投運初期，由于管道內焊渣、鐵銹等在節流口和導向部位造成堵塞從而使介質流通不暢，或調節閥檢修中填料過緊，造成摩擦力增大，導致小信號不動作、大信號動作過頭的現象。遇到此類情況，可迅速開、關旁通或調節閥，讓雜質從旁通或調節閥處被介質沖跑，同時在調節閥前加裝過慮器。

（三）調節閥泄露

閥桿長短不適，氣開閥閥桿太長，閥桿太長閥桿向上的（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，導致關不嚴而內漏。同樣氣關閥閥桿太短，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。閥芯和閥座密封面上有雜質，也會容易造內漏。應縮短（或延長）調節閥閥桿使調節閥長度合適，清理閥芯和閥座密封面上的雜質，使其不再內漏。

（四）調節閥震蕩

調節閥的彈簧剛度不足，調節閥輸出信號不穩定而急劇變動易引起調節閥振蕩。還有所選閥的頻率與系統頻率相同或管道、基座劇烈振動，使調節閥隨之振動。選型不當，調節閥工作在小開度存在著劇烈的流阻、流速、壓力的變化，當超過閥的剛度，穩定性變差，嚴重時產生振蕩。由于產生振蕩的原因是多方面的，要具體問題具體分析。對振動輕微的，可增加剛度來消除，如選用大剛度彈簧的調節閥，改用活塞執行結構等;管道、基座劇烈振動，可通過增加支撐消除振動干擾;閥的頻率與系統的頻率相同時，更換不同結構的調節閥。

結論

氣動調節閥在工業生產中有著廣泛運用，對于工業生產安全可靠運行具有重大意義，因此對氣動調節閥的常見故障分析處理是具有普遍而重大意義的，本文通過對氣動調節閥常見故障分析及處理方法得出了一套行之有效的氣動調節閥儀控缺陷處理方法和思路，對于工業安全穩定運行具有一定的積極意義。