调节阀的常见故障分析及处理措施

罗华明

摘要： 在工业生产中，调节阀作为控制调整管道介质流量的关键部件，常被称为工业生产管道网络的“咽喉”，它对于整个管道系统的可靠稳定运行有着重要的意义。通过对调节阀的分类及参数介绍，分析了调节阀的选用要点，重点介绍了调节阀的常见故障以及相应的处理措施，并结合问题严重程度及设备重要性提出了运行维护建议，从而达到统筹安排，优化制定调节阀维护计划的目的，以此确保调节阀的安全稳定和持续运行。

Abstract： In industrial production， the regulating valve as a key part to control the flow of medium in the pipeline， often known as the "throat" of the industrial production pipeline network， it is of great significance for the reliable and stable operation of the entire pipeline system. Through an introduction to the classification and parameters of regulating valve， analyses the key points of the selection of regulating valve， regulating valve were introduced in detail the common faults and the corresponding treatment measures， and combining the problem severity and importance of equipment operation maintenance Suggestions were put forward， so as to achieve overall arrangement， the purpose of optimal regulator maintenance plan， to ensure the safe and stable and continuous operation of the valve.

关键词： 调节阀;故障分析;处理措施;运行维护

Key words： regulating valve;fault analysis;treatment measures;operation maintenance

中图分类号：TE974                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0070-02

0  引言

调节阀在工业管道系统中扮演着重要的角色，它在控制系统中通过动力操作来调整管道内流体介质流量、压力、温度、液位等参数的部件。通过接收来自调节器的调节控制信号，并将信号转化为相应的阀门动作，从而达到改变流体介质流量等参数的目的，进而满足生产工艺的参数要求。由于调节阀直接安装与工艺管道中，因此长期处于高温、高压、低温潮湿等恶劣工作环境中，同时输送介质多为强腐蚀、有毒、易结晶等流体，因而调节阀极易被腐蚀、老化、损坏，若不及时维护处理，将会影响到整个生产系统的正常稳定运行，对企业造成重大的经济损失及不良影响。

1  调节阀的分类及工作原理

由于不同种类的调节阀其结构及故障形式可能存在有许多差异，因此在对调节阀故障原因进行分析和处理时，需要先了解调节阀的种类特点及其工作原理，从而才能对调节阀故障原因有更清晰的认识，对调节阀故障问题的处理更有针对性。

1.1 调节阀的种类

调节阀按照驱动力可以分为电动阀、气动阀和液动阀;按照结构形式可以分为单座、双座、套筒、角型、蝶型、球型等;按照执行机构的形成可以分为直行程、角行程;按照作用方式分为正作用、反作用、气开、气关式;在众多分类中，以阀结构形式划分应用较为普遍，其中单座、双座、套筒调节阀的应用特点介绍如下：①单座阀：多应用于要求介质泄漏量少的工艺中，调节阀前后压差不明显以及要求关闭严密或者安全仪表系统的工艺中。一般对于介质为悬浮液、粘度高、含固体颗粒的介质流体工况中。②双座阀：使用场所基本与单座阀相反，即一般是用在对介质泄漏量要求不高，调节阀前后压差明显的工艺中，同样也不适合在介质为悬浮液、粘度高、含固体颗粒的介质流体工况中应用。③套筒阀：该类调节阀采用双密封结构，泄漏量大，适用于调节阀前后压差大的工艺中，同时由于阀塞设计中含有平衡孔，因此能够有效的缓解流体介质在阀塞中的不平衡力，早配合阀塞的导向设计，可以有效避免阀芯的振荡。同时结合提供的两种截流窗口，可以利用打小孔实现降噪，开大窗实现减振的功能。由于由平衡孔的存在该调节阀也不适用在含有固体颗粒流体介质的工艺中。

1.2 调节阀的工作原理

按照驱动力不同，调节阀的工作原理也存在一些不同，具体介绍如下：①气动调节阀：控制信号由控制室（DCS或者PLC控制系統）发出经过阀门定位器或者电气转换器作用于调节阀的膜片，推动调节阀杆到控制信号的制定位置，由于调节阀阀杆与阀芯连接，阀芯随之移动，从而实现阀门的不同开合程度，在控制信号与膜片弹簧达到作用力的平衡状态时，阀门开合位置保持静止，进而实现调节流体介质流量大小的目的。②电动调节阀：电动调节阀采用的是电平衡原理实现调节阀的控制，其自身带有微处理器，通过接收来自控制室的控制信号，并与阀门传感器反馈的反映目前阀门状态的高精度数字信号进行对比，计算数据偏差并按照微处理器已编制的程序生成驱动信号，然后驱动信号通过I/P电气转换再经过气动放大器后转化为气动信号，驱使气动执行机构完成对调节阀的状态控制，同时阀门传感器又将阀门新的状态实时反馈给微处理器，再由微处理器与控制信息对比发出驱动信号，循环往复直至阀门状态与接收到的控制信号要求一致，从而实现对调节阀的控制。③液动调节阀采用磁力，与活塞上的弹簧力、液压力平衡的原理来实现调节阀的状态控制，它是将控制室的控制信号转化为油动机的液压信号，以此来控制油动机的运行行程，从而带动调节调节气门的开合度，改变汽轮器的进气量，以此实现调节汽轮机转速的目的。由于液动调节阀价格昂贵，体积笨重，经济性价比较低，因此应用相对较少。

2  常见故障及处理措施

由于调节阀直接与工艺中的流体介質直接接触，在正常运行中需要对连续流动的介质进行降压与截流操作，因此调节阀将不断受到流体介质的磨损、冲刷和腐蚀等影响，同时受到安装不规范、型号选型不合理、室外恶劣环境等因素影响，导致调节阀出现泄漏、振荡、卡涩等故障的出现。这些故障的发生必将会影响到整个工艺流程的稳定性，造成产能下降，产品质量降低甚至影响到操作人员及设备的安全。结合日常维护与观察，调节阀主要故障及处理措施如下：

2.1 卡堵

卡堵现象是调节阀较为常见的故障，表现形式为阀门开关不到位，动作迟缓、不灵活，阀门控制性能降低，主要原因及措施：①流体介质装填过实，造成摩擦力变大，出现驱动信号大时调节阀动作过猛，信号小时调节阀无反应的情况。出现上述情况一般可以通过移动阀芯疏通介质的手段来处理，在外加信号压力的前提下反复旋转阀杆，若无效果则加大输入信号量，利用膜片压力信号来推动阀芯上下移动，若上述办法仍无效果则需要对调节阀解体维护。②在管道大修或者维护时，由于清理不仔细，导致焊渣、铁屑等异物堵塞在节流孔中引起调节阀卡堵，通常可通过快速开关和关闭复线或调节阀方法，将异物从复线或调节阀出清理出去，若没有复线则在检修时清理阀门异物。

2.2 泄漏

调节阀泄漏主要分为内泄漏和外泄漏两类，内泄漏一般是由于阀体内受流体介质冲击、磨损、腐蚀引起密封性受损，或阀体变形引起。为避免发生内泄漏的情况，同时需要结合工艺要求及流体介质腐蚀情况合理选择耐腐蚀的调节阀，同时严格安装操作要求，规范操作步骤，对于因密封圈或密封面研磨质量不好和不严密的情况，需要严格做好试压试漏试验，确保不再泄漏后方可投入使用。外泄漏一般是指填料函泄漏，多数由于填料方法不当，或填料与调节阀不适应引起，阀杆的加工精度或粗糙度较高、出现腐蚀生锈等情况也是引起调节阀外泄漏的主要原因，一般采取措施是结合填料的工艺要求，合理选用填料，装填填料时要一圈一圈有序填装，错开断口，填料老化的要及时更换，同时做好调节阀阀杆的防腐保护，及时除锈或更换已锈蚀的阀杆，提高阀杆加工精度，粗糙度最低要求在3.2微米以下，重要部件粗糙度要求在8微米以上。

2.3 噪声

调节阀噪声是由于能量吸收和流体介质在管道内的摩擦紊流引起零部件机械振动所造成，是工业生产中的主要污染源，它干扰周围的作业人员，并对周围环境产生危害，对人们的生产生活产生不良影响，对于调节阀噪声的治理通常采取消除和减少噪音的手段进行处理。调节阀的噪声主要分为流体介质噪声和机械噪声、流体噪声、气体噪声三类。

机械噪声是由于阀体内的介质流经阀体后产生湍流以及不规则压力波动引起对阀体的冲击，引起调节阀的共振，从而产生噪声。当出现机械噪声时，需要从根本上消除共振来治理噪声。措施主要是减少阀杆内可动零件配合间隙、减少阀芯质量、改变介质流向等多种方式改变阀体的原因频率，减少彼此之间的共振的发生，从而避免机械噪声的产生。流体噪声主要是当液体介质流经调节阀并产生空化现象时。由于气泡的爆炸会产生噪声还会伴随着对阀芯、阀座、阀体等零件产生严重气蚀现象，通过采取限制阀的压差，合理选用阀的结构型式可以避免出现空化现象。气体噪声是可压缩气体流经调节阀时其流速在节流最小的截面处可达到音速从而形成冲击波喷射流、漩涡流等乱流。乱流的能量在节流孔下游会重新转换成热能同时产生气体动力噪声，采用专门结构的低噪声调节阀来克服，或在调节阀下游安装消音器来降低噪音。

3  调节阀的日常维护措施

除了在调节阀发生故障需要开展被动性维修时，更重要的还应当是做好提前事故预防，定期开展对调节阀的维护可以有效的降低调节阀的故障频率，提高自动化控制系统的运行质量，对于自动化控制箱各关键部件要制定合理的检修计划，严格观察潮湿、高温等恶劣环境下的部位零件状况，增强故障频发环节的质量，合理控制安全隐患。

3.1 定期检修调节阀

在长期高压差环境和腐蚀性介质较强的工作环境下，调节阀内壁与保护膜难免因为受到老化、介质冲击、腐蚀的运行。因此相关设备管理人员需要定期对调节阀进行必须要的检查维护，测试调节阀现有的耐腐蚀与抗压能力。若调节阀螺纹出现腐蚀情况将会直接出现阀体松动的现象，最终影响设备的正常运行，因此要重点检查调节阀表层螺纹锈蚀情况。同时还要加强检查填料与润滑油，仔细观察每一个配合面是否存在质量损坏问题，发现元件损坏，需要对其进行更换。

3.2 调节阀日常巡查

应加强调节阀日常巡查管理力度，合理制定工作计划，安排专业人员结合调节阀日常运行状况与故障频次制定检修周期。在检查工作中，值班人员不能忽略对介质源和电压等能源供给环节的记录。认真分析液压油系统运行情况、调节阀动态密封状况以及各连接线是否正常运行，注重检查调节阀调节动作的灵敏度，在调节过程中是否存在异常声响或振动。每次日常巡回检查调节阀工作完成后，相关工作人员都需要详细记录检查状况，为下次巡查工作做好铺垫，提供可靠数据。

4  小结

调节阀在工业自动化控制系统中的重要部件，其运行状况的好坏将直接影响到整个工艺控制系统的控制效果和生产品的质量。通过对调节阀工作原理以及常见故障的原因分析，采取有效的处理措施和改进方法，可以最大限度的提高调节阀的使用寿命。在日常运行管理中，要切实做好调节阀的维护保养与定期巡查，降低控制系统的故障率，提高自动化稳定性，确保工艺生产长期可靠运行，对提高企业经济效益，降低成本消耗有着重要的作用。

参考文献：

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