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气动薄膜调节阀故障解决方案

典型的过程控制系统主要有三个环节——检测、控制和执行。气动薄膜调节阀作为执行器这一环节的主要产品，应用的十分广泛。它是过程控制系统中用气动力操作去改变流体压力和流量的装置，一般以压缩空气为动力源。实际使用中，过程的多样性及工业条件的变化，包括温度、压力等参数的改变都会引起气动薄膜调节阀性能的不稳定，产生故障。而它的动作灵敏度直接关系着调节系统的质量，在生产中起着举足轻重的作用。

某厂主要工序的加热炉燃烧自控系统，气动薄膜调节阀作为终端执行装置，接受来自 PLC 的控制信号对工艺参数煤气流量、热风流量、冷风流量、烟闸开度等进行调节以实现对炉温和炉压的控制。如何降低气动薄膜调节阀的故障次数成了确保生产顺行的关键。

我们收集了近一年来该自控系统的气动薄膜调节阀产生故障的情况并进行分析，总结出气动薄膜调节阀的几种常见故障的造成原因及其处理办法，以供同类型企业作为参考。气动薄膜直通单座调节阀采用顶导向结构，配用多弹簧执行机构。具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流体通道呈S流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性、拆装方便等优点。广泛应用于控制气体、液体、蒸汽等介质，工艺参数如压力、流量、温度、液位保持在给定值。特别适用于允许泄漏量小阀前后压差不大的工作场合。
    本系列产品有调节型、调节切断型、波纹管密封型、夹套保温型等多种品种。产品公称压力等级有PN10、16、40、64；阀体口径范围DN20~200。适用流体温度由-200℃~560℃范围内多种档次。泄漏量标准有IV级或VI级。流量特性为线性或等百分比。多种多样的品种规格可供选择。

产品特点

◇ 顶导向单座调节阀，结构紧凑，部件少、易维修。

◇ 金属阀芯适用多种工作场合，达IV级泄漏标准，ZXPQ型软密封结构阀芯达VI级泄漏标准。

◇ 阀体按流体力学原理设计成等截面低流阻流道，额定流量系数增大30%。

◇ 可调范围大，固有可调比为50。

◇ 执行机构采用多弹簧结构，高度减少30%、重量减轻30%。

◇ ZXPV型波纹管密封型调节阀，对移动的阀杆形成*的密封，堵绝流体外漏。

◇ ZXPJ型调节阀带有保温夹套，用于流体冷却后易结晶、凝固造成堵塞的场合。

气动薄膜调节阀故障解决方案主要零件材料

◇ 主要零件材料：
◇ 阀体、阀盖：HT200，ZG230-450，ZG1Cr18Ni9Ti
◇ 阀芯、阀座：1Cr18Ni9Ti，司太莱合金堆焊
◇ 软密封阀芯：增强聚四氟乙烯
◇ 填料：聚四氟乙烯，柔性石墨
◇ 波纹管：1Cr18Ni9Ti
◇ 垫片：橡胶石棉板、10、1Cr18Ni9Ti、石棉缠绕垫片
◇ 膜盖：A3
◇ 波纹膜片：丁晴橡胶夹增强涤纶织物
◇ 弹簧：60SIMN
◇ 阀杆、推杆：2Cr13、1Cr18Ni9Ti
◇ 衬套：2Cr13

2 气动薄膜调节阀的故障情况
2008 年 1 月至 2008 年 12 月某厂气动薄膜调节阀的故障及其发生次数归纳为《表 1》。

 从《表 1》及气动调节阀故障情况排列图中可知，阀门定位器故障、膜片故障、阀芯故障占总故障的 84.6%，是造成气动调节阀故障的主要原因。

3 气动薄膜调节阀故障原因分析
经过对气动薄膜调节阀现场安装和使用情况的调查及对调节阀本身结构等分析，并结合实验进行验证，找出影响调节阀各部分性能的因素。

3.1 造成阀门定位器故障的原因主要为：

（1）气源水分多。因为定位器采用机械式力平衡原理工作，即喷嘴挡板技术．由于喷嘴孔很小，易被灰尘或不干净的气源堵住。而气源是压缩空气，含水汽、油污、灰尘等，容易造成喷嘴和放大器的阻塞，使定位器无法正常工作。

（2）阀门定位器零位漂移大。因阀门定位器采用力的平衡原理，弹簧的弹性系数在恶劣现场下发生改变，造成阀门定位器的零点漂移，导致零位变化大，使放大器输出不稳定，造成调节质量下降或无法调节。

（3）反馈杆松脱。由于阀门定位器为机械式力平衡式，其可动部件较多，容易受温度振动的影响，造成反馈杆松脱。

3.2 造成膜片破裂的原因主要为：

（1）气源水份多。因气源含水汽、油污、灰尘等造成放大器阻塞，使定位器不能正常工作，导致膜片破裂。

（2）气源压力大。由于空气过滤减压阀的质量问题，不能实现调压功能，无法将气源压力控制在 140KPa±5KPa，使气源压力过大，造成对膜片的冲击。

3.3 造成阀芯故障的原因主要为：

（1）密封圈老化。因阀质量问题，密封圈老化严重，造成阀座（芯）易受介质渗人。

（2）焦油污粘结、卡阻。由于煤气含有焦油、水等杂质，易粘结堆积在管内壁，阀芯片结焦垢，致使阀不能动作。

4 气动薄膜调节阀故障处理办法
4.1 阀门定位器故障的处理办法：

（1）改用氮气做仪表气源。氮气清洁、干净、干燥，且不含压缩空气中难以滤除的水、油、尘粒等杂质。

（2）在仪表气源管路上增加了除水、除尘装置，如气动三联件等，进一步保证了气源的纯净。

（3）定期校准阀门定位器的零位。

（4）可考虑改用智能定位器。科能定位器由 CPU、A/D、D/A 组成，其工作原理与普通定位器截然不同。给定值是电动信号，不再是力平衡，因此能够克服常规定位器的缺陷。

4.2 对膜片容易破裂问题的解决办法：

（1）保证仪表气源的清洁、干燥。

（2）更换空气过滤减压阀。

（3）调整气源压力为 140KPa±5KPa。

4.3 对阀芯故障的处理办法：

（1）重新加工阀芯与衬套或阀座之间的密封圈并更换。

（2）定期清除粘贴物。

（3）在调节阀的前后增加了空汽吹扫，避免了煤气中的焦油及残渣的累积污垢对阀芯的影响。

4.4 其它改进方法：

（1）仪表维护人员加强点检，定期清洁阀门定位器的放大器和恒节流孔等部件，以保证仪表运行状态良好。

（2）操作人员操作阀门时不能过大或过小，否则容易造成阀故障。应严格执行标准化作业。

气动薄膜调节阀故障解决方案使用注意事项：

1.气动隔膜调节阀应垂直安装于管道上，体积质量较大的以及使用在振动场合时应加支承和夹固。
2.气动隔膜调节阀一般应设有旁通管路，以便在隔膜发生故障或维修时能转换成旁路操作，使生产过程正常进行，在一般不重要场合，装设手轮机构后可以省略旁通管路，以进行手动操作，同时可限制阀门开度，当手轮机构停止使用时，应恢复到原空档位置，以利于自控系统的正常进行。
3.清洗管道时，气动隔膜调节阀调节应处于开度，以便排除管道内污物。
4.如气动隔膜调节阀阀体衬有防腐层，安装在管道上时，应采用耐腐蚀软垫，并注意不使阀体法兰密封面受损。
5.对隔膜及衬里应定期检查，防止因腐蚀和破裂而损坏其它零件和造成事故。

5 气动薄膜调节阀故障解决方案结语
通过对某厂加热炉的气动薄膜调节阀实施上述改进措施后，气动薄膜调节阀的故障率大幅度降低，达到并超过了预期标准，确保了生产的顺利进行，并减少了维护人员的工作量。