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气动阀门的工作原理及故障分析

  1 气动阀门的工作原理

  所谓气动阀门,具体是指将气缸作为执行器,以压缩空气为动力源来实现对阀门的驱动,以实现对开关进行调节。当调节管道接收到自动化控制系统所发出的控制信号时,便会对温度、压力、流量等相关的参数进行调节。总的来说,气动阀门所拥有的特征有安全可靠、反应快速以及控制简单等。在具体操作的过程中,将调节气室输入0.02-0.10MPa信号压力后,薄膜便会出现推力,在推力盘向下移动的过程中会对弹簧进行压缩,实现阀杆、推杆以及阀芯向下移动,来达到对阀门调节的目的。

  2 气动阀门常见的故障及处理方法

  通过对气动阀门的故障状态进行研究与分析后,了解到可能出现的故障有阀门卡堵、阀门不动作、阀门泄漏以及震荡等,因此有必要根据实际故障来制定出应对措施,以实现系统平稳、安全的运行,创造更高的效益。

  2.1 气动阀门卡堵

  假如阀杆的动作出现迟钝,那么意味着阀体内可能存在黏性较大的物质,并且气动阀门卡堵的情况主要出现在系统投运初期。 遇到此情况时,应该迅速的开关阀门或副线,以冲跑堵塞阀门的介质。同时,还可以采用管钳将阀杆夹紧,并施加信号压力的方式来对阀杆进行反用力旋转。假如仍然无法解决以上问题,那么可以通过驱动功率增加的方式,来进行反复的上下移动。需注意的是,由于以上操作具有较强的专业性,因此在解决与处理此故障时需要在专业人员的帮助下来完成。

  2.2 阀门不动作

  针对于此故障来说,第一步是需要对气源压力是否正常进行判定,在此基础上来对气源故障进行查找。当阀门内气源压力正常的情况下,则需要对电/气转换器的放大器是否有输出进行判断。在没有输出时则可能存在两种情况:其一,空气中水分压缩后放在放大器球阀处;其二,放大器恒节流孔堵塞。对此,则需要执行清洁气源、清除杂物以及疏通恒节流孔等多种方式。假如通过以上处理后阀门仍然無动作,则需要将阀门卸开并执行全面检查。

  2.3 阀门噪音大

  在流体流通过阀门的时候,一旦出现前后压差较为明显的情况,那么将引发气蚀现象,气蚀主要就是基于阀芯和阀座产生的,进而使得流体出现噪声。流通能力值如果选择的过大,那么就需要对调节阀进行重新设定,选择与流通能力值相适应和吻合的调节阀,这样可以有效的较小噪音,下面对消除噪音方法进行具体的介绍和分析:(1)消除共振噪音法。唯有在阀门共振的状态下,才能够使得能量得以重叠,进而产生一百分贝的噪音。其中表现存在着很大的差异,有些振动强,有些振动弱,振动强的噪音不大,振动弱的,噪音较大;有些则是振动和噪音都非常大。此噪音往往会产生一种单音调声音,消除共振之后,噪音也会有所减弱;(2)消除汽蚀噪音法。气蚀作为流体动力噪音的重要组成部分,对于噪音的强弱有着更突出的影响。空化时,气泡破裂将会无形中产生高速的冲击力,进而局部会滋生出强烈的湍流,气蚀噪音因此而产生。此噪音会产生格格声,与砂石声音非常的类似。消除气蚀可以有效的减小噪音;(3)采用吸音材料法。吸引材料作为一种非常常见的声音处理方法,所起到的处理效果非常不错。借助于吸引材料进行环绕噪音源头,可以有效的减小噪音。因噪音会传播,进而吸引材料包围在哪个部位,就会消除这个部位的噪音。此方式更为使用到噪音不大的情况,其主要原因就是此方法所消耗的资金非常多;(4)串联消音器法。串联消音器法更多的就是适用到空气动力噪音的消音方面,这种方法可以非常好的消除噪音。对于质量流量较高的阀门进行前后对比,可以明确该方法的考量非常的周全,不但效果较好,同时也非常的便宜。借助于该方法可以有效的降低噪音的分贝,但从经济角度来看,通常限制噪声减少到25分贝。

  2.4 阀门泄漏

  针对于气动阀门泄漏的情况进行研究与分析后,了解到所存在的情况有以下几种:(1)填料泄漏。由于填料的塑性变形,在受到压力后便会与阀杆完全接触。需注意的是,由于两者间的接触并不是十分均匀的,一些部位接触较紧,一些部位接触较松。在此背景下,受到高压、高温以及渗透性强的流体介质影响下,便会出现泄漏的情况。对此,建议将柔性石墨作为填料,其根本原因是这种材料具有摩擦力小、气密性好的特征,并且维修也是较为方便的,实现了阀门寿命的延长;(2)阀内漏。由于阀杆的长短与阀体内间不匹配,因此很容易出现阀座与阀芯间存在空隙的情况,导致出现阀内漏的情况。同时,当气关阀阀杆较短时,也会出现此情况。为了能很好的对此情况进行解决,则需要将阀杆调整到合适的长度;(3)阀座、阀芯变形泄漏。此情况的核心因素是在生产时的锻造阶段存在问题而出现腐蚀的情况,同时流体介质在不断对阀门冲刷时也会出现泄漏的情况。针对于此情况处理阶段,当阀座、阀芯变形较轻的情况下,则可以通过砂纸研磨的方式来实现密封光洁度的提升,来实现阀门密封性能提升的目标。而阀座、阀芯损坏较为严重的情况下,则需要对配件进行更换。

  2.5 振荡

  导致阀门振荡的原因是很多的,例如:选型不当的情况下,阀门处于工作状态时流速、压力以及流阻的变化是非常剧烈的,那么当超过阀门所能够承受刚度的限度后,则会出现振荡。同时,当系统频率与阀门频率相同的情况下,也会出现振荡的情况。总的来说,由于导致阀门振荡的因素是非常多的,因此需要根据实际问题来制定具有针对性的应对措施。针对于阀门振动较为轻微的情况下,可以采用提升阀门刚度的方式,例如运用活塞执行结构、选用刚度更大的阀门;当系统频率与阀门频率相同的情况下,可以对阀门进行更换;当阀门基座、管道的振动较为剧烈的情况下,最有效的方式便是实现支撑消除振动的增加。

  2.6 阀门定位器

  针对于阀门定位器所出现的故障类型,主要包含以下四种:其一,运用喷嘴挡板技术时,喷嘴孔很小是导致出现故障的核心因素,很容易出现气源被堵住的情况,导致阀门定位器无法正常的工作;其二,由于阀门定位器运用的是机械式力平衡原理工作,因此很容易受到振动、温度方面的影响,导致阀门定位器出现故障;其三,弹簧的弹性系数在受到外界因素的影响下,会出现阀门非线性的情况;其四,智能定位器与普通定位器存在着较大的差异,因此在将阀门定位器运用在紧急停止的情况下很容易出现电气转换器失控的情况,所造成的后果是非常危险的。对此,为了能够尽可能的来对阀门定位器故障及时解决,应该根据具体情况来制定出具有针对性的措施,以发挥出智能定位器的可利用性与可靠性。

  3 结语

  总的来说,气动阀门的作用是自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。由于当前气动阀门的故障类型是较多的,并且在故障处理的过程中具有较强的专业性。对此,除了需要掌握相应的理论专业知识外,同时还需要不断的对故障处理的经验进行总结与归纳,以实现气动阀门维护水平的提升。在合理的对故障解决的背景下,不但能够实现系统故障率的降低,同时在阀门利用率方面也具有显著的提升,有助于系统平稳、安全的运行,以创造更高的效益。