套筒式调节阀内漏的原因分析及常规处理(1)

                  套筒式调节阀内漏的原因分析及常规处理(1)

1、概述
1.1 原理
    某化肥有限公司是一个年产300KT合成氨/520KT尿素的大型天然气化肥厂。在系统自动控制中，有许多调节阀在发挥着重要的作用。在这些调节阀中，套筒式调节阀占有比例达60%以上。套筒式调节阀的工作原理见图一：介质进入阀腔内，在关闭的时候，有部分流体通过阀芯上部的平衡孔产生压力和阀芯下部的介质产生的压力平衡，也就是使阀芯所受的不平衡力相互抵消，所以对阀芯上开有平衡孔的套筒式阀又称为压力平衡式阀。它具有流量大、许用压差高、防堵塞等优点，但在大口径（DN150mm以上）时普遍存在泄漏量大的缺点。泄漏量大在一定程度上造成系统消耗高、调节品质差，系统稳定性下降、环境污染等问题。

1.2 阶段故障统计
    表一是某厂仅从2002年8月到2003年1月对套筒阀内漏的统计。其中9月我们还对系统进行了设备大修。
           表一 2002年8月-2003年1月套筒阀内漏统计

    通过长期的统计调查，我们发现套筒式调节阀内漏对系统的影响相当大，特别是在原材料价格上涨，市场竞争激烈，产品价格下滑的今天。因此，节能降耗，提高系统运行的效能，维持系统稳定是我们控制成本的一个有效的手段之一。
2、原因分析及常规处理
2.1 检修后阀没有完全关闭
    这种情况比较常见，我们统计的数据，这种故障所占比例高达21%。比如我厂的工艺空气流量调节阀100FV105，在2002年11月6日大修后开车时工艺反映内漏较大，如果不进行处理，可能会造成二段炉R1催化剂氧化，严重的会导致二段炉内形成爆炸性混合气体而引发重大事故。后经过调整阀杆后内漏基本消除。这是因为全关后阀芯没有接触到阀座，也就是阀没有关到位，或者说行程不够。有的调节阀，在检修后连接执行机构的推杆和阀杆时，没有按要求连接，造成表面上推杆走完全行程，实际阀芯没有关到位的故障。这种情况的处理只需要重新按要求连接推杆和阀杆就可以了。正确的连接应当是推杆走完全行程，阀芯必须全开全关到位。对于哈佛块夹持式连接的，不论调节阀是气关还是气开，通常的做法都是将阀芯压到全关的位置，然后对执行机构气室加信号后连接（气关的加到弹簧范围上限，气开的加到下限。比如一个20-100kpa的弹簧范围的薄膜式执行机构，气关的加信号到100kpa,气开的加信号到20kpa）。对于螺纹旋入式连接的，可以在阀杆上作标记，或采用其它方式。总之，要求在弹簧范围的上限或下限时连接后阀芯刚好能全关到位。
   阀没有关到位会产生内漏，而阀没有紧密关闭也可能会引起内漏，没有紧密关闭是指阀芯和阀座刚好接触但没有压紧力，原因大多是因为执行机构有效输出力不够。对于气关式的调节阀，如果气源没有达到额定值，有的气源值甚至达不到弹簧范围上限，例如我们在某厂检修到的一台高压蒸汽压力控制阀100PV172，其弹簧范围是70～190Kpa，而调节阀的气源却只有180Kpa，这样即使给全关的信号，气源还不能完全压缩弹簧，执行机构推杆不能走完全行程，也就不可能使阀全关。在我们没有检修之前，工艺反映该阀内漏严重，高压蒸汽产量不够，压力较低。检修后这种现象基本上消失了。
    我们知道，在无负荷条件下，执行机构输出力计算公式为F=Po.Ae（Po为加载的信号气压，Ae为膜片有效面积）。在膜片面积一定的条件下，加载的信号气压越大，输出力就越大。而正常运行中，我们需要阀全关时，有效的输出力，如果以上式来计算是不行的，因为上式忽略了执行机构里弹簧的反作用力。那么，阀全关时，有效的输出力就应该是：气开阀F0=Pr0.Ae（Pr0为弹簧范围低值）；气关阀F1=（P0-Pr1）.Ae（Pr1为弹簧范围高值）。执行机构的有效输出力就需要在克服介质的不平衡力、填料的摩擦力后，产生一个余力压紧阀芯。所以调节阀的气源必须达到额定值，调节阀的有效输出力才足够大，才能够把阀芯压死在阀座上而不会内漏，所以必要时可以适当提高气源值。而对于气开阀，就要考虑预紧力的问题，所谓预紧力，其实也是有效输出力，从F0=Pr0.Ae可以看出，预紧力实际上是弹簧产生的输出力，这个力过小，就不能克服介质的不平衡力，介质就会顶开阀芯造成泄漏。因此气开阀内漏，可以检查弹簧的预紧力，预紧力过小的，应当适当增加预紧力以消除泄漏，增加预紧力，就是提高弹簧范围的低值，也可以理解为提高弹簧的预压缩量。
    另外阀内件卡涩而使调节阀不能动作也容易引起内漏。我厂锅炉给水阀100FV206，在2002年大修后开车不久，发现该阀泄漏较大，现场检查阀芯被卡住，现场15%开度，总控全关，联系总控打开至30%后该阀才有反应，后反复动作，恢复正常。对于阀内件卡涩的，如果是因为有异物，在工艺运行允许的条件下，可以反复动作或开大阀位使异物冲走，不能冲走的或因为阀内件配合间隙过小，则需要解体处理阀内件了。
    其它附件限位，比如手轮没有回到自动的位置，或其它的机械限位装置限位；还有阀门定位器没有调整好；升压器增益调整不当，使输入信号在全关的时候，定位器或升压器输出没有达到额定值，都可能导致阀不能完全关闭，引起内漏。对于手轮或其它机械限位的，需要取消限位，使调节阀能全行程自动调节；而定位器和升压器的调整，必须按要求调整到达标。比如定位器的调整，对于正作用定位器配气关阀，当定位器的输入信号为最小值时（通常的气信号为20kPa，电信号为4mA），定位器的输出应当为零；在输入信号为最大值时（一般的气信号为100kPa，电信号为20mA），定位器的输出就应当达到气源值。对于气关阀，要使阀完全关闭，必须是定位器的输出达到最大（也就是达到定位器的气源值）。

共 2 页: 第 1 【2】页