气动薄膜调节阀校验维护

气动薄膜调节阀校验维护

　在过程控制系统中，气动薄膜调节阀（以下简称调节阀）作为控制系统中的*终控制单元，起到了极其关键作用。传统概念上的阀门定位器作为调节阀的一个主要附件，主要用于提高调节阀控制精度。随着现场总线技术的发展，与之相匹配的现场智能化仪表也得到了加速发展，对于调节阀要实现智能化，就智能化阀门定位器，也就是说智能型阀门定位器是实现调节阀智能化的重要组成部分;另外从功能上来讲智能型阀门定位器与模拟阀门定位器也有本质区别，智能型阀门定位器除了实现对调节阀控制功能外，还有一个更重要的方面就是对调节阀实现的诊断功能。并通过诊断软件，分析和判别调节阀的"健康"状况，从而改变了传统观念上调节阀的维护，减少了调节阀在运行期间的事故发生，延长了调节阀的使用寿命。
　　气动调节阀是石油、化工、电力、冶金等工业企业广泛使用的工业过程控制仪表之一。化工生产中调节阀在调节系统中是，它是组成工业自动化系统的重要环节，它如生产过程自动化的手脚。下面带大家全面的了解气动调节阀。

气动薄膜调节阀校验维护工作原理
气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的：流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。

气动薄膜调节阀校验维护工作原理(图)
气动调节阀通常由气动执行机构和调节阀连接安装调试组成，气动执行机构可分为单作用式和双作用式两种，单作用执行器内有复位弹簧，而双作用执行器内没有复位弹簧。其中单作用执行器，可在失去起源或突然故障时，自动归位到阀门初始所设置的开启或关闭状态。气动调节阀根据动作形式分气开型和气关型两种，即所谓的常开型和常闭型，气动调节阀的气开或气关，通常是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现。

气动薄膜调节阀校验维护作用方式
气开型(常闭型)是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上，阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭。顾通常我们称气开型调节阀为故障关闭型阀门。
气关型(常开型)动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作;空气压力减小或没有时，阀门向开启方向或全开为止。顾通常我们称气关型调节阀为故障开启型阀门。
气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑。当气源切断时，调节阀是处于关闭位置安全还是开启位置安全。
举例来说，一个加热炉的燃烧控制，调节阀安装在燃料气管道上，根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。这时，宜选用气开阀更安全些，因为一旦气源停止供给，阀门处于关闭比阀门处于全开更合适。如果气源中断，燃料阀全开，会使加热过量发生危险。又如一个用冷却水冷却的的换热设备，热物料在换热器内与冷却水进行热交换被冷却，调节阀安装在冷却水管上，用换热后的物料温度来控制冷却水量，在气源中断时，调节阀应处于开启位置更安全些，宜选用气关式(即FO)调节阀。

气动薄膜调节阀校验维护阀门定位器
阀门定位器是调节阀的主要附件，与气动调节阀大大配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。阀门定位器按其结构形式和工作原理可以分成气动阀门定位器、电-气阀门定位器和智能式阀门定位器。

气动薄膜调节阀校验维护的维护　　
　典型的调节阀的维护有以下三种方法：被动性维护（ReactiveMaintenance）;预防性维护（PreventiveMaintenance）;预测性维护（PredictiveMaintenance）。　　
　　被动性维护一一当调节阀发生故障后，对调节阀进行检修。在使用过程中，调节阀自身或者某些附件出现故障，造成调节阀不能正常工作，更严重的情况导致整个系统不能正常工作，造成很大的事故发生。　　
　　预防性维护一一按照过去的生产过程经验，有计划地安排某些调节阀进行维护或检修，以防止调节阀的事故发生。它对前者来说是一个有计划安排，虽然能避免一些调节阀事故的产生，但由于没有现场使用的调节阀的许多信息，在安排上不能避免的造成某些调节阀工作正常也被安排在检修行列，而某些不适用的调节阀仍被使用在过程控制系统中。　　
　　预测性维护一一通过智能仪表或其它诊断设备获取调节阀的信息。气动调节阀不能存贮自身任何信息，而智能型阀门定位器开发使用，它们除了提高调节阀的调节品质外，对调节阀的诊断功能也逐步加强。下面对智能型阀门定位器的自身诊断及对调节阀诊断功能作一些分析。

　　
气动薄膜调节阀校验维护定位器的自身诊断　　
　　由于智能型阀门定位器是安装在气动调节阀上，其工作环境相对恶劣，如环境温度、管道振动等因素都会对智能型阀门定位器正常工作带来不利影响。智能型阀门定位器在设计过程中，考虑到这些不利因素，设计了一些自身的诊断功能。另一方面，大多数智能型阀门定位器都具有通讯功能，如HART、FF、PROFIBUS等通信协议，控制系统通过这些通信协议可以获得所需的现场仪表管理信息、以及故障报警信息。

　　
　　1、智能型阀门定位器的自诊断　　
　　智能型阀门定位器的自诊断是它的基本功能之一，自诊断在不影响正常工作情况下进行，常见的诊断有开机诊断、周期性诊断。　　
　　2、输入信号超量程　　
　　当规定智能型阀门定位器输入信号设定后，如果控制信号超出设定值，智能型阀门定位器发出超量程报警信号。　　
　　3、传感器故障　　
　　由于智能型阀门定位器直接安装在调节阀上，受到调节阀振动的影响造成智能型阀门定位器反馈部件失灵，如反馈杆松脱、线路故障、位置传感器自身故障等，智能型阀门定位器检测不到正常的反馈信号，它会发出一个报警信号。　　
　　以上1、2两种情况智能型阀门定位器仍然可以正常工作，但它会发出报警信号;但对于3种情况，定位器将出现不正常工作，并发出报警信号，仪表工程师根据报警内容，做出相应判断并及时加以处理，减少不必要的停产。

　　
气动薄膜调节阀校验维护定位器对调节阀的诊断　　
　　智能型阀门定位器对调节阀的故障诊断是通过附加传感器来完成的。定位器内部的微处器通过定时采集各种传感器的数据，并对各种数据进行运算、比较、分析、组态，将出现异常的信息通过组态软件输出报警信号。智能型阀门定位器对调节阀的诊断分为在线诊断、离线诊断;在线诊断包括:调节阀的动作次数、行程累加、填料函泄漏诊断、噪声诊断、环境温度诊断等，离线诊断包括:执行机构及气路的密封性、静特性、阶跃过渡及频率响应特性。

　　
　　1、气动薄膜调节阀校验维护在线诊断　　
　　a.动作次数，行程累加　
　　在同一系统中，由于调节阀处于不同的工作位置，它的动作频率、行程位移大小都是不一样，通过检测位置传感器，很方便获得调节阀的动作次数及　　
　　行程累加值。采集这些数据我们可以判断调节阀的"健康"状况",并通过组态软件对采集的数据分析调节阀的工作点，画出柱状形图可以清楚看出阀门正常工作区域。从图一可以清楚地看出阀门处于正常工作区域内，而图2阀门长期处于小开度工作，不利于正常工作。另外根据采集的数据可进行动态应力分析。　　
　　b.填料函泄漏诊断　
　　通过安装在调节阀的填料处泄漏检测器，实时检测填料函在工作中是否存在外泄漏情况。因此特别适用于对剧毒、贵重的易挥发和有放射性的介质等场合使用，可以防止资源浪费或引起环境污染。

　　
　　c.噪声诊断　　
　　噪声对人类的危害是极其严重的，它能使人的听觉减弱，甚至损伤，对人类带来心理和生理性的不良影响，它是继大气污染和水质污染之后，成为威胁人类的第三种公害。在现代工业生产中，控制阀已成为*主要的噪声源。智能阀门定位器可外接声音传感器，可以检测调节阀噪声大小。通过检测的数据可以作一些分析：如噪声频率小于1500Hz为机械振动、噪声频率高达100OOHz时，调节阀产生空化。因此通过噪声的频率可以判别调节阀不正常工作的原因;另外，如在阀门关闭情况下噪声比正常工况要大，还可以判断阀门有内漏。　　
　　d.环境温度诊断　　
　　通过温度传感器，随时测量定位器的外壳表面温度，在防爆场合如外壳的表面温度超出防爆要求的设定值，定位器发出报警信号。另外定位器还记录在线过程中*大/*小的温度值。每个温度段的工作时间，如果调节阀长期处于高温下工作，我们必须考虑定位器及调节阀内的塑料件、橡胶件的老化情况。

　　
　　2、气动薄膜调节阀校验维护离线诊断　　
　　a.执行机构及管路的气密性　　
　　执行机构诊断通过接入一个压力传感器，实时检测输入执行机构的压力，与阀位传感器检测到的调节阀行程形成一个相对应的关系曲线如图3:每一台智能型阀门定位器安装在任何一台调节阀上后，先进行定位器的自诊断工作，以保证智能型阀门定位器的正常工作，通过定位器的自诊断，得到正、反行程特性曲线如图3。当调节阀工作一些时间后，智能型阀门定位器再一次对调节阀进行测试，出现一些不正常的情况如图4:　　
　　曲线的下移说明存在执行机构的膜片老化、密封气室外泄漏、连接气管由于振动等原因出现漏气问题；另外在调节阀关位出现行程值偏大，可以判断阀芯或阀座产生磨损，调节阀泄漏量变大，严重情况下智能阀门定位器发出报警信号。　　
　　b.静特性测试　　
　　静特性是调节阀的行程与输入信号之间的静态关系，它包括:基本误差、始终点偏差、额定行程偏差、回差、死区、重复性、再现性、线性度误差。　　
　　c.阶跃过渡的测试　　
　　阶跃过渡过程是在调节阀没有负荷的情况下，当输入信号从一个定值突然改变成另一个定值时，输出跟随变化的过程。一般包括时间常数、时滞、上升时间、稳定时和过冲。　　
　　d.频率响应特性的测试　　
　　频率响应特性是在调节阀在没有负荷的情况下，输入到定位器的输入信号是一个无崎变的正弦波，输出值稳定后，系统的输出也是一个频率相同的正弦，但输出的振幅、相位与输入不一定相同，而是随输入信号频率的变化而变化。频率响应特性是反应调节阀灵敏度的标志之一，动态特性好就意味着调节阀反应灵敏、快速，而且稳定性好。

气动薄膜调节阀校验维护的安装

1、调节阀的安装
调节阀的正确安装与正确选择同等重要，安装的好坏是关系到操作性能、安全程度、成本高低的头等大事。
调节阀必须严格按照工艺要求和控制系统要求进行安装，一旦阀门产生故障，将导致火灾、爆炸、中毒等严重事故和人身伤害，损失是无法计算的。
在安装调节阀之前，应该检查调节阀的质量，从外观检查开始，再检查运输过程中零件和附件有无丢失，有无合格证，必要时进行静态特性的检查或专项检查。
2、安装原则
（1）气动调节阀安装位置，距地面要求有一定的高度，阀的上、下要留有一定空间，以便进行阀的拆装和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀，必须保证操作、观察和调整时方便。
（2）调节阀应安装在水平管道上，并上、下与管道垂直，一般要在阀下加以支撑，保证稳固可靠。对于特殊场合下，需要调节阀水平安装在竖直的管道上时，也应将调节阀进行支撑（小口径调节阀除外）。安装时，要避免给调节阀带来附加应力，如管道与阀不同心或法兰不平行等。
（4）阀的工作环境温度要在－30～+60℃，相对湿度不大于95%。因调节阀的薄膜和密封环等橡胶制品零件在低温时易硬化变脆、高温时老化，所以在安装时应注意安装位置，离开加热炉、高温管道。
（5）调节阀前后位置应有直管段，阀前后直管段长度不小于10倍的管道直径（10D），以避免阀的直管段太短而影响流量特性。
（6）调节阀的口径与工艺管道不同时，应采用异径管连接。在小口径调节阀安装时，可用螺纹连接。阀体方向箭头应与流体方向一致。
（7）要设置旁通管道。目的是便于切换或手动操作，可在不停车情况下对调节阀进行检修。
（8）调节阀在安装前要清除管道内的异物，如污垢、焊渣等。安装后用常温水进行试运行，试运行时应将阀全打开，或将旁通阀打开。试运行时应注意阀体与管道连接处的密封性等。
3、安装形式
调节阀的安装通常情况下有一个调节阀组，即阀、旁路阀、阀和调节阀。图8-3给出了调节阀常用的六种组合形式，并对各自的特点进行说明。
应注意的是切断阀和旁路阀的安装要靠近三通，以减小死角。
4、调节阀安装方位的选择
通常调节阀要求垂直安装。在满足不了垂直安装时，对法兰用4个螺栓固定的调节阀可以有向上倾斜45°、向下倾斜45°、水平安装和向下垂直安装四个位置。对法兰用8个螺栓固定的调节阀则可以有9个安装位置，分别相隔22.5°。在这些安装位置中，理想的是垂直向上安装，应该优先选择；向上倾斜的位置为其次，依次是22.5°、45°、67.5°；向下垂直安装为再次位置；差的位置是水平安装，它与接近水平安装的向下倾斜67.5°，一般不被采纳。图8-4给出了安装位置比较示意图。

气动薄膜调节阀校验维护的维护

由于调节阀使用环境恶厉，在使用中难免出现一定故障。因此，掌握一定的调节阀维护与维修十分必要。

气动调节阀日常维修的主要内容应有以下几项：

（1）阀体内壁。检查其耐压、耐腐情况。
（2）阀座。因介质渗入，固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松动，检查时应予注意。对高压场合，还应检查阀座密封面是否被冲坏。
（3）阀芯。要认真检查阀芯各部分是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差情况下阀芯磨损更为严重，应予注意。另外还应检查阀杆是否也有类似现象，或与阀芯连接松动等。

（4）膜片、O形圈和其他密封垫。检查其是否老化、裂损。

（5）密封填料。检查聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化、干涸，配合面是否被损坏。

气动薄膜调节阀校验维护结束语

　　
　　由此可见智能型阀门定位器的故障诊断是通过安装在执行机构和阀体上的附加传感器来完成的。定位器获得了现场的许多原始数据，微处理机通过对这些数据的分析、运算、判断等处理，分成若干逻辑组,易于快速辨识所有的变量，发现异常情况立即采取应急措施并报警。　　
　　通常离线诊断被安排在调节阀预防性维护过程中，对预防性维护计划中的调节阀的诊断记录与调节阀次投用的全性能原始数据相比较，可以发现调节阀什么地方出现了问题，问题的严重性，怎么样解决问题，提出专家性的建议，以帮助仪表工程师做出正确的选择。　　
　　目前，有些智能型阀门定位器的生产厂家设法将离线诊断逐步移植到在线诊断过程中，通过先进的诊断软件，完成阀门/执行机构的摩擦力、执行机构的信号范围、弹簧刚度及阀座的关闭力，以及阶跃诊断测试包括:静特性测试、阶跃过渡过程测试、频率响应特性测试。使调节阀的预防性维护转向预见性维护，减少了停车时间，降低生产运行成本，提高了生产力。