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气动球阀选型及维修与校验

日期:2018-07-20点击数:68赞数:0

在电厂自动控制系统中调节阀是最常见的一种执行器,一般自动控制系统由对象、监测仪表、控制器、执行器等组成。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力及执行机构的输出力矩、推力与行程,对于自动控制系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。如果选择不当,将直接影响控制系统性能,甚至无法实现自动控制,进而影响整台机组的安全经济运行。调查发现在这些事例中约95%属于选型不当造成,而计算错误造成的问题不到5%。实践证明计算与选型相比,选型难度更大,出现的问题更多,对此应特别重视。 
   1调节阀的选型 
   1.1选型应考虑的主要因素 
   (1)要满足生产过程的温度、压力、液位及流量要求; 
   (2)阀的泄漏及密封性要求; 
   (3)阀的工作压差<需用压差; 
   (4)对提高阀使用寿命和可靠性的考虑; 
   (5)对阀动作速度、流量特性的考虑; 
   (6)对阀作用方式和流向的考虑; 
   (7)对执行机构型式、输出力矩、刚度及弹簧范围的考虑; 
   (8)对材质及阀经济性的考虑(选型不当价格会相差3~4倍)。 
   1.2选型的一般原则 
   在满足过程控制要求的前提下,所选的阀应尽量简单、可靠、价廉、寿命长、维修方便和备件来源及时可靠。要尽力避免单纯追求好的结构、好的材质、多带附件,而忽略了对可靠性、经济性的考虑。从可靠性观点来看,结构越简单,其可靠性就越高;材质选择过高,将造成不必要的价格投入。 
   1.3选型应提供的工艺参数及系统要求 
   (1)工艺参数:温度、压力、正常流量时压差及切断时的压差。 
   (2)流体特性:腐蚀性、粘度、温度变化对流体特性的影响。 
   (3)系统要求:泄漏量、可调比、动作速度与频率、线性及噪音。 
   1.4调节阀的分类及选择 
   调节阀按结构特征大致可分为如下9大类: 
   (1)直通单座调节阀:该阀应用最广,具有泄漏小、许用压差小、流路复杂、结构简单的特点,故适用于泄漏要求严、工作压差小的干净介质场合,但小规格阀(DN300mm时,通常都有蝶阀来完成。 
   (8)球阀:“O”形球阀全开时为无阻调节阀,“自洁”性能最佳,适用于特别污浊、含纤维介质的2位切断场合。“V”形球阀具有近似等百分比的调节特性,适用于较污浊、含纤维介质可调比较大的调节场合,球阀价格较贵。 
   (9)偏心旋转阀:该阀介于蝶阀和球阀之间,“自洁”、调节性能好,亦可切断,故适用于较污浊介质、泄漏要求小的调节场合,但该阀价格较贵。 
   这9类产品中前6种为直行程调节阀,后3种为角行程调节阀。作为用户,必须弄清其特点。 
   1.5正确选择的若干问题 
   1.5.1阀体材料选择 
   (1)阀体耐压等级、使用温度、耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道要求,并优先选用定型产品。 
   (2)水蒸气及含水较多的湿气体介质、环境温度低于-20℃时,不宜选用铸铁阀。 
   1.5.2阀内件材质选择 
   (1)非腐蚀性介质一般选用1Cr18Ni9Ti或其它不锈钢。 
   (2)对汽蚀、冲蚀较为严重、介质温度与压差构成的直角坐标中,其温度为300℃,压差为1.5MPa 2点连线以外的区域时,应选用耐磨材料,如钴基合金或表面堆焊史太莱合金等。 
   (3)对硬密封切断阀,为提高密封面可靠性,应选用耐磨合金。当密封要求十分严密时,应选用软密封,如四氟、橡胶。 
   1.5.3高低温材料选择 
   当介质温度<-60℃时选用铜或1Cr18Ni9Ti;温度在450~600℃时选用钛、钼不锈钢;当介质温度>600℃时应选用高温高强度合金(如因可耐尔)。 
   1.6填料及阀盖型式选择 
   (1)通常情况下,介质温度400℃时,需选用散热型阀盖和石墨填料。 
   (4)为增加阀杆密封的可靠性,可选用双层填料结构。 
   1.7定位器的选择 
   以下情况应选用定位器: 
   (1)电动仪表控制气动阀,且为慢速响应系统时。 
   (2)需要提高薄膜执行机构输出力的场合。 
   (3)缓慢过程需要提高调节阀响应速度的场合,如温度、液位及分析等参数。 
   (4)需要克服摩擦力,减小过大的回差造成调节品质差的场合,如低温或采用柔性石墨填料的调节阀。 
   (5)调节器比例带很宽,但又要求阀小信号有响应时,采用无弹簧执行机构调节的系统。 
   带定位器适用的阀,通常选用20~100kPa的弹簧,但为了提高输出力,可选用气源压力PS=250kPa。对气开阀,可选用60~180kPa的弹簧,以增加起点执行机构输出力。对气闭阀可选用20~100kPa的弹簧,以增加关闭时执行机构输出力。 
   2调节阀正确安装的若干问题 
   2.1安装的一般性要求 
   (1)调节阀应垂直、正立安装在水平管道上,公称通经Dg≥50的调节阀,其阀前后管道上最好有永久性支架。 
   (2)调节阀安装位置应方便操作维修,以便人员能进行维修和操作,必要时应设置平台。 
   (3)调节阀上、下部分应留有足够空间,以便维修时取下执行机构和阀内件及阀的下法兰和堵头。 
   (4)当调节阀安装在有振动场合时,应考虑防振措施。 
   (5)未安装阀门定位器的调节阀,膜头上最好安装指示控制信号的小型压力表。 
   (6)调节阀应先检查校验,并在管道吹扫后安装。 
   2.2对安全问题的考虑 
   (1)阀门在操作的各个环节中(即安装、试验、操作和维修),应首先注意人员和设备的安全性。 
   (2)阀切断后,阀门中的压力还可保持一段时间,应有降压的安全措施,如安装放空阀或排放阀。 
   (3)对液体介质,应安装1个能限制流量的放空阀,以防过快打开放空阀时水击所造成的危害。 
   (4)对蒸汽管线,在接近调节阀的上下2端应保温。 
   (5)压力波动严重的地方,应安装管线缓冲器。 
   2.3对调节阀性能的考虑 
   (1)配管通径尽量与阀通径一致。 
   (2)调节阀入口直管段长度至少不得小于10倍管道通经。 
   (3)调节阀出口直管段应有3~5倍管道通经。 
   (4)调节阀进出口取压点位置为阀前2倍管道通经、阀后3倍管道通径处。 
   (5)必须按流动方向箭头安装调节阀,避免过大的安装应力。 
   2.4对手动操作的考虑 
   (1)阀门安装位置应便于操作,并使操作人员能看到指示器(如液位计)上显示的参数。 
   (2)应考虑卸下调节阀手轮机构、定位器等附件的侧面空间。 
   (3)对大口径、高空安装的调节阀,要考虑到维护时操作人员的工作位置。 
   2.5调节阀信号的配管和配线 
   (1)调节阀的配管和配线方案应满足调节系统的要求。 
   (2)调节阀配管宜采用D6×1mm紫铜管;大膜头调节阀和气动阀宜采用D8×1mm紫铜管。 
   3调节阀主要性能的现场检测 
   调节阀的性能指标很多,以下项目应进行重点检测和调校。 
   (1)基本误差:将20~100kPa信号平稳地增大或减小输入气室(或定位器)内,测量各点所对应的行程值,计算出“信号―行程”关系与理论值之间的各点误差,其最大值即为基本误差。试验点应按信号范围的0%、25%、50%、75%、100% 5个点进行,测量仪表基本误差应限于被测试阀门基本误差限的1/4。 
   (2)回差:实验方法同上。在同一输入信号上测得的正反行程的最大差值即回差。 
   (3)始终点偏差:实验方法同上。信号上限(始点)处的基本误差即为始点偏差;信号下限(终点)处的基本误差即为终点偏差。 
   (4)泄漏试验:通常试验介质为常温水,当阀的压差小于350kPa时,实验压力按350kPa做,当阀的工作压差大于350kPa时按允许压差做。实验介质应按规定流向进入阀内,阀出口可直接连通大气或连接出口通大气的低压头测量装置,在确认阀和下游各连接管完全充满介质后,方可测取泄漏量。对主要阀门,还要做强压试验。 
   (5)对配套定位器的阀,在安装、投运前,均应现场调试。 
   4调节阀的现场维护 
   调节阀由于直接与工艺介质接触,其性能直接影响到系统质量和环境污染,所以对调节阀必须进行经常维护和定期检修,尤其对使用条件恶劣和重要场合更应重视维修工作。其重点检查维护部位: 
   (1)对于使用在高压差和腐蚀性介质场合的调节阀,阀体内壁、隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀,应重点检查耐压、耐腐情况。 
   (2)固定阀座用的螺纹,内表面易受腐蚀而使阀座松动,应重点检查此部位;对高压差下工作的阀还应检查阀座密封面是否被冲蚀、汽蚀。 
   (3)阀芯受介质的冲刷、腐蚀最为严重,检修时要认真检查是否被腐蚀、磨损,特别是在高压差情况下阀芯因汽蚀现象磨损更为严重。 
   (4)检查膜片、“0”型圈和其它密封垫是否裂化或老化。 
   (5)应注意聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化、配合面是否被损坏,必要时应更换。 
   5调节阀常见故障及现场处理 
   调节阀现场常见问题是关不死、打不开、回差大、泄漏大、振动、振荡等,其处理方法分别为: 
   (1)阀芯关不死:对气闭阀解决办法是增大气源压力或调松弹簧预紧力(即降低气室外起点压力)。对气开阀的解决方法是增大弹簧预紧力,同时增大起源压力。 
   (2)推杆动作迟钝或不动作:检验膜片、滚动膜片、垫片是否老化、破裂引起漏气。 
   (3)回差大:推杆是否弯曲、填料压盖是否压得太紧,尤其是石墨填料、阀芯导向是否有伤。解决办法是换阀杆、换填料、增大导向间隙、换强力执行机构。 
   (4)阀的全行程不够:松开阀杆连接螺母,将阀杆向外旋或向内伸。使全行程偏差值超过允许值再将螺母并紧。 
   (5)阀小开度稳定性差:现场首先检查是否流向装反了,或阀选得太大,解决办法是改流开安装、缩小阀芯尺寸。 
   (6)阀的动作不稳定:定位器故障、输出管线漏气、执行机构刚度太小流体压力变化造成推力不足。解决办法是维修定位器和管线,改用刚度大的执行机构。 
   (7)泄漏量大:首先检查密封面是否有伤、阀座与阀杆连接螺纹是否松动、阀关闭时压差是否大于执行机构的输出力。解决办法是更换密封面、并紧阀座、更换高输出力的执行机构。 
   (8)振荡现象:是由于阀处于小开度工作或流向为流闭型所致。解决办法是避免小开度工作,改流开型工作。 
   6结束语 
   随着机组容量增大及自动化程度提高,调节阀的重要性越来越重要。一台满意的调节阀,不仅能使自控系统稳定运行,减轻操作人员的劳动强度,而且能有效减少机组运行参数的偏差,提高机组的经济性和电能质量。调节阀在使用中往往存在设计和制造质量问题,但更多的问题涉及到使用及维护。 

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