氣動(dòng)閥門(mén)常見(jiàn)故障及處理方法

摘 ?要：當(dāng)前，氣動(dòng)閥門(mén)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在石油、電力、化工、冶金等工業(yè)行業(yè)中，并構(gòu)成了工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中不可或缺的一部分。但是在氣動(dòng)閥門(mén)的使用過(guò)程中，在各種因素的影響下會(huì)發(fā)生故障，一旦氣動(dòng)閥門(mén)出現(xiàn)故障，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行造成直接影響，因此針對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)常見(jiàn)故障及時(shí)采取有效的處理方法非常必要。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)氣動(dòng)閥門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中主要存在著氣動(dòng)閥門(mén)的泄漏量增加、動(dòng)作不穩(wěn)定、振動(dòng)、動(dòng)作遲鈍、氣動(dòng)閥門(mén)不動(dòng)作等故障，并針對(duì)導(dǎo)致這些故障的原因提出了相應(yīng)的處理方法，最后再通過(guò)案例分析的方法歸納了故障處理方法的應(yīng)用，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者處理氣動(dòng)閥門(mén)故障提供參考。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)閥門(mén);工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng);氣動(dòng)閥門(mén)故障

中圖分類(lèi)號(hào)：TH134 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）14-0152-03

Pneumatic Valve Common Faults and Treatment Methods

FENG Zhaobo

（Guangdong Dingfeng Paper Co.，Ltd.，Zhaoqing ?526300，China）

Abstract：At present，pneumatic valves have been widely used in petroleum，power，chemical，metallurgical and other industrial industries，and constitute an indispensable part of industrial automation systems. However，during the use of pneumatic valves，failures will occur under the influence of various factors. Once the failure of the pneumatic valve will directly affect the operation of the entire system，it is necessary to take effective treatment methods for the common faults of pneumatic valves. Through analysis，it is found that during the operation of the pneumatic valve，there are mainly faults such as increased leakage of the pneumatic valve，unstable operation，vibration，slow movement，and non-action of the pneumatic valve，and corresponding treatment methods are proposed for the causes of these failures. Finally，Then the application of the fault treatment method is summarized by the method of case analysis，and it is hoped to provide reference for the related personnel’s pneumatic valve fault treatment.

Keywords：pneumatic valve;industrial automation system;pneumatic valve failure

0 ?引 ?言

近年來(lái)，伴隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，氣動(dòng)閥門(mén)已經(jīng)成為化工企業(yè)、石油企業(yè)等眾多工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中必需的一種控制儀表，也是工業(yè)管道系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用氣動(dòng)閥門(mén)能夠給工業(yè)生產(chǎn)特別是長(zhǎng)期連續(xù)性生產(chǎn)裝置帶來(lái)各種便利，但是由于氣動(dòng)閥門(mén)中的自控部件容易損壞，從而會(huì)出現(xiàn)故障。本文就氣動(dòng)閥門(mén)的常見(jiàn)故障和處理方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單研究。

1 ?氣動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)及工作原理

氣動(dòng)閥門(mén)主要指的是由氣缸發(fā)揮執(zhí)行器作用，通過(guò)壓縮空氣形成動(dòng)力源來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的目的。當(dāng)調(diào)節(jié)的管道接收到來(lái)源于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的控制信號(hào)后，便會(huì)對(duì)相關(guān)參數(shù)（如：溫度、流量、壓力等）予以調(diào)節(jié)。氣動(dòng)閥主要由三大部件構(gòu)成，分別是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體、附件（如圖1所示）。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)中包含彈簧、隔膜/活塞、氣動(dòng)桿、手輪等，主要是將潔凈壓縮空氣作為動(dòng)力，接受20～100kpa氣信號(hào)或者4～20mA的電信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)閥體進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)閥芯和閥座間的流通面積進(jìn)行調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的目的。閥體主要是由閥瓣、閥籠、閥桿、閥座、閥籠壓環(huán)等部件構(gòu)成;附件則主要包含減壓閥、電磁閥、定位器、電流/電壓轉(zhuǎn)換器、過(guò)濾器、流量放大器等等。從整體上說(shuō)，氣動(dòng)閥門(mén)的工作原理如下，將調(diào)節(jié)器室輸入0.02～0.10MPa的壓力信號(hào)后，薄膜會(huì)產(chǎn)生推力，在推力盤(pán)往下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中達(dá)到壓縮彈簧的目的，從而推動(dòng)閥桿、推桿以及閥芯不斷往下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥門(mén)的目的。歸納起來(lái)，氣動(dòng)閥門(mén)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是氣動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作迅速，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成調(diào)節(jié)命令;二是氣動(dòng)閥門(mén)能夠配合大氣缸實(shí)現(xiàn)較大力矩的推動(dòng)力;三是氣動(dòng)閥門(mén)可以在各類(lèi)惡劣的情況下長(zhǎng)時(shí)間處于安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

2 ?氣動(dòng)閥門(mén)常見(jiàn)故障及原因分析

雖然在前面已經(jīng)闡述了氣動(dòng)閥門(mén)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其在運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)楦鞣N因素依然會(huì)發(fā)生故障，接下來(lái)對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)比較常見(jiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)。

2.1 ?氣動(dòng)閥門(mén)的泄漏量增加故障及原因

氣動(dòng)閥門(mén)的泄漏量主要取決于閥門(mén)開(kāi)關(guān)。歸納起來(lái)，氣動(dòng)閥門(mén)的泄漏量增加主要是因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)方面的因素：其一是氣動(dòng)閥門(mén)內(nèi)的閥芯由于使用的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而發(fā)生磨損，導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)密從而引起泄漏量增加;其二是若閥內(nèi)混雜著異物或者內(nèi)部的襯套被燒結(jié)時(shí)，或者在各種介質(zhì)之間壓力的控制作用下，當(dāng)介質(zhì)的壓差較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致剛性下降，引起閥門(mén)不能完全關(guān)閉，最終引起氣動(dòng)閥門(mén)的泄漏量增大。

2.2 ?氣動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作不穩(wěn)定故障及原因

無(wú)論是信號(hào)壓力不穩(wěn)定還是氣源壓力不穩(wěn)定均可能引起氣動(dòng)閥門(mén)出現(xiàn)動(dòng)作不穩(wěn)定的情況。其中信號(hào)壓力不穩(wěn)定會(huì)引起調(diào)節(jié)器的輸出不穩(wěn)定，而當(dāng)氣源壓力不穩(wěn)定時(shí)，則會(huì)由于壓縮機(jī)的容量小導(dǎo)致減壓閥出現(xiàn)故障。也有可能是定位器內(nèi)的放大器噴組擋板位置不平行時(shí)，彼此之間的縫隙引起的氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作不穩(wěn)定。除此之外，輸出管或者輸出線(xiàn)不嚴(yán)密也會(huì)引起氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作不穩(wěn)定;放大器球閥由于同異物摩擦形成縫隙，也會(huì)對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2.3 ?氣動(dòng)閥門(mén)振動(dòng)故障及原因

氣動(dòng)閥門(mén)在工作過(guò)程中容易受到周?chē)h(huán)境因素的影響。襯套和閥芯在工作較長(zhǎng)時(shí)間后，在摩擦的作用下二者會(huì)形成縫隙、氣動(dòng)閥門(mén)的四周存在另外振動(dòng)的機(jī)械設(shè)備、氣動(dòng)閥門(mén)安裝位置不平衡都會(huì)導(dǎo)致氣動(dòng)閥門(mén)出現(xiàn)振動(dòng)。另外，當(dāng)氣動(dòng)閥門(mén)的大小選擇不當(dāng)或者單座閥的關(guān)閉方向與介質(zhì)流方向不一致時(shí)同樣也會(huì)引起氣動(dòng)閥門(mén)出現(xiàn)振動(dòng)。

2.4 ?氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作遲鈍故障及原因

在氣動(dòng)閥門(mén)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，閥桿的重要性毋庸置疑。當(dāng)閥桿彎曲時(shí)會(huì)增加其往返動(dòng)作產(chǎn)生的摩擦，引起氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作遲鈍。當(dāng)石墨和石棉填料潤(rùn)滑油、聚四氟乙烯填料不正常時(shí)也會(huì)引起氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作遲鈍，當(dāng)閥體內(nèi)部存在灰塵、氣動(dòng)閥門(mén)內(nèi)部安裝了定位器等時(shí)均會(huì)增加氣動(dòng)閥門(mén)閥桿運(yùn)行的阻力，從而引起氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作遲鈍。

2.5 ?氣動(dòng)閥門(mén)不動(dòng)作及原因

氣源和信號(hào)作為保證氣動(dòng)閥門(mén)順利運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。如果定位器無(wú)氣源時(shí)，減壓閥便可能產(chǎn)生故障，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致過(guò)濾器和管道堵塞;假若定位器有氣源，但是無(wú)輸出時(shí)，會(huì)堵塞定位器的節(jié)流孔;如果氣源和信號(hào)均無(wú)時(shí)，當(dāng)溫度較低時(shí)，氣源沒(méi)開(kāi)，便會(huì)因?yàn)闇p壓閥和風(fēng)管堵塞而失靈，最終導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生故障。如果有氣源但是沒(méi)有信號(hào)時(shí)，會(huì)損害調(diào)節(jié)網(wǎng)膜片，導(dǎo)致定位器的波紋管漏氣。

3 ?氣動(dòng)閥門(mén)常見(jiàn)故障處理方法

3.1 ?氣動(dòng)閥門(mén)泄漏量增加的處理方法

針對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)泄漏量增加這一故障，如果是閥門(mén)的閥芯被磨損時(shí)，需要立即更換新的閥芯，減少因?yàn)閮?nèi)漏而導(dǎo)致的泄漏量增加;如果是因?yàn)殚y門(mén)內(nèi)夾雜異物，需要應(yīng)用清潔物品及時(shí)清潔和洗滌，將異物排除;如果是介質(zhì)壓差較大時(shí)，需要改進(jìn)氣動(dòng)閥門(mén)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，增加氣源，減少泄漏。除此之外在安裝氣動(dòng)閥門(mén)時(shí)，還應(yīng)該保證選擇的閥桿長(zhǎng)度適中，以便防止閥門(mén)沒(méi)有完全關(guān)閉造成的泄漏。

3.2 ?氣動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作不穩(wěn)定故障的處理方法

針對(duì)信號(hào)壓力不穩(wěn)定引起的氣動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作不穩(wěn)定，需要確保電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定;針對(duì)氣源壓力不穩(wěn)定造成的氣動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作不穩(wěn)定，需要對(duì)定位器予以重新調(diào)整，必要時(shí)還可以更換新的定位器，從而保證氣源壓力的穩(wěn)定性。也可以重新安裝閥桿或者增加潤(rùn)滑劑來(lái)降低閥桿接觸部位的摩擦，減少氣動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作不穩(wěn)定，還可以對(duì)定位器出管位置的精密度予以調(diào)整，從而消除氣動(dòng)閥門(mén)不穩(wěn)定的故障。

3.3 ?氣動(dòng)閥門(mén)振動(dòng)故障處理方法

針對(duì)襯套和閥芯之間產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致的氣動(dòng)閥門(mén)振動(dòng)，需要立即更換襯套;針對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)四周存在其他振動(dòng)機(jī)械設(shè)備導(dǎo)致的氣動(dòng)閥門(mén)振動(dòng)，需要仔細(xì)找出振動(dòng)源，并消除振動(dòng);針對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)底座不平穩(wěn)導(dǎo)致的振動(dòng)，需要更換新的底座;針對(duì)單座閥關(guān)閉方向與介質(zhì)流方向不一致引起的振動(dòng)，需要對(duì)其分析和判斷，對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)的正確安裝方向予以調(diào)整。

3.4 ?氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作遲緩故障處理方法

氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作遲緩主要跟膜片損壞有關(guān)，因此應(yīng)該及時(shí)更換新的膜片;并認(rèn)真檢查石墨與石棉填料潤(rùn)滑油和聚四氟乙烯填料是否正常，必要時(shí)將其更換，保證他們處于正常狀態(tài);及時(shí)將閥體中夾雜的異物清理掉，確保閥體的清潔度;對(duì)閥桿予以處理，降低閥桿和周?chē)g的摩擦，從而解決氣動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作遲緩的故障。

3.5 ?氣動(dòng)閥門(mén)不動(dòng)作故障處理方法

針對(duì)存在氣源但是氣動(dòng)閥門(mén)不動(dòng)作的故障，需要逐一檢查指令線(xiàn)，及時(shí)將故障排除。針對(duì)氣動(dòng)閥門(mén)中的定位器無(wú)輸入和顯示時(shí)，需要及時(shí)更換新的定位器;針對(duì)閥芯和閥桿嚴(yán)重變形的，需要及時(shí)更換新的閥芯和閥桿，保證手輪放置的位置適當(dāng)。

4 ?案例分析

當(dāng)前，各種新型的故障診斷技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在氣動(dòng)閥門(mén)故障診斷中，其中最早在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用閥門(mén)診斷技術(shù)的便是大亞灣核電站。大亞灣核電站在建造期間，一直是由法國(guó)的設(shè)備供應(yīng)商為其提供所需的氣動(dòng)閥門(mén)診斷工具，此后該核電站也一直沿用法國(guó)的診斷方法，并結(jié)合自身具體情況予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。當(dāng)前，大亞灣核電站在線(xiàn)診斷技術(shù)主要包含了電動(dòng)閥門(mén)在線(xiàn)診斷測(cè)試技術(shù)和氣動(dòng)閥門(mén)在線(xiàn)診斷測(cè)試技術(shù)。其中氣動(dòng)閥門(mén)在線(xiàn)診斷技術(shù)主要使用在常規(guī)項(xiàng)目和大修診斷方面。借助氣動(dòng)閥門(mén)在線(xiàn)診斷測(cè)試技術(shù)，可以清楚地掌握大亞灣核電站的工作情況，從而盡可能糾正數(shù)量相當(dāng)?shù)拈y門(mén)在插入力和開(kāi)關(guān)設(shè)置中的問(wèn)題。由于閥門(mén)診斷技術(shù)在大亞灣核電站取得良好的實(shí)踐效果，后來(lái)被逐漸推廣在秦山一期、二期、三期以及田灣核電站中。

5 ?結(jié) ?論

綜上所述，由于各種原因，氣動(dòng)閥門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)存在各類(lèi)故障，并且故障處理具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性。這便要求結(jié)合各類(lèi)故障發(fā)生的具體原因采用對(duì)應(yīng)的處理方法，從而保證氣動(dòng)閥門(mén)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：馮肇波（1969-），男，漢族，廣東廣寧人，儀表科班長(zhǎng)，電子助理工程師，研究方向：電子電器。