调节阀技术问答

2018-07-17 00:17:52 admin 35

1、 控制阀的流通能力是指什么?流量系数的定义?

答:控制阀的流通能力是指在规定条件下通过一个阀门的流量。

具体衡量控制阀流通能力的指标是流量系数C表示。

 

目前常用的流量系数有两类,一是以美国(ISA)为代表的以英制单位定义的流量系数Cv,二是以德国(IEC)为代表的以公制单位定义的流量系数Kv,两者的换算关系为Cv≈1.167Kv。

流量系数Cv值定义:在每平方英寸1磅(psi)的压力降下,每分钟流过阀门的 60 ℉ 水的美国加仑数。

流量系数Kv值定义:在100KPa压差下,1小时流过阀们的(5-40℃)度的水的立方米数。

 

2、 什么是不锈钢?不锈钢是否都不导磁?

答:不锈钢是指含铬大于10.5%的铁合金。

只有含镍不锈钢才不导磁,其它不含镍的不锈钢可以导磁,如1Gr13等马氏体不锈钢。

 

3、 一台气开式单座调节阀工艺反映内漏较大,请分析可能的原因?

答:主要原因分析:

 阀芯、阀座磨损或有异物卡;

弹簧预紧力不够;

阀芯未正确安装,全关时未到位(阀杆短);

定位器故障,全关时输出风压偏大;

工艺介质压力是否超设计值。

 

4、 国标中有关气动调节阀的性能指标有哪些?

答:国标中有关调节阀的性能指标有:基本误差、回差、死区、始终点偏差、额定行程偏差、泄漏量、密封性、耐压强度、外观、额定流量系数、固有流量特性、耐振动性能、动作寿命。共13项,前9项为出厂校验项。

 

5、 为什么有些气动控制阀需要配置空气储罐?

答:有二种情况气动控制阀需要配置相应的空气储罐

事故状态下(断气)需要阀门能继控制的,按阀门需要的控制时间配置相应的空气储罐。

采用气动双作用执行机构的控制阀在现事故状态下(断气)需控制在安全位置(开或关),也需配置相应的空气储罐。

二者的气路配置不同。

 

6、 简述偏心旋转阀的特点?

答:流体阻力小,流量系数较大,密封好,可调范围大,适用于大压差、严密封的场合,尤其适用于高粘度及有固体颗粒介质的场合。可取代大部分的直通单、双座阀门。

 

7、 什么是调节阀的流量特性?阀门的流量特性与什么有关?

答:调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对位移(阀门的相对开度)间的关系。

不考虑阀前后压差的变化,阀门的流量特性纯粹由阀门的结构(阀芯的大小和几何形状)决定。

 

8、 一般气动直执行机构有哪几类?

答:一般分为4类,气动薄膜执行机构;气动活塞执行机构,气动长行程执行机构,滚动膜片执行机构。

 

9、 什么是调节阀的阻塞流?

答:阻塞流是指不可压缩流体或可压缩流体在流经调节阀时所达到的最大极限流量。在固定入口压力的情况下,阀后压力下降到一定程度后,流量会增加大一个最大极限值,再减小阀后压力,流量也不在增加,对于可压缩流体(气体),该极限流量与临界压差比有关;对于不可压缩流体(液体),该极限流量与介质的饱和蒸汽压有关。

 

10、 简述造成控制阀死区的主要原因?

答:摩擦力,控制阀的动摩擦力和静摩擦力是造成控制阀时滞(死区)的主要原因,填料的摩擦力或活塞气缸的摩擦力。

    间隙,特别是齿轮齿条执行机构中的齿隙。

定位器,反馈杆的检测死区和放大器的增益不够。

供气压力和流量,供气压力和流量的不足会使执行机构的输出不足,阀杆移动速度变慢,造成死区。

 

11、 伸长型阀盖用于什么场合?

答:伸长型阀盖用于高温或低温工况以保护阀杆填料免受极端温度的影响。

一般标准的聚四氟填料(PTFE最高可用于232℃的应用场合。

在较低的温度下,阀杆上形成的霜冻晶体能够切割聚四氟乙烯调料上的开槽,沿着阀杆方向形成泄露。而伸长型阀盖中的填料函上移至离最低过程温度足够远的地方,这样填料就可以正常工作了。

 

12、 调节阀的阀芯导向形式有哪些?

答:阀笼导向,阀芯在整个行程内与阀笼的内壁表面相接触,实现自对中。

顶底导向:阀芯通过阀盖和底法兰里的轴套进行导向对中。

顶导向(阀杆导向):阀芯通过阀盖或阀体内的轴套、或者填料结构来导向来对中。

阀座导向:阀芯通过阀座来对中。

 

13、 碳钢和不锈钢阀门的使用温度极限?

答:碳钢(WCB)阀门的使用极限温度是-5℃---427℃,低温碳钢可用于-45℃---427℃。

不锈钢(304、316)阀门的使用极限温度是-198℃---816℃。

 

14、 阀门的压力等级表示方法?

答:目前有二种系统来表示阀门的压力-温度值。一种是美国为代表的等级代号系统(ANSI),数字表示以“磅/平方英寸”为单位的材料限制温度下的工作压力。

还有一种是以欧洲为代表的公称压力(PN)系统,数字表示以“巴”为单位的常温下的工作压力。

ISO中这二种体系间的对应关系如下:

ANSI 150----PN 20      ANSI 300----PN 50      ANSI 600----PN 110

ANSI 900----PN 150     ANSI 1500---PN 260     ANSI 2500---PN 420

 

15、 带手轮调节阀手轮的使用注意事项?

答:带“手自动”开关或标志的阀门,手轮使用过后该位置要对准“自动”位置,然后把手轮限位,防止手轮误动作。

  操作带双作用气缸执行机构的阀门时首先要把上下气缸的平衡阀打开,否则会损坏手轮机构。

  操作手轮是必须明确手轮转动方向与阀门开关位置的关系(一般顺时针操作关阀,逆时针开阀)。

  手轮机构是一种安全辅助装置,一般不常使用,所以需定时维护,加注润滑油脂。

 

16、 调节阀缩径的一般原则?

答:1英寸及1英寸以上的管道,阀体不得小于1英寸;1英寸以下管道,阀体与管道同径;为使管道应力最小化,阀体尺寸不等小于上游管线尺寸(英寸值)的二分之一。

 

17、 设计选型时阀门的动作时间如何确认?

答:一般无特殊要求的话,对于调节阀的全行程时间不超过阀体尺寸(英寸值)的3倍,对于开关阀不小于阀体尺寸(英寸值)。但任何阀门的全行程时间不能超过30秒。

 

18、 对于机组防喘振调节阀有何特殊要求?

答:开关速度要求,信号变为4mA或电磁阀失电时,阀门打开时间(全关至全开)不应超过2秒;信号变为20mA时,阀门关闭时间(全开至全关)不应超过5秒。                                          精度要求,阀门应能体现较小信号变化(0.1mA),并在较大信号(4mA)变化时超调量不超过10%行程。而且阀门在整个信号范围(4-20mA)全行程内没有振荡或丧失稳定性。

 

19、 调节阀设计选型时对阀门出口流速的要求?

答:对于气体,出口流速限制为0.33马赫(约100米/秒)。

对于液体,出口流速限制为10米/秒。

对于不同的阀体材质,该出口流速限制也有区别。

 

20、 调节阀设计选型时对阀门出开度的要求?

答:对于线性调节阀,开度范围为10%-90%。

对于等百分比阀门,开度范围应稍小15%-85%。

对于调节蝶阀,其最大开度不能超过60°角(68%)。

 

21、 调节阀设计选型时对阀门流通能力的确认原则?

答:对于线性调节阀,阀门的额定Cv应按正常流量Cv值的1.5倍或最大流量Cv值的1.1倍,二者取大值。

对于等百分比调节阀,阀门的额定Cv应按正常流量Cv值的2倍或最大流量Cv值的1.3倍,二者取大值。

 

22、 什么是阀门定位器的正反作用?

答:定位器的正反作用是按定位器的输出和输入信号的增益符号来分的,输入信号增加,输出也增加,其增益为正,该定位器就是正作用定位器。反之为反作用定位器。

  考虑定位器失信号下的输出,目前调节阀配置的定位器都是正作用。

 

23、 什么是调节阀的可调比?一般调节阀的理想可调比是多少?

答:调节阀的可调比(R)就是指调节阀能控制的最大流量与最小流量之比。也称为可调范围。

  理想可调比只与阀门的结构设计及加工有关,一般国产调节阀的理想可调比为30;进口调节阀基本为50。但旋转类调节阀为200左右,最大能达到300。

 

24、 调节阀能控制的最小流量与调节阀泄露量的关系如何?

答:最小流量Qmin是指可调流量的下限值,一般为最大可调流量Qmax的2-4%左右。而泄漏量是指阀门全关时泄露的量,一般为最大流量的0.1-0.01%。

 

25、 调节阀噪音的类型主要有哪些?

答:噪音的类型主要有三种

机械噪音,主要来自于阀芯、阀座、阀笼及一些可活动零部件。这种振动的频率一般小于1500Hz,如果该频率与设备的固有频率相近时,会产生共振。

液体动力噪音,是由于液体通过调节阀的节流孔产生,特别是高压差情况下液体有空化现象存在时噪音极大,这种噪音频率有时在1000Hz,会对阀内件造成极大破坏。

气体动力噪音,可压缩流体经过调节阀时,在节流截面最小处可能达到或超过音速,这就形成冲击波、喷射流、漩涡流等各种凌乱的流体,同时产生气体动力噪音,沿着下游管道传送到各处,严重时因振动过大而破坏管道系统。

工业上遇到调节阀噪音问题,多数是气体动力噪音,解决的主要方法是限制阀体内部的流体流速。一般阀体流体速度限制为:液体 10 m/s,气体200m/s,饱和蒸汽50-80m/s,过热蒸汽80-120m/s。

 

26、 调节阀安装的一般要求有哪些?

答:安全性原则,有合适的管道放空阀或排放阀;管线必须吹扫干净;安装过程确保阀门无泄漏(管道法兰和阀门填料、上盖)。

   确保使用性原则,入口关到为直管段,且最好保证入口直管段长度有10-20倍管道直径,阀后有3-5倍管道直径。

   使用方便原则,上下保留足够的维修空间;手轮、定位器和附件的位置便于操作调试。旋转式阀门安装时,阀杆水平安装时最理想的(防止管道低处的杂质进入轴套)。

 

27、 调节阀执行机构的主要故障有哪些?

答:膜片的老化、破裂,气缸活塞环的磨损、损坏。

推杆的弯曲、变形。

弹簧的断裂。

气路管线的泄露。

 

28、 调节阀的上盖有哪几种形式?

答:普通型,适用于常温场合,工作温度为-20 — 200℃。

散(吸)热型,适用于高温或低温场合,工作温度为-60 — 550℃。

长颈型,适用于深冷场合,工作温度为-60 — -250℃。

波纹管密封型,适用于有毒、易挥发或贵重介质。

 

29、 常用高镍合金的使用场合?

答:蒙乃尔合金(monel),铜镍合金,耐碱和非氧化性酸,适用于氢氟酸。

哈氏B(hastelloy-B),镍钼合金,耐碱和非氧化性酸,适用于盐酸、硫酸和硝酸。

哈氏C(hastelloy-C),镍钼铬合金,性能优于哈氏B,适用于低浓度、常温下的盐酸和硝酸水溶液。

因可奈尔(inconel),镍基高温钼铬合金,在低温到高温(1100℃)范围内具有较高的强度和韧性,并有一定的抗腐蚀性。

 

30、 活塞式执行机构与弹簧薄膜式执行机构主要特点?

答:薄膜式执行机构结构简单,动作可靠,价格较低。

活塞式执行机构具有推力大,全行程响应速度快的特点。

但对于小信号的响应,薄膜式比活塞式执行机构更快。而活塞式气缸中较高的摩擦力使得它们比薄膜式执行机构对于小信号的响应速度更慢。

 

31、 实际生产中,工艺负荷的变化,会对原设计的控制阀的使用造成什么影响?

答:控制阀的尺寸是按工艺负荷、系统压差、配管情况、流体性质等设计的。

如果工艺负荷增加,会使控制阀经常工作在大开度,从而降低控制效果。当全开控制阀仍不能满足生产负荷时,通过开启旁路阀门来满足,会造成调节阀的流量特性畸变,可调范围大大降低。

当工艺负荷减少,会使调节阀经常工作在小开度,控制显得过于灵敏。而且小开度工作会造成控制阀的振动,产生噪音,严重时会损坏调节阀。此时如果通过关小与控制阀串联的截止阀来控制调节阀的开度,会使调节阀的特性发生严重畸变,甚至接近快开特性,严重时会造成调节阀失去控制作用。

 

32、 调节阀的流开、流闭指的是什么?

答:调节阀的流开、流闭是相对于工艺介质的流向而言,在节流口,介质的流向向着阀门打开的方向(介质流向与阀开的方向相同),就叫流开。反之介质流向与阀门关闭方向相同为流闭。

一般来说,流开型阀门工作较稳定,但“自洁”性能和密闭性能稍差,阀内件的寿命较长。流闭型阀门的寿命较长,但“自洁”性能和密闭性能好。

 

33、 什么是S值?S值与调节阀的使用关系?

答:S值是调节阀全开时阀门二端的压降与系统总压降的比值,也称阀阻比。S值越小,调节阀的实际可调比也越小,如S值小于0.15,一般调节阀已不能起到调节作用,需选用新型的低S值阀门。

 

34、 什么是调节阀的FL值?

答:FL值是调节阀的压力恢复系数,表示调节阀内流体流经节流口后动能变化为静压的恢复能力。FL值越小,压力恢复越大。FL值的大小取决于阀体内部几何形状,一般在0.5-0.98之间。

    蝶阀、球阀、文丘里角阀等流道简单的阀门都是高恢复阀;而单座、笼阀、偏芯旋转阀等流道较复杂的阀门都是低恢复阀。

 

35、 自力式调节阀的特点和分类?

答:自力式调节阀又称为直接作用调节阀,它利用工艺介质本身的能量带动其动作,把测量、调节、执行三种功能集于一体。

    按其用途分,可分为压力调节阀、差压调节阀、温度调节阀、流量调节阀。

 

36、 产生冲蚀的原因是什么?其防范措施如何?

答:冲蚀主要出现在高压差、带固体颗粒的场合。在这些场合工作的阀门节流口出介质的流速极高,具有很大的动能,可以将阀芯、阀座表面冲出流线型的细槽,从而破坏密封面,造成阀门内漏或报废。在加氢、催化装置该问题尤为突出。

    防范措施,从阀体结构上选择流体流向改变尽可能小的阀型,可选择高压角阀或角行程阀门(偏芯、V球、蝶阀)。设计选型时保证最大流量的情况下,尽可能提高开度,其正常开度可放到80%。阀内件采用高硬度耐磨材料,必要时在阀体内表面堆焊硬质合金。如有气蚀现象存在可选择多级降压阀。

 

37、 现场自力式节阀为什么经常需要调整设定压力?

答:因为自力式压力调节阀的压力控制与工艺介质的流量有关,随介质流量的不同,相应的设定压力点也会同时变化。所以当工艺介质流量变化较大时,就需要重新设定。而且一般直接控制式自力阀的控制精度为15-30%,带指挥器的自力式调节阀的控制精度能达到3-10%。

 

38、 按钢中添加合金元素的不同,钢可分为哪几类?

答:分为三大类

    碳钢,其它合金元素只有C,Si,Mn,P,S五种,其按照P,S杂质含量高低,又分为普碳钢(P,S 一般≤0.040%),和优碳钢(P,S一般≤0.03%)。碳钢的强度和硬度一般,抗腐蚀能力差。

合金钢,除碳钢中已有的5中元素外,还添加了10%以下的Cr、Mo、V元素与碳钢相比,合金钢增加了强度,耐温性能也大大增加。

    不锈钢,在碳钢的基础上,增加了高比例的Gr、Ni等合金。不锈钢的强度和韧性是各种钢中最好的,而且抗腐性较强。

 

39、 工艺管道的管径与管子壁厚的表示方法?

答:由于各国使用习惯的问题,管道的管径目前主要有2种系列,一种公制系列(B系列),一种称为英制系列(A系列)。对于相同公称通径的管子,一般公制系列的管子外径稍小。

而管子的壁厚目前有三种表示方法。

以钢管的实际壁厚尺寸表示,ISO、中国、日本部分采用。如φ104*7.5。

以管子表号“Sch”表示壁厚,管子表号是管子设计压力与设计温度下材料许用应力的比值乘以1000,并经圆整后的数值。

ANSI B36.10(美国商业钢管)壁厚等级:Sch10、Sch20、Sch30、Sch40、Sch60、Sch80、Sch100、Sch120、Sch140、Sch160十个等级。

ANSI B36.19(不锈钢管)壁厚等级:Sch5s、Sch10s、Sch40s、Sch80s四个等级。

以管子重量表示管壁厚度,它将管子壁厚分为三种,标准重量管,以STD表示;加厚管,以XS表示;特厚管,以XXS表示

 

40、 法兰的密封面形式有哪些?

答:主要有以下几类,

  RF 普通凸面密封

  M  凸面密封配对

  FM 凹面密封

T  榫面密封配对使用

TG 榫面密封

RJ 环连接密封

FF 平面密封

 

41、 如何标注英寸制统一螺纹?

答:英寸制统一螺纹,在英寸制国家广泛采用,该类螺纹分三个系列:粗牙系列UNC,细牙系列UNF,特细牙系列UNFF。

标注方法:螺纹直径—每英寸牙数  系列代号—精度等级

示例:粗牙系列  3/8—16 UNC—2A

      细牙系列  3/8—24 UNF—2A

      特细牙系列  3/8—32 UNFF—2A

第一位数字3/8表示螺纹外径,单位为英寸,转换为米制单位mm要乘以25.4,即3/8×25.4=9.525mm;第二、三位数字16、24、32、20为每英寸牙数(在25.4mm长度上的牙数);第三位以后的文字代号UNC、UNF、UNFF为系列代号,最后两位2A为精度等级。

 

42、 我们常用的圆锥管螺纹有哪2类?常用代号有哪些?

答:一类是55°圆锥管螺纹,是指螺纹的牙型角为55°、螺纹具有1:16的锥度。它的代号,各国规定不同,详细代号见下表。

国别

中国

英国

法国

德国

日本

ISO

代号

ZG

R(外螺纹)

BSPT

R(外螺纹)

Rc(内螺纹)

G(外螺纹)

R(外螺纹)

R

(外螺纹)

PT

R

R(外螺纹)

Rc(内螺纹)

 

  另一类60°圆锥管螺纹是指牙型角为60°、螺纹锥度为1:16的管螺纹,此系列螺纹在我国机床行业和美国、前苏联应用。它的代号,我国过去规定为K,后来规定为Z,现在改为NPT。螺纹代号对照表见下表。

国别

中国

美国

代号

Z(旧)  NPT(新)

NPT

 

 

43、 我们常用的金属缠绕垫片的分类和标识?

答:金属缠绕垫片按形式可分为基本型、带内环型、带外环型、带内外环型四种。

SH3407规定的标识如下例所示。

 D2226  

表示内环材质为304不锈钢、外环材质为碳钢、金属带材质为304不锈钢,非金属带材质为柔性石墨的带内外金属环缠绕垫片。

第一位是垫片形式代号,后几位分别表示内环、金属带、非金属带、外环材料(如无相应内容可省略,所以基本型缠绕垫只有3位代号,带内外环的有5位代号,带内环及带外环的有4位代号)。

垫片形式代号

垫片形式

基本型

带内环

带外环

带内外环

代号

A

B

C

D

垫片材质代号

内环、外环、金属带材料

非金属带材料

材料

代号

材料

代号

0Gr13

1

特制石棉带

1

0Gr18Ni9,1Gr18Ni9Ti

2

柔性石墨带

2

0Gr17Ni12Mo2

3

聚四氟乙烯带

3

00Gr19Ni10,00Gr17Ni14Mo2

4

0Gr25Ni20

5

Q235A

6

 

44、 弹簧薄膜式气动调节阀的膜头风压是否与弹簧压力范围一一对应?

答:不一定,

只有调节阀在空载时阀门的膜头风压才与弹簧范围基本对应,如气开式调节阀的弹簧压力范围为0.08-0.20MPa,阀门在全关位置时风压为0.8MPa,在50%位置是风压为0.14MPa,全开时风压为0.20MPa。

而当调节阀工作时,由于不平衡力的存在,阀门的开度是不会与弹簧压力范围对应的。对气开式阀门,当阀门为流闭型时,膜头风压会大于相应的弹簧压力,

当阀门为流开型,其膜头风压会小于相应的弹簧压力。

 

 

45、 我公司目前使用的进口调节阀有哪些厂家和型号?

答:进口调节阀使用较多的厂家和型号有,

FISHER的HP系例高压调节阀(HPS,HPT,HPD,HPAT

E系列调节阀(ET、ED、EWT、EZ、EHD)

8560、A31,A41高性能蝶阀

V500偏芯阀

V150、V300调节“V”球

GX系列多弹簧执行机构调节阀

24000小流量阀

YD、YS系列三通调节阀

MASONEILAN的21000系列单座调节阀

41000系列笼式调节阀

35000系列偏芯调节阀

28000系列微小流量阀

78000系列多级降压阀

SAMSON的241系列单座调节阀

251系列高压单座阀

253系列三通调节阀

 

46、 球阀按阀球的支撑方式可分为哪二类?各有什么特点?

答:可分为浮动球、固定球二种类型。

浮动球,阀球靠进、出口阀座支撑,阀杆与阀球为活动连接,这种球阀结构简单,制造方便,但其密封性能与介质压力有关,而且只能做到单向密封(出口阀座密封)。

固定球,阀球与上下阀杆做成一体或制成整体连轴式球。工作时介质压力作用在阀球上的力全部传递给轴承。这种球阀的转动力矩较小,阀座变形小,密封性能稳定,使用寿命长,适用于高压、大口径场合,可实现双向密封。

 

47、 调节阀附件中常用的气控阀有哪几类?

答:一般分为4大类,

气源调整组件,主要用于气源的处理,包括减压阀、过滤器、油雾器。

压力控制阀,主要是用于空气储罐上超压泄放,既安全泄放阀。

流量控制阀,主要用来控制管线中的空气流量,包括增压继动器、速度控制阀等。

方向控制阀,用来控制空气的流向,包括快排阀、止回阀、换向阀等。

 

48、 我国合金钢牌号的表示方法?与不锈钢的表示方法有何不同?

答:合金钢的表示方法,

钢号的前2位数表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示。

钢中合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量小于1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,当大于等于1.5%、2.5%、3.5%…时,在元素符号后面相应标识为2、3、4…。

钢中的钒V、钛Ti、铝Al、硼B、稀土Re等合金元素,虽然在合金中含量较低,但应在钢号中标出

高级优质钢在钢号的最后加“A”,以区别与一般优质钢。

特殊用途的合金钢冠以(或后缀)该钢种特殊用途的符号。

12GrMoV  表示含碳0.12%,含铬0.4-0.6%,含钼0.6-0.9%,含钒0.15-0.25%的合金钢。

12Gr1MoV除铬含量为0.9-1.2%外,其它元素含量同12GrMoV。

 

而不锈钢的钢号表示与合金钢的区别仅在于碳含量的标识,不锈钢钢号的碳含量是以千分之几表示的,若碳含量小于等于0.03%或0.08%时,在不锈钢钢号分别冠以“00”、“0”表示。

00Gr17Ni14Mo2表示含碳量0.03%以下,含铬16-18%,含镍13-15%,含钼2-3%的不锈钢。

 

49、 管用螺纹的标注尺寸代号是否是指螺纹的大径?

答:不是,

管用螺纹的尺寸是用来表示管子的公称直径,其尺寸代号(螺纹的标示尺寸)小于管子的外径(螺纹的大径)。

1英寸(25.42毫米)的圆柱管螺纹的大径为33.25毫米,基本等于1英寸管子的外径33.4毫米。

只有普通螺纹的公称直径才基本等于该螺纹的大径。

 

50、 控制阀的主要维护方法有哪些?

答:主要有三类,

被动型维护,阀门故障后进行维修或更换,相当于日常故障维修。

预防性维护,根据历史经验,按时间表采取维修,力求法制故障的发生。相当于我们的大检修。

预测性维护,次用智能定位器采集数据,经专业软件测试和评估后进行有目的的维修。这是今后阀门检修的方向。

 

 

在工业自动化仪表中,调节阀算是笨重的了,加之结构简单,往往不被人们重视。但是,它在工艺管道上,工作条件复杂,一旦出现问题,大家又忙手忙脚。因其笨重,问题难找准,常常费力不讨好,还涉及系统投运、系统完全、调节品质、环境污染等。下面所介绍的60种常见故障的处理方法,绝大多数来自作者的工作实践,可供调节阀出现故障分析、处理时参考,这对现场维修人员、技术人员是有一定帮助的。

4.1 提高寿命的方法(8种方法)
  1) 大开度工作延长寿命法
  让调节阀一开始就尽量在最大开度上工作,如90%。这样,汽蚀、冲蚀等破坏发生在阀芯头部上。随着阀芯破坏,流量增加,相应阀再关一点,这样不断破坏,逐步关闭,使整个阀芯全部充分利用,直到阀芯根部及密封面破坏,不能使用为止。同时,大开度工作节流间隙大,冲蚀减弱,这比一开始就让阀在中间开度和小开度上工作提高寿命1~5倍以上。如某化工厂采用此法,阀的使用寿命提高了2倍。
 2)减小S增大工作开度提高寿命法
  减小S,即增大系统除调节阀外的损失,使分配到阀上的压降降低,为保证流量通过调节阀,必然增大调节阀开度,同时,阀上压降减小,使气蚀、冲蚀也减弱。具体办法有:阀后设孔板节流消耗压降;关闭管路上串联的手动阀,至调节阀获得较理想的工作开度为止。对一开始阀选大处于小开度工作时,采用此法十分简单、方便、有效。
  3)缩小口径增大工作开度提高寿命法
  通过把阀的口径减小来增大工作开度,具体办法有:①换一台小一档口径的阀,如DN32换成DN25;②阀体不变更,更换小阀座直径的阀芯阀座。如某化工厂大修时将节流件dgl0更换为dg8,寿命提高了1倍。
  4)转移破坏位置提高寿命法
  把破坏严重的地方转移到次要位置,以保护阀芯阀座的密封面和节流面。
  5)增长节流通道提高寿命法
  增长节流通道最简单的就是加厚阀座,使阀座孔增长,形成更长的节流通道。一方面可使流闭型节流后的突然扩大延后,起转移破坏位置,使之远离密封面的作用;另一方面,又增加了节流阻力,减小了压力的恢复程度,使汽蚀减弱。有的把阀座孔内设计成台阶式、波浪式,就是为了增加阻力,削弱汽蚀。这种方法在引进装置中的高压阀上和将老的阀加以改进时经常使用,也十分有效。
  6)改变流向提高寿命法
  流开型向着开方向流,汽蚀、冲蚀主要作用在密封面上,使阀芯根部和阀芯阀座密封面很快遭受破坏;流闭型向着闭方向流,汽蚀、冲蚀作用在节流之后,阀座密封面以下,保护了密封面和阀芯根部,延长了寿命。故作流开型使用的阀,当延长寿命的问题较为突出时,只需改变流向即可延长寿命1~2倍。
  7)改用特殊材料提高寿命法
  为抗汽蚀(破坏形状如蜂窝状小点)和冲刷(流线型的小沟),可改用耐汽蚀和冲刷的特殊材料来制造节流件。这种特殊材料有6YC-1、A4钢、司太莱、硬质合金等。为抗腐蚀,可改用更耐腐蚀,并有一定机械性能、物理性能的材料。这种材料分为非金属材料(如橡胶、四氟、陶瓷等)和金属材料(如蒙乃尔、哈氏合金等)两类。
  8)改变阀结构提高寿命法
  采取改变阀结构或选用具有更长寿命的阀的办法来达到提高寿命的目的,如选用多级式阀,反汽蚀阀、耐腐蚀阀等。

4.2 调节阀经常卡住或堵塞的防堵(卡)方法(6种方法)
  1)清洗法
  管路中的焊渣、铁锈、渣子等在节流口、导向部位、下阀盖平衡孔内造成堵塞或卡住使阀芯曲面、导向面产生拉伤和划痕、密封面上产生压痕等。这经常发生于新投运系统和大修后投运初期。这是最常见的故障。遇此情况,必须卸开进行清洗,除掉渣物,如密封面受到损伤还应研磨;同时将底塞打开,以冲掉从平衡孔掉入下阀盖内的渣物,并对管路进行冲洗。投运前,让调节阀全开,介质流动一段时间后再纳入正常运行。
  2)外接冲刷法
  对一些易沉淀、含有固体颗粒的介质采用普通阀调节时,经常在节流口、导向处堵塞,可在下阀盖底塞处外接冲刷气体和蒸汽。当阀产生堵塞或卡住时,打开外接的气体或蒸气阀门,即可在不动调节阀的情况下完成冲洗工作,使阀正常运行。
  3)安装管道过滤器法
  对小口径的调节阀,尤其是超小流量调节阀,其节流间隙特小,介质中不能有一点点渣物。遇此情况堵塞,最好在阀前管道上安装一个过滤器,以保证介质顺利通过。带定位器使用的调节阀,定位器工作不正常,其气路节流口堵塞是最常见的故障。因此,带定位器工作时,必须处理好气源,通常采用的办法是在定位器前气源管线上安装空气过滤减压阀
  4)增大节流间隙法
  如介质中的固体颗粒或管道中被冲刷掉的焊渣和锈物等因过不了节流口造成堵塞、卡住等故障,可改用节流间隙大的节流件—节流面积为开窗、开口类的阀芯、套筒,因其节流面积集中而不是圆周分布的,故障就能很容易地被排除。如果是单、双座阀就可将柱塞形阀芯改为“V”形口的阀芯,或改成套筒阀等。例如某化工厂有一台双座阀经常卡住,推荐改用套筒阀后,问题马上得到解决。
  5)介质冲刷法
  利用介质自身的冲刷能量,冲刷和带走易沉淀、易堵塞的东西,从而提高阀的防堵功能。常见的方法有:①改作流闭型使用;②采用流线型阀体;③将节流口置于冲刷最厉害处,采用此法要注意提高节流件材料的耐冲蚀能力。
  6)直通改为角形法
  直通为倒S流动,流路复杂,上、下容腔死区多,为介质的沉淀提供了地方。角形连接,介质犹如流过90℃弯头,冲刷性能好,死区小,易设计成流线形。因此,使用直通的调节阀产生轻微堵塞时可改成角形阀使用。

4.4 调节阀外泄的解决方法(6种方法)
  1)增加密封油脂法
  对未使用密封油脂的阀,可考虑增加密封油脂来提高阀杆密封性能。
  2)增加填料法
  为提高填料对阀杆的密封性能,可采用增加填料的方法。通常是采用双层、多层混合填料形式,单纯增加数量,如将3片增到5片,效果并不明显。
  3)更换石墨填料法
  大量使用的四氟填料,因其工作温度在-20~+200℃范围内,当温度在上、下限,变化较大时,其密封性便明显下降,老化快,寿命短。柔性石墨填料可克服这些缺点且使用寿命长。因而有的工厂全部将四氟填料改为石墨填料,甚至新购回的调节阀也将其中的四氟填料换成石墨填料后使用。但使用石墨填料的回差大,初时有的还产生爬行现象,对此必须有所考虑。
  4)改变流向,置P2在阀杆端法
  当△P较大,P1又较大时,密封P1显然比密封P2困难。因此,可采取改变流向的方法,将P1在阀杆端改为P2在阀杆端,这对压力高、压差大的阀是较有效的。如波纹管阀就通常应考虑密封P2。
  5)采用透镜垫密封法
  对于上、下盖的密封,阀座与上、下阀体的密封。若为平面密封,在高温高压下,密封性差,引起外泄,可以改用透镜垫密封,能得到满意的效果。
  6)更换密封垫片
  至今,大部分密封垫片仍采用石棉板,在高温下,密封性能较差,寿命也短,引起外泄。遇到这种情况,可改用缠绕垫片,“O”形环等,现在许多厂已采用。

4.5 调节阀振动的解决方法(8种方法)
  1)增加刚度法
  对振荡和轻微振动,可增大刚度来消除或减弱,如选用大刚度的弹簧,改用活塞执行机构等办法都是可行的。
  2)增加阻尼法
  增加阻尼即增加对振动的摩擦,如套筒阀的阀塞可采用“O”形圈密封,采用具有较大摩擦力的石墨填料等,这对消 除或减弱轻微的振动还是有一定作用的。
  3)增大导向尺寸,减小配合间隙法
  轴塞形阀一般导向尺寸都较小,所有阀配合间隙一般都较大,有0.4~lmm,这对产生机械振动是有帮助。因此,在发生轻微的机械振动时,可通过增大导向尺寸,减小配合间隙来削弱振动。
  4)改变节流件形状,消除共振法
  因调节阀的所谓振源发生在高速流动、压力急剧变化的节流口,改变节流件的形状即可改变振源频率,在共振不强烈时比较容易解决。具体办法是将在振动开度范围内阀芯曲面车削0.5~1.0mm。如某厂家属区附近安装了一台自力式压力调节阀,因共振产生啸叫影响职工休息,我们将阀芯曲面车掉0.5mm后,共振啸叫声消失。

5)更换节流件消除共振法
  原理同4.5中的4),只不过是更换节流件。其方法有:①更换流量特性,对数改线性,线性改对数;②更换阀芯形式。如将轴塞形改为“V”形槽阀芯,将双座阀轴塞型改成套筒型;将开窗口的套筒改为打小孔的套筒等。如某氮肥厂一台DN25双座阀,阀杆与阀芯连接处经常振断,我们确认为共振后,将直线特性阀芯改为对数性阀芯,问题得到解决。又如某航空学院实验室用一台DN200套筒阀,阀塞产生强烈旋转无法投用,将开窗口的套筒改为打小孔的套筒后,旋转立即消失。
  6)更换调节阀类型以消除共振 .
  不同结构形式的调节阀,其固有频率自然不同,更换调节阀类型是从根本上消除共振的最有效的方法。一台阀在使用中共振十分厉害———强烈地振动(严重时可将阀破坏),强烈地旋转(甚至阀杆被振断、扭断),而且产生强烈的噪音(高达100多分贝)的阀,只要把它更换成一台结构差异较大的阀,立刻见效,强烈共振奇迹般地消失。如某维尼纶厂新扩建工程选用一台DN200套筒阀,上述三种现象都存在,DN300的管道随之跳动,阀塞旋转,噪音100多分贝,共振开度20~70%,考虑共振开度大,改用一台双座阀后,共振消失,投运正常。
  7)减小汽蚀振动法
  对因空化汽泡破裂而产生的汽蚀振动,自然应在减小空化上想办法。①让气泡破裂产生的冲击能量不作用在固体表面上,特别是阀芯上,而是让液体吸收。套筒阀就具有这个特点,因此可以将轴塞型阀芯改成套筒型。②采取减小空化的一切办法,如增加节流阻力,增大缩流口压力,分级或串联减压等。
  8)避开振源波击法
  外来振源波击引起阀振动,这显然是调节阀正常工作时所应避开的,如果产生这种振动,应当采取相应的措施

4.6 调节阀噪音大的解决方法(8种方法)
  1)消除共振噪音法
  只有调节阀共振时,才有能量叠加而产生100多分贝的强烈噪音。有的表现为振动强烈,噪音不大,有的振动弱,而噪音却非常大;有的振动和噪音都较大。这种噪音产生一种单音调的声音,其频率一般为3000~7000赫兹。显然,消除共振,噪音自然随之消失。方法和例子见以上4.5中的4)、5)、6)。
  2)消除汽蚀噪音法
  汽蚀是主要的流体动力噪音源。空化时,汽泡破裂产生高速冲击,使其局部产生强烈湍流,产生汽蚀噪音。这种噪音具有较宽的频率范围,产生格格声,与流体中含有砂石发出的声音相似。消除和减小汽蚀是消除和减小噪音的有效办法。
  3)使用厚壁管线法
  采用厚壁管是声路处理办法之一。使用薄壁可使噪音增加5分贝,采用厚壁管可使噪音降低0~20分贝。同一管径壁越厚,同一壁厚管径越大,降低噪音效果越好。如DN200管道,其壁厚分别为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mm时,可降低噪音分别为-3.5、-2(即增加)、0、3、6、8、11、13、14.5分贝。当然,壁越厚所付出的成本就越高。
4)采用吸音材料法
  这也是一种较常见、最有效的声路处理办法。可用吸音材料包住噪音源和阀后管线。必须指出,因噪音会经由流体流动而长距离传播,故吸音材料包到哪里,采用厚壁管至哪里,消除噪音的有效性就终止到哪里。这种办法适用于噪音不很高、管线不很长的情况,因为这是一种较费钱的办法。
  5)串联消音器法
  本法适用于作为空气动力噪音的消音,它能够有效地消除流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。对质量流量高或阀前后压降比高的地方,本法最有效而又经济。使用吸收型串联消音器可以大幅度降低噪音。但是,从经济上考虑,一般限于衰减到约25分贝。
  6)隔音箱法
  使用隔音箱、房子和建筑物,把噪音源隔离在里面,使外部环境的噪音减小到人们可以接受的范围内。
  7)串联节流法
  在调节阀的压力比高(△P/P1≥0.8)的场合,采用串联节流法,就是把总的压降分散在调节阀和阀后的固定节流元件上。如用扩散器、多孔限流板,这是减少噪音办法中最有效的。为了得到最佳的扩散器效率,必须根据每件的安装情况来设计扩散器(实体的形状、尺寸),使阀门产生的噪音级和扩散器产生的噪音级相同。
  8)选用低噪音阀
  低噪音阀根据流体通过阀芯、阀座的曲折流路(多孔道、多槽道)的逐步减速,以避免在流路里的任意一点产生超音速。有多种形式,多种结构的低噪音阀(有为专门系统设计的)供使用时选用。当噪音不是很大时,选用低噪音套筒阀,可降低噪音10~20分贝,这是最经济的低噪音阀。

4.7 调节阀稳定性较差时的解决办法(5种方法)
  1)改变不平衡力作用方向法
  在稳定性分析中,已知不平衡力作用同与阀关方向相同时,即对阀产生关闭趋势时,阀稳定性差。对阀工作在上述不平衡力条件下时,选用改变其作用方向的方法,通常是把流闭型改为流开型,一般来说都能方便地解决阀的稳定性问题。
  2)避免阀自身不稳定区工作法
  有的阀受其自身结构的限制,在某些开度上工作时稳定性较差。①双座阀,开度在10%以内,因上球处流开,下球处流闭,带来不稳定的问题;②不平衡力变化斜率产生交变的附近,其稳定性较差。如蝶阀,交变点在70度左右;双座阀在80~90%开度上。遇此类阀时,在不稳定区工作必然稳定性差,避免不稳定区工作即可。
  3)更换稳定性好的阀
  稳定性好的阀其不平衡力变化较小,导向好。常用的球型阀中,套筒阀就有这一大特点。当单、双座阀稳定性较差时,更换成套筒阀稳定性一定会得到提高。
  4)增大弹簧刚度法
  执行机构抵抗负荷变化对行程影响的能力取决于弹簧刚度,刚度越大,对行程影响越小,阀稳定性越好。增大弹簧刚度是提高阀稳定性的常见的简单方法,如将20~100KPa弹簧范围的弹簧改成60~180KPa的大刚度弹簧,采用此法主要是带了定位器的阀,否则,使用的阀要另配上定位器。
  5)降低响应速度法
  当系统要求调节阀响应或调节速度不应太快时,阀的响应和调节速度却又较快,如流量需要微调,而调节阀的流量调节变化却又很大,或者系统本身已是快速响应系统而调节阀却又带定位器来加快阀的动作,这都是不利的。这将会产生超调,产生振动等。对此,应降低响应速度。办法有:①将直线特性改为对数特性;②带定位器的可改为转换器、继动器。

  4)对称拧螺栓,采用薄垫圈密封方法
  在“O”形圈密封的调节阀结构中,采用有较大变形的厚垫片(如缠绕片)时,若压紧不对称,受力不对称,易使密封破损、倾斜并产生变形,严重影响密封性能。因此,在对这类阀维修、组装中,必须对称地拧紧压紧螺栓(注意不能一次拧紧)。厚密封垫如能改成薄的密封垫就更好,这样易于减小倾斜度,保证密封。
  5)增大密封面宽度,制止平板阀芯关闭时跳动并减少其泄漏量的方法
  平板型阀芯(如两位型阀、套筒阀的阀塞),在阀座内无引导和导向曲面,由于阀在工作的时候,阀芯受到侧向力,从流进方靠向流出方,阀芯配合间隙越大,这种单边现象越严重,加之变形,不同心,或阀芯密封面倒角小(一般为30°倒角来引导),因而接近关闭时,产生阀芯密封面倒角端面置于阀座密封面上,造成关闭时阀芯跳动,甚至根本关不到位的情况,使阀泄漏量大大增加。最简单、最有效的解决方法,就是增大阀芯密封面尺寸,使阀芯端面的最小直径比阀座直径小1~5mm,有足够的引导作用,以保证阀芯导进阀座,保持良好的密封面接触。
  6)改变流向,解决促关问题,消除喘振法
  两位型阀为提高切断效果,通常作为流闭型使用。对液体介质,由于流闭型不平衡力的作用是将阀芯压闭的,有促关作用,又称抽吸作用,加快了阀芯动作速度,产生轻微水锤,引起系统喘振。对上述现象的解决办法是只要把流向改为流开,喘振即可消除。类似这种因促关而影响到阀不能正常工作的问题,也可考虑采取这种办法加以解决。
  7)克服流体破坏法
  最典型的阀是双座阀,流体从中间进,阀芯垂直于进口,流体绕过阀芯分成上下两束流出。流体冲击在阀芯上,使之靠向出口侧,引起摩擦,损伤阀芯与衬套的导向面,导致动作失常,高流量还可能使阀芯弯曲、冲蚀、严重时甚至断裂。解决的方法:①提高导向部位材料硬度;②增大阀芯上下球中间尺寸,使之呈粗状;③选用其它阀代用。如用套筒阀,流体从套筒四周流人,对阀塞的侧向推力大大减小。
  8)克服流体产生的旋转力使阀芯转动的方法
  对“V”形口的阀芯,因介质流入的不对称,作用在“V”形口上的阀芯切向力不一致,产生一个使之旋转的旋转力。特别是对DN≥100的阀更强烈。由此,可能引起阀与执行机构推杆连接的脱开,无弹簧执行机构可能引起膜片扭曲。解决的办法有:①将阀芯反旋转方向转一个角度,以平衡作用在阀芯上的切向力;②进一步锁住阀杆与推杆的连接,必要时,增加一块防转动的夹板;③将“V”形开口的阀芯更换成柱塞形阀芯;④采用或改为套筒式结构;⑤如系共振引起的转动,消除共振即可解决问题。
  9)调整蝶阀阀板摩擦力,克服开启跳动法
  采用“O”形圈、密封环、衬里等软密封的蝶阀,阀关闭时,由于软密封件的变形,使阀板关闭到位并包住阀板,能达到十分理想的切断效果。但阀要打开时,执行机构要打开阀板的力不断增加,当增加到软密封件对阀板的摩擦力相等时,阀板启动。一旦启动,此摩擦力就急剧减小。为达到力的平衡,阀板猛烈打开,这个力同相应开度的介质作用的不平衡力矩与执行机构的打开力矩平衡时,阀停止在这一开度上。这个猛烈而突然起跳打开的开度可高达30~50%,这将产生一系列问题。同时,关闭时因软密封件要产生较大的变化,易产生永久变形或被阀板挤坏、拉伤等情况,影响寿命。解决办法是调整软密封件对阀板启动的摩擦力,这既能保证达到所需切断的要求,又能使阀较正常地启动。具体办法有:①调整过盈量;②通过限位或调整执行机构预紧力、输出力的办法,减少阀板关闭过度给开启带来的困难。


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