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                  套筒式調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏的原因分析及常規(guī)處理(1)

 1、概述
 1.1 原理
    某化肥有限公司是一個年產(chǎn)300KT合成氨/520KT尿素的大型天然氣化肥廠。在系統(tǒng)自動控制中，有許多調(diào)節(jié)閥在發(fā)揮著重要的作用。在這些調(diào)節(jié)閥中，套筒式調(diào)節(jié)閥占有比例達60%以上。套筒式調(diào)節(jié)閥的工作原理見圖一：介質(zhì)進入閥腔內(nèi)，在關(guān)閉的時候，有部分流體通過閥芯上部的平衡孔產(chǎn)生壓力和閥芯下部的介質(zhì)產(chǎn)生的壓力平衡，也就是使閥芯所受的不平衡力相互抵消，所以對閥芯上開有平衡孔的套筒式閥又稱為壓力平衡式閥。它具有流量大、許用壓差高、防堵塞等優(yōu)點，但在大口徑（DN150mm以上）時普遍存在泄漏量大的缺點。泄漏量大在一定程度上造成系統(tǒng)消耗高、調(diào)節(jié)品質(zhì)差，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降、環(huán)境污染等問題。
                   
 1.2 階段故障統(tǒng)計
    表一是某廠僅從2002年8月到2003年1月對套筒閥內(nèi)漏的統(tǒng)計。其中9月我們還對系統(tǒng)進行了設(shè)備大修。
           表一 2002年8月-2003年1月套筒閥內(nèi)漏統(tǒng)計
        
    通過長期的統(tǒng)計調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)套筒式調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏對系統(tǒng)的影響相當(dāng)大，特別是在原材料價格上漲，市場競爭激烈，產(chǎn)品價格下滑的今天。因此，節(jié)能降耗，提高系統(tǒng)運行的效能，維持系統(tǒng)穩(wěn)定是我們控制成本的一個有效的手段之一。
 2、原因分析及常規(guī)處理
 2.1 檢修后閥沒有完全關(guān)閉
    這種情況比較常見，我們統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，這種故障所占比例高達21%。比如我廠的工藝空氣流量調(diào)節(jié)閥100FV105，在2002年11月6日大修后開車時工藝反映內(nèi)漏較大，如果不進行處理，可能會造成二段爐R1催化劑氧化，嚴(yán)重的會導(dǎo)致二段爐內(nèi)形成爆炸性混合氣體而引發(fā)重大事故。后經(jīng)過調(diào)整閥桿后內(nèi)漏基本消除。這是因為全關(guān)后閥芯沒有接觸到閥座，也就是閥沒有關(guān)到位，或者說行程不夠。有的調(diào)節(jié)閥，在檢修后連接執(zhí)行機構(gòu)的推桿和閥桿時，沒有按要求連接，造成表面上推桿走完全行程，實際閥芯沒有關(guān)到位的故障。這種情況的處理只需要重新按要求連接推桿和閥桿就可以了。正確的連接應(yīng)當(dāng)是推桿走完全行程，閥芯必須全開全關(guān)到位。對于哈佛塊夾持式連接的，不論調(diào)節(jié)閥是氣關(guān)還是氣開，通常的做法都是將閥芯壓到全關(guān)的位置，然后對執(zhí)行機構(gòu)氣室加信號后連接（氣關(guān)的加到彈簧范圍上限，氣開的加到下限。比如一個20-100kpa的彈簧范圍的薄膜式執(zhí)行機構(gòu)，氣關(guān)的加信號到100kpa,氣開的加信號到20kpa）。對于螺紋旋入式連接的，可以在閥桿上作標(biāo)記，或采用其它方式。總之，要求在彈簧范圍的上限或下限時連接后閥芯剛好能全關(guān)到位。
   閥沒有關(guān)到位會產(chǎn)生內(nèi)漏，而閥沒有緊密關(guān)閉也可能會引起內(nèi)漏，沒有緊密關(guān)閉是指閥芯和閥座剛好接觸但沒有壓緊力，原因大多是因為執(zhí)行機構(gòu)有效輸出力不夠。對于氣關(guān)式的調(diào)節(jié)閥，如果氣源沒有達到額定值，有的氣源值甚至達不到彈簧范圍上限，例如我們在某廠檢修到的一臺高壓蒸汽壓力控制閥100PV172，其彈簧范圍是70～190Kpa，而調(diào)節(jié)閥的氣源卻只有180Kpa，這樣即使給全關(guān)的信號，氣源還不能完全壓縮彈簧，執(zhí)行機構(gòu)推桿不能走完全行程，也就不可能使閥全關(guān)。在我們沒有檢修之前，工藝反映該閥內(nèi)漏嚴(yán)重，高壓蒸汽產(chǎn)量不夠，壓力較低。檢修后這種現(xiàn)象基本上消失了。
    我們知道，在無負(fù)荷條件下，執(zhí)行機構(gòu)輸出力計算公式為F=Po.Ae（Po為加載的信號氣壓，Ae為膜片有效面積）。在膜片面積一定的條件下，加載的信號氣壓越大，輸出力就越大。而正常運行中，我們需要閥全關(guān)時，有效的輸出力，如果以上式來計算是不行的，因為上式忽略了執(zhí)行機構(gòu)里彈簧的反作用力。那么，閥全關(guān)時，有效的輸出力就應(yīng)該是：氣開閥F0=Pr0.Ae（Pr0為彈簧范圍低值）；氣關(guān)閥F1=（P0-Pr1）.Ae（Pr1為彈簧范圍高值）。執(zhí)行機構(gòu)的有效輸出力就需要在克服介質(zhì)的不平衡力、填料的摩擦力后，產(chǎn)生一個余力壓緊閥芯。所以調(diào)節(jié)閥的氣源必須達到額定值，調(diào)節(jié)閥的有效輸出力才足夠大，才能夠把閥芯壓死在閥座上而不會內(nèi)漏，所以必要時可以適當(dāng)提高氣源值。而對于氣開閥，就要考慮預(yù)緊力的問題，所謂預(yù)緊力，其實也是有效輸出力，從F0=Pr0.Ae可以看出，預(yù)緊力實際上是彈簧產(chǎn)生的輸出力，這個力過小，就不能克服介質(zhì)的不平衡力，介質(zhì)就會頂開閥芯造成泄漏。因此氣開閥內(nèi)漏，可以檢查彈簧的預(yù)緊力，預(yù)緊力過小的，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加預(yù)緊力以消除泄漏，增加預(yù)緊力，就是提高彈簧范圍的低值，也可以理解為提高彈簧的預(yù)壓縮量。
    另外閥內(nèi)件卡澀而使調(diào)節(jié)閥不能動作也容易引起內(nèi)漏。我廠鍋爐給水閥100FV206，在2002年大修后開車不久，發(fā)現(xiàn)該閥泄漏較大，現(xiàn)場檢查閥芯被卡住，現(xiàn)場15%開度，總控全關(guān)，聯(lián)系總控打開至30%后該閥才有反應(yīng)，后反復(fù)動作，恢復(fù)正常。對于閥內(nèi)件卡澀的，如果是因為有異物，在工藝運行允許的條件下，可以反復(fù)動作或開大閥位使異物沖走，不能沖走的或因為閥內(nèi)件配合間隙過小，則需要解體處理閥內(nèi)件了。
    其它附件限位，比如手輪沒有回到自動的位置，或其它的機械限位裝置限位；還有閥門定位器沒有調(diào)整好；升壓器增益調(diào)整不當(dāng)，使輸入信號在全關(guān)的時候，定位器或升壓器輸出沒有達到額定值，都可能導(dǎo)致閥不能完全關(guān)閉，引起內(nèi)漏。對于手輪或其它機械限位的，需要取消限位，使調(diào)節(jié)閥能全行程自動調(diào)節(jié)；而定位器和升壓器的調(diào)整，必須按要求調(diào)整到達標(biāo)。比如定位器的調(diào)整，對于正作用定位器配氣關(guān)閥，當(dāng)定位器的輸入信號為最小值時（通常的氣信號為20kPa，電信號為4mA），定位器的輸出應(yīng)當(dāng)為零；在輸入信號為最大值時（一般的氣信號為100kPa，電信號為20mA），定位器的輸出就應(yīng)當(dāng)達到氣源值。對于氣關(guān)閥，要使閥完全關(guān)閉，必須是定位器的輸出達到最大（也就是達到定位器的氣源值）。
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