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氣動薄膜調節閥故障解決方案

典型的過程控制系統主要有三個環節——檢測、控制和執行。氣動薄膜調節閥作為執行器這一環節的主要產品，應用的十分廣泛。它是過程控制系統中用氣動力操作去改變流體壓力和流量的裝置，一般以壓縮空氣為動力源。實際使用中，過程的多樣性及工業條件的變化，包括溫度、壓力等參數的改變都會引起氣動薄膜調節閥性能的不穩定，產生故障。而它的動作靈敏度直接關系著調節系統的質量，在生產中起著舉足輕重的作用。

某廠主要工序的加熱爐燃燒自控系統，氣動薄膜調節閥作為終端執行裝置，接受來自 PLC 的控制信號對工藝參數煤氣流量、熱風流量、冷風流量、煙閘開度等進行調節以實現對爐溫和爐壓的控制。如何降低氣動薄膜調節閥的故障次數成了確保生產順行的關鍵。

我們收集了近一年來該自控系統的氣動薄膜調節閥產生故障的情況并進行分析，總結出氣動薄膜調節閥的幾種常見故障的造成原因及其處理辦法，以供同類型企業作為參考。氣動薄膜直通單座調節閥采用頂導向結構，配用多彈簧執行機構。具有結構緊湊、重量輕、動作靈敏、流體通道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、流量特性、拆裝方便等優點。廣泛應用于控制氣體、液體、蒸汽等介質，工藝參數如壓力、流量、溫度、液位保持在給定值。特別適用于允許泄漏量小閥前后壓差不大的工作場合。
    本系列產品有調節型、調節切斷型、波紋管密封型、夾套保溫型等多種品種。產品公稱壓力等級有PN10、16、40、64；閥體口徑范圍DN20~200。適用流體溫度由-200℃~560℃范圍內多種檔次。泄漏量標準有IV級或VI級。流量特性為線性或等百分比。多種多樣的品種規格可供選擇。

產品特點

◇ 頂導向單座調節閥，結構緊湊，部件少、易維修。

◇ 金屬閥芯適用多種工作場合，達IV級泄漏標準，ZXPQ型軟密封結構閥芯達VI級泄漏標準。

◇ 閥體按流體力學原理設計成等截面低流阻流道，額定流量系數增大30%。

◇ 可調范圍大，固有可調比為50。

◇ 執行機構采用多彈簧結構，高度減少30%、重量減輕30%。

◇ ZXPV型波紋管密封型調節閥，對移動的閥桿形成*的密封，堵絕流體外漏。

◇ ZXPJ型調節閥帶有保溫夾套，用于流體冷卻后易結晶、凝固造成堵塞的場合。

氣動薄膜調節閥故障解決方案主要零件材料

◇ 主要零件材料：
◇ 閥體、閥蓋：HT200，ZG230-450，ZG1Cr18Ni9Ti
◇ 閥芯、閥座：1Cr18Ni9Ti，司太萊合金堆焊
◇ 軟密封閥芯：增強聚四氟乙烯
◇ 填料：聚四氟乙烯，柔性石墨
◇ 波紋管：1Cr18Ni9Ti
◇ 墊片：橡膠石棉板、10、1Cr18Ni9Ti、石棉纏繞墊片
◇ 膜蓋：A3
◇ 波紋膜片：丁晴橡膠夾增強滌綸織物
◇ 彈簧：60SIMN
◇ 閥桿、推桿：2Cr13、1Cr18Ni9Ti
◇ 襯套：2Cr13

2 氣動薄膜調節閥的故障情況
2008 年 1 月至 2008 年 12 月某廠氣動薄膜調節閥的故障及其發生次數歸納為《表 1》。

 從《表 1》及氣動調節閥故障情況排列圖中可知，閥門定位器故障、膜片故障、閥芯故障占總故障的 84.6%，是造成氣動調節閥故障的主要原因。

3 氣動薄膜調節閥故障原因分析
經過對氣動薄膜調節閥現場安裝和使用情況的調查及對調節閥本身結構等分析，并結合實驗進行驗證，找出影響調節閥各部分性能的因素。

3.1 造成閥門定位器故障的原因主要為：

（1）氣源水分多。因為定位器采用機械式力平衡原理工作，即噴嘴擋板技術．由于噴嘴孔很小，易被灰塵或不干凈的氣源堵住。而氣源是壓縮空氣，含水汽、油污、灰塵等，容易造成噴嘴和放大器的阻塞，使定位器無法正常工作。

（2）閥門定位器零位漂移大。因閥門定位器采用力的平衡原理，彈簧的彈性系數在惡劣現場下發生改變，造成閥門定位器的零點漂移，導致零位變化大，使放大器輸出不穩定，造成調節質量下降或無法調節。

（3）反饋桿松脫。由于閥門定位器為機械式力平衡式，其可動部件較多，容易受溫度振動的影響，造成反饋桿松脫。

3.2 造成膜片破裂的原因主要為：

（1）氣源水份多。因氣源含水汽、油污、灰塵等造成放大器阻塞，使定位器不能正常工作，導致膜片破裂。

（2）氣源壓力大。由于空氣過濾減壓閥的質量問題，不能實現調壓功能，無法將氣源壓力控制在 140KPa±5KPa，使氣源壓力過大，造成對膜片的沖擊。

3.3 造成閥芯故障的原因主要為：

（1）密封圈老化。因閥質量問題，密封圈老化嚴重，造成閥座（芯）易受介質滲人。

（2）焦油污粘結、卡阻。由于煤氣含有焦油、水等雜質，易粘結堆積在管內壁，閥芯片結焦垢，致使閥不能動作。

4 氣動薄膜調節閥故障處理辦法
4.1 閥門定位器故障的處理辦法：

（1）改用氮氣做儀表氣源。氮氣清潔、干凈、干燥，且不含壓縮空氣中難以濾除的水、油、塵粒等雜質。

（2）在儀表氣源管路上增加了除水、除塵裝置，如氣動三聯件等，進一步保證了氣源的純凈。

（3）定期校準閥門定位器的零位。

（4）可考慮改用智能定位器。科能定位器由 CPU、A/D、D/A 組成，其工作原理與普通定位器截然不同。給定值是電動信號，不再是力平衡，因此能夠克服常規定位器的缺陷。

4.2 對膜片容易破裂問題的解決辦法：

（1）保證儀表氣源的清潔、干燥。

（2）更換空氣過濾減壓閥。

（3）調整氣源壓力為 140KPa±5KPa。

4.3 對閥芯故障的處理辦法：

（1）重新加工閥芯與襯套或閥座之間的密封圈并更換。

（2）定期清除粘貼物。

（3）在調節閥的前后增加了空汽吹掃，避免了煤氣中的焦油及殘渣的累積污垢對閥芯的影響。

4.4 其它改進方法：

（1）儀表維護人員加強點檢，定期清潔閥門定位器的放大器和恒節流孔等部件，以保證儀表運行狀態良好。

（2）操作人員操作閥門時不能過大或過小，否則容易造成閥故障。應嚴格執行標準化作業。

氣動薄膜調節閥故障解決方案使用注意事項：

1.氣動隔膜調節閥應垂直安裝于管道上，體積質量較大的以及使用在振動場合時應加支承和夾固。
2.氣動隔膜調節閥一般應設有旁通管路，以便在隔膜發生故障或維修時能轉換成旁路操作，使生產過程正常進行，在一般不重要場合，裝設手輪機構后可以省略旁通管路，以進行手動操作，同時可限制閥門開度，當手輪機構停止使用時，應恢復到原空檔位置，以利于自控系統的正常進行。
3.清洗管道時，氣動隔膜調節閥調節應處于開度，以便排除管道內污物。
4.如氣動隔膜調節閥閥體襯有防腐層，安裝在管道上時，應采用耐腐蝕軟墊，并注意不使閥體法蘭密封面受損。
5.對隔膜及襯里應定期檢查，防止因腐蝕和破裂而損壞其它零件和造成事故。

5 氣動薄膜調節閥故障解決方案結語
通過對某廠加熱爐的氣動薄膜調節閥實施上述改進措施后，氣動薄膜調節閥的故障率大幅度降低，達到并超過了預期標準，確保了生產的順利進行，并減少了維護人員的工作量。