一 溫度儀表系統(tǒng)常見故障分析
(1)溫度突然增大:此故障多為熱電阻(熱電偶)斷路、接線端子松動(dòng)、(補(bǔ)償)導(dǎo)線斷、溫度失靈等原因引起,這時(shí)需要了解該溫度所處的位置及接線布局,用萬(wàn)用表的電阻(毫伏)檔在不同的位置分別測(cè)量幾組數(shù)據(jù)就能很快找出原因。
(2)溫度突然減?。捍斯收隙酁闊犭娕蓟驘犭娮瓒搪贰?dǎo)線短路及溫度失靈引起。要從接線口、導(dǎo)線拐彎處等容易出故障的薄弱點(diǎn)入手,一一排查。現(xiàn)場(chǎng)溫度升高,而總控指示不變,多為測(cè)量元件處有沸點(diǎn)較低的液體(水)所致。
(3)溫度出現(xiàn)大幅度波動(dòng)或快速震蕩:此時(shí)應(yīng)主要檢查工藝操作情況(參與調(diào)節(jié)的檢查調(diào)節(jié)系統(tǒng))。
二 壓力儀表系統(tǒng)常見故障及分析
(1)壓力突然變小、變大或指示曲線無(wú)變化:此時(shí)應(yīng)檢查變送器引壓系統(tǒng),檢查根部閥是否堵塞、引壓管是否暢通、引壓管內(nèi)部是否有異常介質(zhì)、排污絲堵及排污閥是否泄漏等。冬季介質(zhì)凍也是常見現(xiàn)象。變送器本身故障可能性很小。
(2)壓力波動(dòng)大:這種情況首先要與工藝人員結(jié)合,一般是由操作不當(dāng)造成的。參與調(diào)節(jié)的參數(shù)要主要檢查調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
三 流量?jī)x表系統(tǒng)常見故障及分析
(1)流量指示值小:一般由以下原因造成:檢測(cè)元件損壞(零點(diǎn)太低。;顯示有問(wèn)題;線路短路或斷路;正壓室堵或漏;系統(tǒng)壓力低;參與調(diào)節(jié)的參數(shù)還要檢查調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥及電磁閥。
(2)流量指示大:主要原因是負(fù)壓室引壓系統(tǒng)堵或漏。變送器需要調(diào)校的可能不大。
(3)流量波動(dòng)大:流量參數(shù)不參與調(diào)節(jié)的,一般為工藝原因;參與調(diào)節(jié)的,可檢查調(diào)節(jié)器的PID參數(shù);帶隔離罐的參數(shù),檢查引壓管內(nèi)是否有氣泡,正負(fù)壓引壓管內(nèi)液體是否一樣高。
四 液位儀表系統(tǒng)常見故障及分析
(1)液位突然變大:主要檢查變送器負(fù)壓室引壓系統(tǒng)是否堵、泄漏、集氣、缺液等。灌液的具體方法是:按照停表順序先停表;關(guān)閉正負(fù)壓根部閥;打開正負(fù)壓排污閥泄壓;打開雙室平衡容器灌液絲堵;打開正負(fù)壓室排污絲堵;此時(shí)液位指示大。關(guān)閉排污閥;關(guān)閉正負(fù)壓室排污絲堵;用相同介質(zhì)緩慢灌入雙室平衡容器中,此時(shí)微開排污絲堵排氣;直至灌滿為止,此時(shí)打開正壓室絲堵,變送器指示應(yīng)回零位。然后按照投表順序投用變送器。
(2)液位突然變?。褐饕獧z查正壓室引壓系統(tǒng)是否堵、漏、集氣、缺液、平衡閥是否關(guān)死等。檢查引壓系統(tǒng)是否暢通的具體方法是停變送器,開排污閥,檢查排污情況(不能外泄的介質(zhì)除外)。
(3)總控室指示與現(xiàn)場(chǎng)液位不相符:首先判斷是不是現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)故障,此時(shí)可以人為增大或降低液位,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和總控指示情況具體分析問(wèn)題原因(現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)根部閥關(guān)閉、堵塞、外漏易引起現(xiàn)場(chǎng)指示不準(zhǔn))??梢酝ㄟ^(guò)檢查零點(diǎn)、量程、灌液來(lái)恢復(fù)液位正常。如果仍不正常,可通知工藝人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)拆回變送器打壓調(diào)校。
(4)液位波動(dòng)頻繁:首先和工藝人員結(jié)合檢查進(jìn)料、出料情況,確定工藝狀況正常后,可通過(guò)調(diào)整PID參數(shù)來(lái)穩(wěn)定。具體方法是:調(diào)節(jié)閥投手動(dòng)狀態(tài),先調(diào)整設(shè)定值與測(cè)量值一致,使液位波動(dòng)平穩(wěn)下來(lái),再慢慢調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度,使液位緩慢上升或下降,達(dá)到工藝要求,再調(diào)整設(shè)定值與測(cè)量值一致,待參數(shù)穩(wěn)定后調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)。
總之,一旦發(fā)現(xiàn)儀表參數(shù)有些異常,首先與工藝人員結(jié)合,從工藝操作系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)兩方面入手,綜合考慮,認(rèn)真分析,特別要考慮被測(cè)參數(shù)和控制閥之間的關(guān)聯(lián),將故障分步分段判定,也就很容易找出問(wèn)題所在,對(duì)癥下藥解決問(wèn)題。
二、現(xiàn)場(chǎng)控制儀表主要是閥類
閥類安作用和用途可分為以下幾種
1、排氣閥:排除管道中多余的氣體,提高管道使用效率及降低能耗。
2、分流閥:分配、分離或混合管道中的介質(zhì)。
3、安全閥:防止管道或裝置中的介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定數(shù)值,從而達(dá)到安全保護(hù)的目的。
4、止回閥:防止管道中介質(zhì)倒流。
5、截?cái)嚅y:接通或截?cái)喙艿乐械慕橘|(zhì)流通。
6、調(diào)節(jié)閥:調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、流量等參數(shù)。
現(xiàn)在主要介紹一下自立式調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
一 自力式壓力調(diào)節(jié)閥
1、自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理(閥后壓力控制)
工作介質(zhì)的閥前壓力P1經(jīng)過(guò)閥芯、閥座后的節(jié)流后,變?yōu)殚y后壓力P2。P2經(jīng)過(guò)控制管線輸入到執(zhí)行器的下膜室內(nèi)作用在頂盤上,產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置,控制閥后壓力。當(dāng)閥后壓力P2增加時(shí),P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時(shí),頂盤的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關(guān)向閥座的位置,直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時(shí),閥芯與閥座的流通面積減少,流阻變大,從而使P2降為設(shè)定值。同理,當(dāng)閥后壓力P2降低時(shí),作用方向與上述相反,這就是自力式(閥后)壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理。
2、自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理(閥前壓力控制)
工作介質(zhì)的閥前壓力P1經(jīng)過(guò)閥芯、閥座后的節(jié)流后,變?yōu)殚y后壓力P2。同時(shí)P1經(jīng)過(guò)控制管線輸入到執(zhí)行器的上膜室內(nèi)作用在頂盤上,產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置,控制閥前壓力。當(dāng)閥前壓力P1增加時(shí),P1作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時(shí),頂盤的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯向離開閥座的方向移動(dòng),直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時(shí),閥芯與閥座的流通面積減大,流阻變小,從而使P1降為設(shè)定值。同理,當(dāng)閥前壓力P1降低時(shí),作用方向與上述相反,這就是自力式(閥前)壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理。
3、自力式流量調(diào)節(jié)閥工作原理
被控介質(zhì)輸入閥后,閥前壓力P1通過(guò)控制管線輸入下膜室,經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后的壓力Ps輸入上膜室,P1與Ps的差即△Ps=P1-Ps 稱為有效壓力。P1作用在膜片上產(chǎn)生的推力與Ps作用在膜片上產(chǎn)生的推力差與彈簧反力相平衡確定了閥芯與閥座的相對(duì)位置,從而確定了流經(jīng)閥的流量。當(dāng)流經(jīng)閥的流量增加時(shí),即△Ps增加,結(jié)果P1、Ps分別作用在下、上膜室,使閥芯向閥座方向移動(dòng),從而改變了閥芯與閥座之間的流通面積,使Ps增加,增加后的Ps作用在膜片上的推力加上彈簧反力與P1作用在膜片上的推力在新的位置產(chǎn)生平衡達(dá)到控制流量的目的。反之,同理。
二 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是以壓縮空氣為動(dòng)力源,以氣缸為執(zhí)行器,并借助于電氣閥門定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、限位閥等附件去驅(qū)動(dòng)閥門,實(shí)現(xiàn)開關(guān)量或比例式調(diào)節(jié),接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的:流量、壓力、溫度及液位等各種工藝參數(shù)。
1、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的分類
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作分氣開型和氣關(guān)型兩種。氣開型(Air to Open) 是當(dāng)膜頭上空氣壓力增加時(shí),閥門向增加開度方向動(dòng)作,當(dāng)達(dá)到輸入氣壓上*,閥門處于全開狀態(tài)。反過(guò)來(lái),當(dāng)空氣壓力減小時(shí),閥門向關(guān)閉方向動(dòng)作,在沒(méi)有輸入空氣時(shí),閥門全閉。故有時(shí)氣開型閥門又稱故障關(guān)閉型(Fail to Close FC)。氣關(guān)型(Air to Close)動(dòng)作方向正好與氣開型相反。當(dāng)空氣壓力增加時(shí),閥門向關(guān)閉方向動(dòng)作;空氣壓力減小或沒(méi)有時(shí),閥門向開啟方向或全開為止。故有時(shí)又稱為故障開啟型(Fail to Open FO)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開或氣關(guān),通常是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥態(tài)結(jié)構(gòu)的不同組裝方式實(shí)現(xiàn)。
2、常見的幾個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)
調(diào)節(jié)閥有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分組成。調(diào)節(jié)閥一般采用氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu),其作用方式有正,反兩種。信號(hào)壓力增大時(shí),推干下移的為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu),信號(hào)壓力增大時(shí),推干上移的為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。閥體部件分為正,反裝兩種。閥桿下移時(shí),閥芯與閥座流通面積減少的為正裝式,反之為反裝式。調(diào)節(jié)閥的作用方式分為氣開和氣關(guān)兩種,氣開、氣關(guān)是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正、反作用和閥體部件的正反裝組合而成。
而調(diào)節(jié)閥的氣開還是氣關(guān)是多方面綜合考慮的首先是以工藝安全為主考慮,在確定了氣關(guān)還是氣開后,再確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用,后再確定閥體的正反裝組合方式正如上所述。
正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指當(dāng)膜片上氣體壓力的增加時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿朝向閥體運(yùn)動(dòng);反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指當(dāng)膜片上氣體壓力增加時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿遠(yuǎn)離閥體運(yùn)動(dòng);和氣開(air to open),氣閉(air to close)型閥門*是不同的兩個(gè)概念。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)和正裝(反裝)的閥門得到氣關(guān)(氣開);反之,反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)和反裝(正裝)的閥門可以得到氣關(guān)(氣開)。
定位器的正反作用與你所選購(gòu)的調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān)是對(duì)應(yīng)的。也就是說(shuō)為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)閥自身的負(fù)反饋而設(shè)置的。調(diào)節(jié)器的正反作用是用來(lái)對(duì)整個(gè)控制回路的負(fù)反饋而設(shè)置的,當(dāng)調(diào)節(jié)器投自動(dòng)的時(shí)候,才能具體體現(xiàn)出調(diào)節(jié)器正反作用的作用。
閥門定位器的正反作用是根據(jù)調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)確定的,調(diào)節(jié)器的正反作用是根據(jù)控制回路各環(huán)節(jié)的特性確定的,要保證控制回路滿足控制要求。例如實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋控制,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,被調(diào)參數(shù)由于受到干擾的影響,常常偏離設(shè)定值,即被調(diào)參數(shù)產(chǎn)生了偏差:
對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō),按照統(tǒng)一的規(guī)定,如果測(cè)量值增加,調(diào)節(jié)器輸出增加,調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kc為負(fù),則該調(diào)節(jié)器稱為正作用調(diào)節(jié)器;測(cè)量值增加,調(diào)節(jié)器輸出減小,Kc為正則該調(diào)節(jié)器稱為反作用調(diào)節(jié)器。
3、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇
任何一個(gè)控制系統(tǒng)在投運(yùn)前,必須正確選擇調(diào)節(jié)器的正反作用,使控制作用的方向正確,否則,在閉合回路中進(jìn)行的不是負(fù)反饋而是正反饋,它將不斷增大偏差,終必將把被控變量引導(dǎo)到高或低的極限值上。
在一個(gè)單回路控制系統(tǒng)中,只要調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)Kc、調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)Kv、被控對(duì)象的放大系數(shù)Ko的乘積為正,就能實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋控制。調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和對(duì)象放大系數(shù)正負(fù)號(hào)規(guī)定如下:
(1) 調(diào)節(jié)器放大系數(shù)的正負(fù)號(hào);對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō),按照統(tǒng)一的規(guī)定,測(cè)量值增加,輸出增加,調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kc為負(fù),稱之為正作用。測(cè)量值增加,輸出減小,Kc為正,稱之為反作用。
(2)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)的正負(fù)號(hào);調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)Kv定義為氣開閥Kv為正,氣關(guān)閥Kv為負(fù)。
(3) 對(duì)象放大系數(shù)的正負(fù)號(hào);對(duì)象的放大系數(shù)Ko定義為:如操縱變量增加,被控變量也增加,Ko為正;操縱變量增加,被控變量減少,Ko為負(fù)。由此可知,單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器正反作用的確定方法如下:首先確定對(duì)象放大系數(shù)Ko的正負(fù)號(hào),然后根據(jù)調(diào)節(jié)閥選型為氣開或氣關(guān)確定調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)Kv的正負(fù)號(hào),終由Kc、Kv、Ko乘積應(yīng)為正,即可確定調(diào)節(jié)器的作用方式。
總之,氣開氣關(guān)的選擇是根據(jù)工藝生產(chǎn)的安全角度出發(fā)來(lái)考慮。當(dāng)氣源切斷時(shí),調(diào)節(jié)閥是處于關(guān)閉位置安全還是開啟位置安全?舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)加熱爐的燃燒控制,調(diào)節(jié)閥安裝在燃料氣管道上,根據(jù)爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來(lái)控制燃料的供應(yīng)。這時(shí),宜選用氣開閥更安全些,因?yàn)橐坏庠赐V构┙o,閥門處于關(guān)閉比閥門處于全開更合適。如果氣源中斷,燃料閥全開,會(huì)使加熱過(guò)量發(fā)生危險(xiǎn)。又如一個(gè)用冷卻水冷卻的的換熱設(shè)備,熱物料在換熱器內(nèi)與冷卻水進(jìn)行熱交換被冷卻,調(diào)節(jié)閥安裝在冷卻水管上,用換熱后的物料溫度來(lái)控制冷卻水量,在氣源中斷時(shí),調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開啟位置更安全些,宜選用氣關(guān)式(即FO)調(diào)節(jié)閥。
4、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的維修
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)保證工藝裝置的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)有著十分重要的意義。因此加強(qiáng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的維修是必要的。
A、檢修時(shí)的重點(diǎn)檢查部位
a.檢查閥體內(nèi)壁:在高壓差和有腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)合,閥體內(nèi)壁、隔膜閥的隔膜經(jīng)常受到介質(zhì)的沖擊和腐蝕,必須重點(diǎn)檢查耐壓耐腐情況;
b.檢查閥座:因工作時(shí)介質(zhì)滲入,固定閥座用的螺紋內(nèi)表面易受腐蝕而使閥座松弛;
c.檢查閥芯:閥芯是調(diào)節(jié)閥的可動(dòng)部件之一,受介質(zhì)的沖蝕較為嚴(yán)重,檢修時(shí)要認(rèn)真檢查閥芯各部是否被腐蝕、磨損,特別是在高壓差的情況下,閥芯的磨損因空化引起的汽蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。損壞嚴(yán)重的閥芯應(yīng)予更換;檢查密封填料。
B、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的日常維護(hù)
當(dāng)調(diào)節(jié)閥采用石墨一石棉為填料時(shí),大約三個(gè)月應(yīng)在填料上添加一次潤(rùn)滑油,以保證調(diào)節(jié)閥靈活好用。如發(fā)現(xiàn)填料壓帽壓得很低,則應(yīng)補(bǔ)充填料,如發(fā)現(xiàn)聚四氟乙燥填料硬化,則應(yīng)及時(shí)更換;應(yīng)在巡回檢查中注意調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行情況,檢查閥位指示器和調(diào)節(jié)器輸出是否吻合;對(duì)有定位器的調(diào)節(jié)閥要經(jīng)常檢查氣源,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理;應(yīng)經(jīng)常保持調(diào)節(jié)閥的衛(wèi)生以及各部件完整好用。
三 常見故障及產(chǎn)生的原因
(一)調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作的故障及原因
1.無(wú)信號(hào)、無(wú)氣源。
原 因:
①氣源未開;
②氣源臟,導(dǎo)致氣源管堵塞或過(guò)濾器、減壓閥堵塞(特別注意冬天氣源帶水結(jié)冰);
③壓縮機(jī)故障使氣源壓力低;
④氣源總管泄漏。
2.有氣源,無(wú)信號(hào)。
原 因:
①調(diào)節(jié)器故障,②氣源管泄漏;③閥門定位器漏氣;④調(diào)節(jié)閥膜片損壞。
3.定位器無(wú)氣源。
原 因:
①過(guò)濾器堵塞;②減壓閥故障;③管道泄漏或堵塞。
4.定位器有氣源無(wú)輸出。
原 因:
①定位器的節(jié)流孔堵塞;②放大器失靈;③噴嘴堵。
5.有信號(hào)、無(wú)動(dòng)作。
原 因:
①閥芯脫落,②閥芯卡死;③閥桿彎曲;④執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧斷。
(二)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作不穩(wěn)定的故障及原因
1.氣源壓力不穩(wěn)定。
原 因:
①氣源總管泄漏;②減壓閥故障。
2.信號(hào)壓力不穩(wěn)定。
原 因:
①控制系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)(T=RC)不適當(dāng);②調(diào)節(jié)器輸出不穩(wěn)定。
3.氣源壓力穩(wěn)定,信號(hào)壓力也穩(wěn)定,但調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作仍不穩(wěn)定。
原 因:
①定位器中放大器的球閥受臟物磨損關(guān)不嚴(yán),耗氣量特別增大時(shí)會(huì)產(chǎn)生輸出震蕩;
②定位器中放大器的噴咀擋板不平行,擋板蓋不住噴咀;
③輸出管、線漏氣;④執(zhí)行機(jī)構(gòu)剛性太小。
(三)調(diào)節(jié)閥振動(dòng)的故障及原因
1.調(diào)節(jié)閥在任何開度下都振動(dòng)。
原 因:
①支撐不穩(wěn);②附近有振動(dòng)源;③閥芯與襯套磨損嚴(yán)重。
2.調(diào)節(jié)閥在接近全閉位置時(shí)振動(dòng)。
原 因:
①調(diào)節(jié)閥選大了,常在小開度下使用;②單座閥介質(zhì)流向與關(guān)閉方向相反。
(四)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作遲鈍的故障及原因
1.閥桿僅在單方向動(dòng)作時(shí)遲鈍。
原 因:
①氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)中膜片泄漏;②執(zhí)行機(jī)構(gòu)中“O”型密封泄漏。
2.閥桿在往復(fù)動(dòng)作時(shí)均有遲鈍現(xiàn)象。
原 因:
①閥體內(nèi)有粘物堵塞;②填料有問(wèn)題,壓得太緊或需要更換。
(五)調(diào)節(jié)閥已關(guān)到位但泄漏量大的故障及原因
1.閥全關(guān)時(shí)泄漏量大。
原 因:
①閥芯被磨損,內(nèi)漏嚴(yán)重,②閥未調(diào)好關(guān)不嚴(yán)。
2.閥達(dá)不到全閉位置。
原 因:
①介質(zhì)壓差太大,執(zhí)行機(jī)構(gòu)剛性小,閥關(guān)不嚴(yán);②閥內(nèi)有異物;③襯套燒結(jié)。
(六)流量可調(diào)范圍變小
主要原因是閥芯被腐蝕變小,從而使可調(diào)的小流量變大。