自力式調(diào)壓閥常見故障分析

西南油氣田公司輸氣管理處 重慶 401120

一、自力式調(diào)壓閥的作用

調(diào)壓,是將上游管線的輸氣壓力降至下游管線壓力并保持在規(guī)定的不隨上游壓力及流量變化的范圍內(nèi)。調(diào)壓閥是專指用于流體介質(zhì)輸送管道上的裝置。它具有閥門的特點(diǎn),可以控制流體的通斷和節(jié)流；也具有自動(dòng)控制元件的特點(diǎn)。它自身構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),取自流體本身的壓力差作為操作能源或通過輔助驅(qū)動(dòng)裝置及配套系統(tǒng)進(jìn)行控制。調(diào)壓閥的基本功能是：在將系統(tǒng)壓力維持于某個(gè)可接受范圍內(nèi)的同時(shí),還必須滿足下游的流量要求。當(dāng)流速較低時(shí),調(diào)壓閥閥瓣靠近閥座,縮小通道以限制流量。當(dāng)需求流量增加時(shí),閥瓣遠(yuǎn)離閥座,增加其打開程度,增大流量。在理想情況下,調(diào)壓閥應(yīng)能夠在輸送所需流量的同時(shí),提供恒定的下游壓力。

二、自力式調(diào)壓閥工作原理

自力式調(diào)壓閥雖然種類繁多,但究其工作原理,所有自力式調(diào)壓閥閥后調(diào)節(jié)的工作原理大致相同(如圖1所示)：閥前壓力P1經(jīng)過閥芯、閥座節(jié)流后變?yōu)殚y后壓力P2,P2經(jīng)過管線(取壓管)輸入上膜室內(nèi)作用在頂盤上,產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置,控制閥后壓力。當(dāng)P2增加時(shí),P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加,此時(shí),頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關(guān)向閥座的位置。這時(shí),閥芯與閥座之間的流通面積減小,流動(dòng)阻力變大,P2降低,直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力平衡為止,從而使P2降為設(shè)定值。同理,當(dāng)P2降低時(shí),P2作用在頂盤上的作用力也隨之降低,此時(shí),頂盤上的作用力小于彈簧的反作用力,使閥芯離開閥座的位置,這時(shí),閥芯與閥座之間的流通面積增加,流動(dòng)阻力變小,P2增大,直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力平衡為止,從而使P2升為設(shè)定值。

圖1-1 調(diào)壓閥調(diào)壓原理圖

三、自力式調(diào)壓閥分類

自力式調(diào)壓閥驅(qū)動(dòng)主閥皮膜移動(dòng)的力來自于調(diào)壓閥內(nèi)部,通常是依靠彈簧的彈力和管道內(nèi)部壓力聯(lián)合作用,對(duì)皮膜的移動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的功能。自力式調(diào)壓閥可細(xì)分為直接作用式調(diào)壓閥和間接作用式調(diào)壓閥。直接作用式調(diào)壓閥是根據(jù)皮膜感應(yīng)到出口壓力發(fā)生改變,來控制開度的大小,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的；而間接作用式調(diào)壓閥在結(jié)構(gòu)上增加了指揮器構(gòu)件,當(dāng)出口壓力變化時(shí),通過指揮器動(dòng)作,調(diào)控閥門移動(dòng)的大小,實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。指揮器主要起到將出口壓力的較小變化量轉(zhuǎn)化為更大的變化量的作用,使其能夠快速做出反映,從而增強(qiáng)它的靈敏性以及精確性。另外,按照氣體在閥筒內(nèi)流動(dòng)方式的不同,則可劃分成軸流式及曲流式調(diào)壓閥,根據(jù)指揮器對(duì)閥筒控制方式的差異,又劃分成負(fù)載型及卸載型調(diào)壓閥。

四、常見故障及處理措施

自力式調(diào)壓閥因主要用于低壓系統(tǒng)和用戶調(diào)壓系統(tǒng),工作時(shí)動(dòng)作較頻繁,因此故障率較高。綜合來看,主要是以下幾個(gè)方面的故障：

1.調(diào)壓閥無法開啟；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥在啟用時(shí)無動(dòng)作,無開度顯示。解決辦法：首先應(yīng)檢查上游閥是否開啟,上游來氣管路是否暢通,能否有持續(xù)的壓力供應(yīng)；檢查指揮導(dǎo)壓管是否暢通,濾芯是否積存污過多,導(dǎo)壓管是否存在堵塞現(xiàn)象；排除以上兩種情況后,要考慮解體調(diào)壓閥和指揮器,對(duì)內(nèi)部橡膠件進(jìn)行檢查,是否存在裂紋和老化現(xiàn)象,最后將所有橡膠件進(jìn)行整體更換來排除故障。

2.調(diào)壓閥在使用過程中,出口壓力不斷下降；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥出口壓力由穩(wěn)定直線變成下降曲線,且不論如何壓緊指揮器調(diào)節(jié)螺釘,出口壓力依然不穩(wěn)定。解決辦法：檢查流程是否正確,上游壓力是否足夠,排除因上游來氣不足造成壓力下降的現(xiàn)象；檢查實(shí)際供氣流量大小,是否因?yàn)閷?shí)際流量超過了調(diào)壓閥設(shè)計(jì)流量,導(dǎo)致流通量不足,滿足不了下游用氣,導(dǎo)致下游管網(wǎng)壓力下降；檢查指揮器,是否因?yàn)檫^濾器進(jìn)口處污物過多,導(dǎo)致堵塞,而使指揮器不能感受到真實(shí)的壓力值,未能指揮調(diào)壓閥動(dòng)作等情況。

3.調(diào)壓閥在使用過程中,出口壓力不斷上升；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥正在使用時(shí),或者用戶減量、或者停止用氣時(shí),調(diào)節(jié)閥出口壓力不斷上升,旋松指揮器調(diào)節(jié)螺釘,卸掉指揮器載荷,依然控制不住壓力上升的情況。解決辦法：這種情況可能為主閥彈簧失效或卡死,造成主閥無法動(dòng)作關(guān)閉；閥口密封墊損壞無法密封造成的,也可能是氣質(zhì)較臟,長(zhǎng)期沖刷造成閥座損壞,無法達(dá)成密封造成的。應(yīng)先切換到備用支路,確保用戶正常生產(chǎn)后,對(duì)故障調(diào)壓閥進(jìn)行解體檢查,確認(rèn)故障真實(shí)原因后進(jìn)行相應(yīng)處置。

4.調(diào)壓閥在使用過程中震顫現(xiàn)象；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥在使用過程中頻繁動(dòng)作,造成調(diào)壓閥的抖動(dòng)。解決辦法：檢查調(diào)壓閥的實(shí)際流量是否偏小,檢查導(dǎo)壓管的連接位置是否正確,以及指揮器的彈簧是否過軟等,確認(rèn)故障原因進(jìn)行對(duì)應(yīng)處置。

五、維護(hù)保養(yǎng)建議

通過對(duì)以上故障進(jìn)行分析,而究其原因,主要為本體內(nèi)的橡膠易損件老化破損；因氣質(zhì)原因造成的設(shè)備部件堵塞；因工況原因造成設(shè)備內(nèi)部密封件的沖刷破壞等原因造成調(diào)壓閥故障,因此建議：

1.設(shè)備投入使用后,應(yīng)按照廠家提供的說明書要求,制定設(shè)備的周月季年保養(yǎng)計(jì)劃,并按計(jì)劃實(shí)施保養(yǎng)維護(hù)工作。

2.每半年拆卸、吹掃(清洗)、檢查引壓管路,更換損壞的濾網(wǎng)；確保引壓管路暢通、連接緊固無外漏,濾網(wǎng)完好、干凈、無堵塞。

3.每半年拆卸、清洗、檢查、保養(yǎng)指揮器。對(duì)損壞(老化)的零部件進(jìn)行更換,膜片應(yīng)完好無老化；確保調(diào)節(jié)彈簧無銹蝕、無裂紋、無殘缺等損傷；噴嘴無堵塞、擋板完好。

4.對(duì)于出口法蘭處流速長(zhǎng)期超過設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥,每年應(yīng)拆卸主閥保養(yǎng)。重點(diǎn)檢查節(jié)流元件的沖蝕情況。工作內(nèi)容包括：主閥膜頭膜片、彈簧、閥芯(閥瓣、閥筒)、閥座、消聲器等。閥本體完好,無氣蝕,內(nèi)壁無沖刷痕跡。

5.調(diào)壓閥的維護(hù)保養(yǎng)宜在每年入冬前完成,并檢查電伴熱系統(tǒng)。電伴熱系統(tǒng)加熱效果明顯,管道保溫和防凍措施有效。

6.定期開展調(diào)壓閥的動(dòng)作、密封性、關(guān)斷性、穩(wěn)定性能、噪聲等測(cè)試。