自力式調(diào)壓閥常見故障分析

西南油氣田公司輸氣管理處 重慶 401120

一、自力式調(diào)壓閥的作用

調(diào)壓,是將上游管線的輸氣壓力降至下游管線壓力并保持在規(guī)定的不隨上游壓力及流量變化的范圍內(nèi)。調(diào)壓閥是專指用于流體介質(zhì)輸送管道上的裝置。它具有閥門的特點,可以控制流體的通斷和節(jié)流；也具有自動控制元件的特點。它自身構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng),取自流體本身的壓力差作為操作能源或通過輔助驅(qū)動裝置及配套系統(tǒng)進行控制。調(diào)壓閥的基本功能是：在將系統(tǒng)壓力維持于某個可接受范圍內(nèi)的同時,還必須滿足下游的流量要求。當流速較低時,調(diào)壓閥閥瓣靠近閥座,縮小通道以限制流量。當需求流量增加時,閥瓣遠離閥座,增加其打開程度,增大流量。在理想情況下,調(diào)壓閥應能夠在輸送所需流量的同時,提供恒定的下游壓力。

二、自力式調(diào)壓閥工作原理

自力式調(diào)壓閥雖然種類繁多,但究其工作原理,所有自力式調(diào)壓閥閥后調(diào)節(jié)的工作原理大致相同(如圖1所示)：閥前壓力P1經(jīng)過閥芯、閥座節(jié)流后變?yōu)殚y后壓力P2,P2經(jīng)過管線(取壓管)輸入上膜室內(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、閥座的相對位置,控制閥后壓力。當P2增加時,P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加,此時,頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關向閥座的位置。這時,閥芯與閥座之間的流通面積減小,流動阻力變大,P2降低,直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力平衡為止,從而使P2降為設定值。同理,當P2降低時,P2作用在頂盤上的作用力也隨之降低,此時,頂盤上的作用力小于彈簧的反作用力,使閥芯離開閥座的位置,這時,閥芯與閥座之間的流通面積增加,流動阻力變小,P2增大,直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力平衡為止,從而使P2升為設定值。

圖1-1 調(diào)壓閥調(diào)壓原理圖

三、自力式調(diào)壓閥分類

自力式調(diào)壓閥驅(qū)動主閥皮膜移動的力來自于調(diào)壓閥內(nèi)部,通常是依靠彈簧的彈力和管道內(nèi)部壓力聯(lián)合作用,對皮膜的移動進行調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)調(diào)壓的功能。自力式調(diào)壓閥可細分為直接作用式調(diào)壓閥和間接作用式調(diào)壓閥。直接作用式調(diào)壓閥是根據(jù)皮膜感應到出口壓力發(fā)生改變,來控制開度的大小,從而實現(xiàn)調(diào)壓的目的；而間接作用式調(diào)壓閥在結(jié)構(gòu)上增加了指揮器構(gòu)件,當出口壓力變化時,通過指揮器動作,調(diào)控閥門移動的大小,實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。指揮器主要起到將出口壓力的較小變化量轉(zhuǎn)化為更大的變化量的作用,使其能夠快速做出反映,從而增強它的靈敏性以及精確性。另外,按照氣體在閥筒內(nèi)流動方式的不同,則可劃分成軸流式及曲流式調(diào)壓閥,根據(jù)指揮器對閥筒控制方式的差異,又劃分成負載型及卸載型調(diào)壓閥。

四、常見故障及處理措施

自力式調(diào)壓閥因主要用于低壓系統(tǒng)和用戶調(diào)壓系統(tǒng),工作時動作較頻繁,因此故障率較高。綜合來看,主要是以下幾個方面的故障：

1.調(diào)壓閥無法開啟；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥在啟用時無動作,無開度顯示。解決辦法：首先應檢查上游閥是否開啟,上游來氣管路是否暢通,能否有持續(xù)的壓力供應；檢查指揮導壓管是否暢通,濾芯是否積存污過多,導壓管是否存在堵塞現(xiàn)象；排除以上兩種情況后,要考慮解體調(diào)壓閥和指揮器,對內(nèi)部橡膠件進行檢查,是否存在裂紋和老化現(xiàn)象,最后將所有橡膠件進行整體更換來排除故障。

2.調(diào)壓閥在使用過程中,出口壓力不斷下降；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥出口壓力由穩(wěn)定直線變成下降曲線,且不論如何壓緊指揮器調(diào)節(jié)螺釘,出口壓力依然不穩(wěn)定。解決辦法：檢查流程是否正確,上游壓力是否足夠,排除因上游來氣不足造成壓力下降的現(xiàn)象；檢查實際供氣流量大小,是否因為實際流量超過了調(diào)壓閥設計流量,導致流通量不足,滿足不了下游用氣,導致下游管網(wǎng)壓力下降；檢查指揮器,是否因為過濾器進口處污物過多,導致堵塞,而使指揮器不能感受到真實的壓力值,未能指揮調(diào)壓閥動作等情況。

3.調(diào)壓閥在使用過程中,出口壓力不斷上升；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥正在使用時,或者用戶減量、或者停止用氣時,調(diào)節(jié)閥出口壓力不斷上升,旋松指揮器調(diào)節(jié)螺釘,卸掉指揮器載荷,依然控制不住壓力上升的情況。解決辦法：這種情況可能為主閥彈簧失效或卡死,造成主閥無法動作關閉；閥口密封墊損壞無法密封造成的,也可能是氣質(zhì)較臟,長期沖刷造成閥座損壞,無法達成密封造成的。應先切換到備用支路,確保用戶正常生產(chǎn)后,對故障調(diào)壓閥進行解體檢查,確認故障真實原因后進行相應處置。

4.調(diào)壓閥在使用過程中震顫現(xiàn)象；主要表現(xiàn)在調(diào)壓閥在使用過程中頻繁動作,造成調(diào)壓閥的抖動。解決辦法：檢查調(diào)壓閥的實際流量是否偏小,檢查導壓管的連接位置是否正確,以及指揮器的彈簧是否過軟等,確認故障原因進行對應處置。

五、維護保養(yǎng)建議

通過對以上故障進行分析,而究其原因,主要為本體內(nèi)的橡膠易損件老化破損；因氣質(zhì)原因造成的設備部件堵塞；因工況原因造成設備內(nèi)部密封件的沖刷破壞等原因造成調(diào)壓閥故障,因此建議：

1.設備投入使用后,應按照廠家提供的說明書要求,制定設備的周月季年保養(yǎng)計劃,并按計劃實施保養(yǎng)維護工作。

2.每半年拆卸、吹掃(清洗)、檢查引壓管路,更換損壞的濾網(wǎng)；確保引壓管路暢通、連接緊固無外漏,濾網(wǎng)完好、干凈、無堵塞。

3.每半年拆卸、清洗、檢查、保養(yǎng)指揮器。對損壞(老化)的零部件進行更換,膜片應完好無老化；確保調(diào)節(jié)彈簧無銹蝕、無裂紋、無殘缺等損傷；噴嘴無堵塞、擋板完好。

4.對于出口法蘭處流速長期超過設計的調(diào)節(jié)閥,每年應拆卸主閥保養(yǎng)。重點檢查節(jié)流元件的沖蝕情況。工作內(nèi)容包括：主閥膜頭膜片、彈簧、閥芯(閥瓣、閥筒)、閥座、消聲器等。閥本體完好,無氣蝕,內(nèi)壁無沖刷痕跡。

5.調(diào)壓閥的維護保養(yǎng)宜在每年入冬前完成,并檢查電伴熱系統(tǒng)。電伴熱系統(tǒng)加熱效果明顯,管道保溫和防凍措施有效。

6.定期開展調(diào)壓閥的動作、密封性、關斷性、穩(wěn)定性能、噪聲等測試。