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閥門定位器常見的6個問題原因分析
在調(diào)節(jié)閥的附屬裝置中，最主要、最實用的是閥門定位器。閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的關(guān)鍵附件之一。它具有閥門定位功能，既克服閥桿摩擦力，又可以克服因介質(zhì)壓力變化而引起的不平衡力，從而能夠使閥門快速的跟隨，并對應(yīng)于調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥快速定位，提升其調(diào)節(jié)品質(zhì)。隨著智能儀表技術(shù)的發(fā)展，智能技術(shù)、電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)儀表中，大大提高了儀表的功能與性能。
閥門定位器的原理：反饋桿反饋閥門的開度位置發(fā)生變化，當(dāng)輸入信號產(chǎn)生的電磁力矩與定位器的反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩相等，定位器力平衡系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，定位器處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時輸入信號與閥位成對應(yīng)比例關(guān)系。當(dāng)輸入信號變化或介質(zhì)流體作用力等發(fā)生變化時，力平衡系統(tǒng)的平衡狀態(tài)被打破，磁電組件的作用力與因閥桿位置變化引起的反饋回路產(chǎn)生的作用力就處于不平衡狀態(tài)，由于噴嘴和擋板作用，使定位器氣源輸出壓力發(fā)生變化，執(zhí)行機構(gòu)氣室壓力的變化推動執(zhí)行機構(gòu)運動，使閥桿定位到新位置，重新與輸入信號相對應(yīng)，達到新的平衡狀態(tài)。在使用中改變定位器的反饋桿的結(jié)構(gòu)(如凸輪曲線)，可以改變調(diào)節(jié)閥的正、反作用，流量特性等，實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥性能的提升。
現(xiàn)場使用閥門定位器的種類非常繁多，有氣動閥門定位器、電氣閥門定位器、有配薄膜執(zhí)行機構(gòu)的閥門定位器、有配活塞執(zhí)行機構(gòu)的閥門定位器、有力平衡式閥門定位器、有位移平衡式閥門定位器，閥門定位器的廣泛使用，在生產(chǎn)過程中，難免會出現(xiàn)各種故障，為保質(zhì)、保量、安全地生產(chǎn)，就必須及時排除定位器可能產(chǎn)生地一切故障。要排除閥門定位器地的故障，必須正確判斷閥門定位器的那一個環(huán)節(jié)、那一個元件發(fā)生的故障。通常有如下兩種故障分析法：一是根據(jù)閥門定位器的傳遞函數(shù)，對閥門定位器進行逐個環(huán)節(jié)，逐個元件的分析，這種對現(xiàn)場檢修不太適用，但對于疑難問題的分析，卻非常有效；二是根據(jù)檢修者對故障的現(xiàn)象進行綜合分析和判斷，此種方法最適于現(xiàn)場檢修。下面將閥門定位器可能產(chǎn)生的常見故障的起因分析如下：
1.閥門定位器有信號輸入，但無輸出壓力信號
（1）電/氣定位器，銜鐵與線圈架之間有異物。
（2）恒節(jié)流孔堵塞。
（3）噴嘴擋板配合不良或噴嘴擋板損壞。
（4）放大器中膜片（金屬膜片或者橡膠膜片）損壞。
（5）氣路連接有誤（包括放大器）。
（6）電/氣定位器輸入信號線正負(fù)極接反。
（7）定位器的輸入接線盒內(nèi)的二極管開路或接線不良。
（8）氣源壓力的大小不合要求。
（9）放大器耗氣量超額定數(shù)值太大。
（10）電/氣定位器磁鋼極性的安裝相異。
（11）放大器預(yù)緊力超重。
（12）滑閥式放大器內(nèi)的滑閥被異物卡死。
（13）“手動/自動”切換位置不對（非手動位置和非自動位置）。
（14）電/氣定位器輸入電信號短路。
（15）平衡彈簧安裝，調(diào)試不好。
2.下行程定位器輸出壓力變化緩慢
（1）放大器的氣錐閥的錐度較小。
（2）放大器膜片長期使用，產(chǎn)生彈性滯后現(xiàn)象。
（3）氣動定位器的感測元件（波紋管或膜盒）長期使用，產(chǎn)生彈性滯后。
（4）反饋彈簧產(chǎn)生彈性滯后。
3.上行程定位器給出壓力變化緩慢
（1）放大器進氣球閥陷得過深。
（2）放大器耗氣量較大。
（3）放大器進氣球閥沾污，流通面積減小。
（4）恒節(jié)流孔的直徑與噴嘴直徑之比小于額定值（技術(shù)要求數(shù)值）。
（5）噴嘴與擋板之間的配合不好。
（6）銜鐵與線圈架之間有輕微的磨擦。
4.定位器線性不好
（1）反饋凸輪或彈簧選擇不當(dāng)。
（2）反饋機構(gòu)安裝不好。
（3）反饋凸輪或彈簧安裝不當(dāng)。
（4）噴嘴或擋板有沾污現(xiàn)象。
（5）滑閥式放大器內(nèi)的滑閥與其接觸面有磨擦現(xiàn)象。
（6）背壓有輕微泄漏現(xiàn)象。
（7）整機安裝不當(dāng)。
（8）反饋連接桿面調(diào)節(jié)閥有卡現(xiàn)象。
5.無輸入信號，定位器有輸出壓力
（1） 噴嘴有堵塞。
（2）放大器進氣球閥沾污造成卡不死或者密封面損壞。
（3）恒節(jié)流孔的直徑與噴嘴直徑徑比大于額定值。
（4）放大器各氣路板的連接有問題。
（5）放大器金屬膜片變形或安裝不良，造成閥桿將進氣球閥頂開（對預(yù)緊力不可調(diào)放大器而言）。
（6）擋板已蓋住噴嘴的位置。
6.行程不足（定位器輸出壓力達不到最大值）
（1）反饋桿與執(zhí)行機構(gòu)推桿連接件的接觸位置不對。
（2）永久磁鐵產(chǎn)生的磁場強度較額定值小。
（3）擋板與噴嘴的配合不好。
（4）反饋凸輪的初始位置選擇不良。
（5）主杠桿平衡彈簧安裝不良。
氣動執(zhí)行機構(gòu)檢修
一、概述
氣動執(zhí)行器以無油壓縮空氣為動力，驅(qū)動閥門或擋板動作。主要有以下幾種類型：氣動調(diào)節(jié)閥、電磁閥、電信號氣動長行程執(zhí)行機構(gòu)。
二、氣動調(diào)節(jié)閥
氣動調(diào)節(jié)閥由氣動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。氣動執(zhí)行機構(gòu)以無油壓縮空氣為動力，接受氣信號20～100kpa并轉(zhuǎn)換成位移，驅(qū)動調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)流體的流量。為了改善閥門位置的線性度，克服閥桿的摩擦力和消除被調(diào)介質(zhì)壓力變化等的影響，提高動作速度，使用氣動閥門定位器與調(diào)節(jié)閥配套，從而使閥門位置能按調(diào)節(jié)信號實現(xiàn)正確的定位。
氣源質(zhì)量應(yīng)無明顯的油蒸汽、油和其他液體，無明顯的腐蝕氣體、蒸汽和溶劑。帶定位器的調(diào)節(jié)閥氣源中所含固體微粒數(shù)量應(yīng)小于0.1g/m3,且微粒執(zhí)行應(yīng)小于60цm,含油量應(yīng)小于10 g/m3。
常用的氣動調(diào)節(jié)閥由氣動薄膜調(diào)節(jié)閥和氣動活塞調(diào)節(jié)閥。
⒈氣動薄膜調(diào)節(jié)閥
氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)氣源壓力最大值為500kpa。執(zhí)行機構(gòu)分正作用和反作用兩種型式，正作用式信號壓力增大，調(diào)節(jié)閥關(guān)小，又稱氣關(guān)式；反作用是信號壓力增大，調(diào)節(jié)閥也開大，又稱氣開式。
⒉氣動活塞調(diào)節(jié)閥
氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)氣源壓力的最大值為700kpa。與氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)相比，在同樣行程條件下，它具有較大的輸出力，因此特別適合于高靜壓、高差壓的場合。
⒊氣動隔膜閥
氣動隔膜閥根據(jù)所選擇的隔膜或襯里材質(zhì)的不同，可適用于各種腐蝕性介質(zhì)管路上，作為控制介質(zhì)流動的啟閉閥。例如，化學(xué)水處理程序控制用的閥門，常采用氣動隔膜發(fā)執(zhí)行機構(gòu)并與電磁閥配合，實現(xiàn)閥門的全開或全關(guān)控制。
⒋閥門定位器
有電氣信號和氣信號兩種。
氣動閥門定位器與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用。定位器的氣源壓力大小與執(zhí)行機構(gòu)的型式及其壓力信號范圍(或彈簧壓力范圍)有關(guān)。例如ZPQ—01定位器與ZM系列氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)配套時，若執(zhí)行機構(gòu)壓力信號范圍為0.02～0.1Mpa，則氣源壓力為0.14Mpa；若壓力信號范圍為0.04～0.2Mpa，則氣源壓力為0.28Mpa；若ZPQ—02定位器與ZS—02系列活塞式執(zhí)行機構(gòu)配套時，壓力信號范圍為0.02～0.1Mpa時，氣源壓力為0.5Mpa。
電信號閥門定位器也可稱電-氣閥門定位器，可將0～10mA或4～20mA DC電信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的標(biāo)準(zhǔn)氣信號。
⒌氣動保位閥
氣動保位閥用于重要的氣動控制系統(tǒng)作為安全保護裝置。當(dāng)儀表氣源系統(tǒng)發(fā)生故障時,它能自動切斷調(diào)節(jié)器與閥門的通路,使閥門保持在原來的位置上。氣動保位閥型號為ZPB—201，給定壓力調(diào)整范圍為0.08～0.25Mpa，通道壓力為0.02～0.2Mpa。
氣動閥門定位器與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用。根據(jù)氣動閥不同每種閥門都有配套的閥門定位器。閥門定位器的氣源壓力大小與執(zhí)行機構(gòu)的型式及其壓力信號范圍有關(guān)(或彈簧壓力范圍)有關(guān)。
三、調(diào)試 氣動執(zhí)行器的調(diào)試主要任務(wù)是吹掃氣源管、閥門的動作方向、閥門定位器調(diào)整、閥門的線性度調(diào)整。
調(diào)試的步驟：
⒈在現(xiàn)場安裝完成后，先檢查各部分是否安裝正確并牢固，檢查各氣源和氣路、電路連接正確。
⒉從主氣源管至氣動執(zhí)行器處，分段吹掃氣源管路。要保證管路暢通、氣源符合用氣要求。吹掃時要把氣動執(zhí)行器的氣源過濾器甩開，吹掃至氣源合格后再重新安裝上。
⒊檢查過濾器減壓閥前的壓力，符合減壓閥的要求。調(diào)整減壓閥后的壓力，與定位器或氣動執(zhí)行器的銘牌要求氣源壓力相符。
⒋把閥門打到“就地控制”檔(有的無此開關(guān))，再就地手動操作氣動執(zhí)行器，確認(rèn)氣動執(zhí)行器動作方向正確，否則應(yīng)調(diào)換相應(yīng)的氣路管。并且閥門不應(yīng)有卡澀現(xiàn)象。對于氣信號無定位器的執(zhí)行器，氣動指令信號0.02～0.1Mpa對應(yīng)于全關(guān)、全開(氣開式執(zhí)行器相反)；對于有氣動定位器的氣信號執(zhí)行器，氣動指令信號先經(jīng)過定位器放大后再驅(qū)動執(zhí)行器；對于電信號氣動執(zhí)行器，4～20mA信號對應(yīng)于0.02～0.1Mpa氣動信號，再由此氣動信號驅(qū)動執(zhí)行器動作。
⒌檢查并調(diào)整閥門定位器在閥門全開和全關(guān)時的輸出。閥門定位器的輸出在閥門全關(guān)時應(yīng)對其氣信號和電信號的零位值(例如：0.02Mpa或者4mA)，閥門全開時應(yīng)對應(yīng)其滿度值(例如：0.1Mpa或者20mA)。
⒍把閥門打到“遠方控制”檔(有的無此開關(guān))，從遠方(例如集控室)進行遠方電信號的控制試驗。閥門的動作方向應(yīng)正確無誤。閥門的實際開度，以及在就地和遠方的閥門位置顯示應(yīng)準(zhǔn)確對應(yīng)于發(fā)給閥門的動作指令值。
⒎帶有線性調(diào)整功能的氣動執(zhí)行器，還應(yīng)選運行中常用的一點(一般是中間閥位附近)調(diào)整其工作特性的線性度。
⒏調(diào)試完成后，把所有的螺絲和管接頭全部緊固一遍，并停電緊固所有的接線螺絲。
經(jīng)常出現(xiàn)的故障 閥門卡澀的主要原因是氣源帶水，壓縮空氣不合格，特別是雨季空氣潮濕，閥門內(nèi)積水容易卡澀。氣動執(zhí)行機構(gòu)的氣源應(yīng)是清潔的、壓力穩(wěn)定的壓縮空氣，一般由無油壓縮空氣機供給，經(jīng)儲氣罐和總的過濾、減壓設(shè)備后送至空氣母管，每臺氣動執(zhí)行機構(gòu)從母管接取氣源。若母管氣源的清潔程度或壓力不能滿足各種類型氣動執(zhí)行機構(gòu)的要求時，也可在每臺執(zhí)行機構(gòu)的空氣管前加裝空氣過濾器、空氣減壓閥或空氣過慮減壓閥等。
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