氣動薄膜三通調節閥的故障分析

氣動薄膜三通調節閥在純堿行業中應用極其普遍，與其它儀表配套使用，可實現生產過程中流量、液位、壓力、溫度等工藝參數與其它介質如液體、氣體、蒸汽等的自動調節和遠程控制。隨著企業自動化程度的逐步提高，集散控制系統（DCS）以及其它智能型儀表在自動化領域中的應用已越來越普遍，通過計算機的優化控制，將使生產取得最大效益。而在優化的同時也使控制系統的主要故障集中于調節系統的終端執行裝置即調節閥上，調節閥在控制流體流量的工作過程中，接受控制操作信號，按控制規律實現對流量的調節。它的動作靈敏與否，直接關系著整個控制系統的質量。根據控制系統在純堿行業的應用統計，調節系統有 80% 左右的故障出自調節閥。因此，如何保證氣動薄膜調節閥在生產中的可靠、準確運行，是我們需要探討的一個很重要的問題。

1 現狀調查

某廠共有 237 臺氣動薄膜調節閥，特別是在核心崗位重堿車間使用尤為廣泛，其中碳化的三氣流量調節全部使用氣動薄膜調節閥。
在純堿生產過程中，由于氨鹽水有嚴重的腐蝕性，碳酸氫銨在攝氏 25℃ 以下易結晶的性質，使調節閥在運行中因閥體內壁結疤、結晶、結垢導致閥卡、不動作或動作遲鈍，使系統不能進行自動調節的現象比較普遍，占調節閥故障總數的 50%，給生產造成的影響較大；由調節閥填料老化、變硬導致閥動作遲鈍或從閥桿處泄漏等故障達15%；由于膜片損壞漏氣或硬芯碎裂導致閥不能調節的現象達 12%；由于定位器、減壓閥、執行機構等腐蝕導致閥門故障的現象占 10%；其它原因導致調節閥故障的概率占 13%。

2 故障原因分析

根據多年來純堿生產現場使用的氣動薄膜調節閥的故障分析，可歸納出常見故障及其原因如下：

2.1 閥不動作

1. 因調節器故障，使調節閥無電信號。
2. 因氣源總管泄漏，使閥門定位器無氣源或氣源壓力不足。
3. 定位器波紋管漏氣，使定位器無氣源輸出。
4. 調節閥膜片損壞。
5. 由于定位器中放大器的恒節流孔堵塞、壓縮空氣含水并于放大器球閥處集積導致定位器有氣源但無輸出。
6. 由于下列問題使調節閥雖有信號、有氣源但閥仍不動作：
   • 閥芯與襯套或閥座卡死；
   • 閥芯脫落（銷子斷了）；
   • 閥桿彎曲或折斷；
   • 執行機構故障：
   • 反作用式執行機構密封圈漏氣；
   • 閥門內有異物阻滯。

2.2、閥的動作不穩定

• 因過濾減壓閥故障，使氣源壓力經常變化。
• 定位器中放大器球閥受微粒或垃圾磨損，使球閥關不嚴，耗氣量特別增大時會產生輸出振蕩。
• 定位器中放大器的噴嘴擋板不平行，擋板蓋不住噴嘴。
• 輸出管線漏氣。
• 執行機構剛性太小，流體壓力變化造成推力不足。
• 閥桿磨損力大。
• 管路振蕩或周圍有振源。

2.3、閥的動作遲鈍

1）閥桿往復行程時動作遲鈍：

• 閥體內有泥漿或粘性大的介質，使閥堵塞或結垢；
• 聚四氟乙烯填料變質硬化，或石墨石棉盤根的潤滑油已干燥。

2）閥桿單方向動作時動作遲鈍：

• 膜片泄漏和破損；
• 執行機構中 O 形密封圈泄漏。

2.4、閥全閉時泄漏大

• 閥芯被腐蝕、磨損。
• 閥座外圈的螺紋被腐蝕。

2.5 閥達不到全閉位置

• 介質壓差很大，執行機構剛性太小。
• 閥門內有異物。
• 襯套燒焦。

2.6、填料部分及閥體密封部分的滲漏

• 填料蓋沒壓緊、沒壓平。
• 用石墨石棉盤根處潤滑油干燥。
• 采用聚四氟乙烯作填料時，聚四氟乙烯老化變質。
• 密封墊被腐蝕。

3、建立閥的預檢修機制

在日常的生產過程中，對調節閥的維護僅局限于對閥的故障處理，很少進行定期調校與定期檢修，在企業的計量管理規程中對此也沒有嚴格要求，事實上，閥的故障源于若干不穩定因素的積累，積累到一定程度就形成故障，因此，在閥的故障形成之前就把這些不穩定因素排除在萌芽狀態，不僅可以延長閥的使用壽命，還可以避免因閥的故障給生產帶來的嚴重影響。這就需要建立閥的預檢修機制或者說是定期檢修機制。以重堿碳化崗位三氣流量調節閥為例，預檢修機制建立之前，由于純堿工藝介質存在易結晶、易結垢、結疤的特點，造成閥體可動部件阻力增大，導致執行機構動作不靈活、呆滯，直至調節閥的閥芯與襯套或閥座卡死不能動作，問題發生后，一方面需要停塔對閥進行解體檢修，影響生產是不可避免的，一方面需要準備備品、備件，因臨時找不到備件采取應急措施的現象時有發生，致使故障不能徹底解決。建立預檢修機制以后，可以有充足的時間準備好備品、備件，并可根據閥的使用狀況對閥門進行全面的維護保養，從而提高閥的使用性能及使用壽命。

4、結語

通過預檢修機制的建立，不僅可以增加調節閥的使用壽命，減少調節閥故障，降低儀表故障率，還可對穩定企業生產，降低成本，提高效益起到積極的促進作用，同時還可以優化工藝操作，保證生產裝置的長周期穩定運行。