氣動閥門的工作原理及故障分析

施志昌　施嘉文

摘 要：在化工、電力、石油以及冶金等工業(yè)企業(yè)中，氣動閥門的運用是非常廣泛的，并且屬于工業(yè)自動化系統(tǒng)中的核心分支。在氣動閥門使用的過程中，當出現(xiàn)故障時會影響到整合系統(tǒng)的運行，因此有必要對氣動閥門的工作原理及故障處理措施研究與分析。

關(guān)鍵詞：氣動閥門；故障；工作原理

中圖分類號：TH134 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0074-02

1 氣動閥門的工作原理

所謂氣動閥門，具體是指將氣缸作為執(zhí)行器，以壓縮空氣為動力源來實現(xiàn)對閥門的驅(qū)動，以實現(xiàn)對開關(guān)進行調(diào)節(jié)。當調(diào)節(jié)管道接收到自動化控制系統(tǒng)所發(fā)出的控制信號時，便會對溫度、壓力、流量等相關(guān)的參數(shù)進行調(diào)節(jié)?？偟膩碚f，氣動閥門所擁有的特征有安全可靠、反應快速以及控制簡單等。在具體操作的過程中，將調(diào)節(jié)氣室輸入0.02-0.10MPa信號壓力后，薄膜便會出現(xiàn)推力，在推力盤向下移動的過程中會對彈簧進行壓縮，實現(xiàn)閥桿、推桿以及閥芯向下移動，來達到對閥門調(diào)節(jié)的目的。

2 氣動閥門常見的故障及處理方法

通過對氣動閥門的故障狀態(tài)進行研究與分析后，了解到可能出現(xiàn)的故障有閥門卡堵、閥門不動作、閥門泄漏以及震蕩等，因此有必要根據(jù)實際故障來制定出應對措施，以實現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)、安全的運行，創(chuàng)造更高的效益。

2.1 氣動閥門卡堵

假如閥桿的動作出現(xiàn)遲鈍，那么意味著閥體內(nèi)可能存在黏性較大的物質(zhì)，并且氣動閥門卡堵的情況主要出現(xiàn)在系統(tǒng)投運初期。 遇到此情況時，應該迅速的開關(guān)閥門或副線，以沖跑堵塞閥門的介質(zhì)。同時，還可以采用管鉗將閥桿夾緊，并施加信號壓力的方式來對閥桿進行反用力旋轉(zhuǎn)。假如仍然無法解決以上問題，那么可以通過驅(qū)動功率增加的方式，來進行反復的上下移動。需注意的是，由于以上操作具有較強的專業(yè)性，因此在解決與處理此故障時需要在專業(yè)人員的幫助下來完成。

2.2 閥門不動作

針對于此故障來說，第一步是需要對氣源壓力是否正常進行判定，在此基礎(chǔ)上來對氣源故障進行查找。當閥門內(nèi)氣源壓力正常的情況下，則需要對電/氣轉(zhuǎn)換器的放大器是否有輸出進行判斷。在沒有輸出時則可能存在兩種情況：其一，空氣中水分壓縮后放在放大器球閥處；其二，放大器恒節(jié)流孔堵塞。對此，則需要執(zhí)行清潔氣源、清除雜物以及疏通恒節(jié)流孔等多種方式。假如通過以上處理后閥門仍然無動作，則需要將閥門卸開并執(zhí)行全面檢查。

2.3 閥門噪音大

在流體流通過閥門的時候，一旦出現(xiàn)前后壓差較為明顯的情況，那么將引發(fā)氣蝕現(xiàn)象，氣蝕主要就是基于閥芯和閥座產(chǎn)生的，進而使得流體出現(xiàn)噪聲。流通能力值如果選擇的過大，那么就需要對調(diào)節(jié)閥進行重新設定，選擇與流通能力值相適應和吻合的調(diào)節(jié)閥，這樣可以有效的較小噪音，下面對消除噪音方法進行具體的介紹和分析：（1）消除共振噪音法。唯有在閥門共振的狀態(tài)下，才能夠使得能量得以重疊，進而產(chǎn)生一百分貝的噪音。其中表現(xiàn)存在著很大的差異，有些振動強，有些振動弱，振動強的噪音不大，振動弱的，噪音較大；有些則是振動和噪音都非常大。此噪音往往會產(chǎn)生一種單音調(diào)聲音，消除共振之后，噪音也會有所減弱；（2）消除汽蝕噪音法。氣蝕作為流體動力噪音的重要組成部分，對于噪音的強弱有著更突出的影響?？栈瘯r，氣泡破裂將會無形中產(chǎn)生高速的沖擊力，進而局部會滋生出強烈的湍流，氣蝕噪音因此而產(chǎn)生。此噪音會產(chǎn)生格格聲，與砂石聲音非常的類似。消除氣蝕可以有效的減小噪音；（3）采用吸音材料法。吸引材料作為一種非常常見的聲音處理方法，所起到的處理效果非常不錯。借助于吸引材料進行環(huán)繞噪音源頭，可以有效的減小噪音。因噪音會傳播，進而吸引材料包圍在哪個部位，就會消除這個部位的噪音。此方式更為使用到噪音不大的情況，其主要原因就是此方法所消耗的資金非常多；（4）串聯(lián)消音器法。串聯(lián)消音器法更多的就是適用到空氣動力噪音的消音方面，這種方法可以非常好的消除噪音。對于質(zhì)量流量較高的閥門進行前后對比，可以明確該方法的考量非常的周全，不但效果較好，同時也非常的便宜。借助于該方法可以有效的降低噪音的分貝，但從經(jīng)濟角度來看，通常限制噪聲減少到25分貝。

2.4 閥門泄漏

針對于氣動閥門泄漏的情況進行研究與分析后，了解到所存在的情況有以下幾種：（1）填料泄漏。由于填料的塑性變形，在受到壓力后便會與閥桿完全接觸。需注意的是，由于兩者間的接觸并不是十分均勻的，一些部位接觸較緊，一些部位接觸較松。在此背景下，受到高壓、高溫以及滲透性強的流體介質(zhì)影響下，便會出現(xiàn)泄漏的情況。對此，建議將柔性石墨作為填料，其根本原因是這種材料具有摩擦力小、氣密性好的特征，并且維修也是較為方便的，實現(xiàn)了閥門壽命的延長；（2）閥內(nèi)漏。由于閥桿的長短與閥體內(nèi)間不匹配，因此很容易出現(xiàn)閥座與閥芯間存在空隙的情況，導致出現(xiàn)閥內(nèi)漏的情況。同時，當氣關(guān)閥閥桿較短時，也會出現(xiàn)此情況。為了能很好的對此情況進行解決，則需要將閥桿調(diào)整到合適的長度；（3）閥座、閥芯變形泄漏。此情況的核心因素是在生產(chǎn)時的鍛造階段存在問題而出現(xiàn)腐蝕的情況，同時流體介質(zhì)在不斷對閥門沖刷時也會出現(xiàn)泄漏的情況。針對于此情況處理階段，當閥座、閥芯變形較輕的情況下，則可以通過砂紙研磨的方式來實現(xiàn)密封光潔度的提升，來實現(xiàn)閥門密封性能提升的目標。而閥座、閥芯損壞較為嚴重的情況下，則需要對配件進行更換。

2.5 振蕩

導致閥門振蕩的原因是很多的，例如：選型不當?shù)那闆r下，閥門處于工作狀態(tài)時流速、壓力以及流阻的變化是非常劇烈的，那么當超過閥門所能夠承受剛度的限度后，則會出現(xiàn)振蕩。同時，當系統(tǒng)頻率與閥門頻率相同的情況下，也會出現(xiàn)振蕩的情況?？偟膩碚f，由于導致閥門振蕩的因素是非常多的，因此需要根據(jù)實際問題來制定具有針對性的應對措施。針對于閥門振動較為輕微的情況下，可以采用提升閥門剛度的方式，例如運用活塞執(zhí)行結(jié)構(gòu)、選用剛度更大的閥門；當系統(tǒng)頻率與閥門頻率相同的情況下，可以對閥門進行更換；當閥門基座、管道的振動較為劇烈的情況下，最有效的方式便是實現(xiàn)支撐消除振動的增加。

2.6 閥門定位器

針對于閥門定位器所出現(xiàn)的故障類型，主要包含以下四種：其一，運用噴嘴擋板技術(shù)時，噴嘴孔很小是導致出現(xiàn)故障的核心因素，很容易出現(xiàn)氣源被堵住的情況，導致閥門定位器無法正常的工作；其二，由于閥門定位器運用的是機械式力平衡原理工作，因此很容易受到振動、溫度方面的影響，導致閥門定位器出現(xiàn)故障；其三，彈簧的彈性系數(shù)在受到外界因素的影響下，會出現(xiàn)閥門非線性的情況；其四，智能定位器與普通定位器存在著較大的差異，因此在將閥門定位器運用在緊急停止的情況下很容易出現(xiàn)電氣轉(zhuǎn)換器失控的情況，所造成的后果是非常危險的。對此，為了能夠盡可能的來對閥門定位器故障及時解決，應該根據(jù)具體情況來制定出具有針對性的措施，以發(fā)揮出智能定位器的可利用性與可靠性。

3 結(jié)語

總的來說，氣動閥門的作用是自動化過程控制領(lǐng)域中的介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)。由于當前氣動閥門的故障類型是較多的，并且在故障處理的過程中具有較強的專業(yè)性。對此，除了需要掌握相應的理論專業(yè)知識外，同時還需要不斷的對故障處理的經(jīng)驗進行總結(jié)與歸納，以實現(xiàn)氣動閥門維護水平的提升。在合理的對故障解決的背景下，不但能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)故障率的降低，同時在閥門利用率方面也具有顯著的提升，有助于系統(tǒng)平穩(wěn)、安全的運行，以創(chuàng)造更高的效益。

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