气动薄膜三通调节阀的故障分析

气动薄膜三通调节阀在纯碱行业中应用极其普遍，与其它仪表配套使用，可实现生产过程中流量、液位、压力、温度等工艺参数与其它介质如液体、气体、蒸汽等的自动调节和远程控制。随着企业自动化程度的逐步提高，集散控制系统（DCS）以及其它智能型仪表在自动化领域中的应用已越来越普遍，通过计算机的优化控制，将使生产取得最大效益。而在优化的同时也使控制系统的主要故障集中于调节系统的终端执行装置即调节阀上，调节阀在控制流体流量的工作过程中，接受控制操作信号，按控制规律实现对流量的调节。它的动作灵敏与否，直接关系着整个控制系统的质量。根据控制系统在纯碱行业的应用统计，调节系统有 80% 左右的故障出自调节阀。因此，如何保证气动薄膜调节阀在生产中的可靠、准确运行，是我们需要探讨的一个很重要的问题。

1 现状调查

某厂共有 237 台气动薄膜调节阀，特别是在核心岗位重碱车间使用尤为广泛，其中碳化的三气流量调节全部使用气动薄膜调节阀。
在纯碱生产过程中，由于氨盐水有严重的腐蚀性，碳酸氢铵在摄氏 25℃ 以下易结晶的性质，使调节阀在运行中因阀体内壁结疤、结晶、结垢导致阀卡、不动作或动作迟钝，使系统不能进行自动调节的现象比较普遍，占调节阀故障总数的 50%，给生产造成的影响较大；由调节阀填料老化、变硬导致阀动作迟钝或从阀杆处泄漏等故障达15%；由于膜片损坏漏气或硬芯碎裂导致阀不能调节的现象达 12%；由于定位器、减压阀、执行机构等腐蚀导致阀门故障的现象占 10%；其它原因导致调节阀故障的概率占 13%。

2 故障原因分析

根据多年来纯碱生产现场使用的气动薄膜调节阀的故障分析，可归纳出常见故障及其原因如下：

2.1 阀不动作

1. 因调节器故障，使调节阀无电信号。
2. 因气源总管泄漏，使阀门定位器无气源或气源压力不足。
3. 定位器波纹管漏气，使定位器无气源输出。
4. 调节阀膜片损坏。
5. 由于定位器中放大器的恒节流孔堵塞、压缩空气含水并于放大器球阀处集积导致定位器有气源但无输出。
6. 由于下列问题使调节阀虽有信号、有气源但阀仍不动作：
   • 阀芯与衬套或阀座卡死；
   • 阀芯脱落（销子断了）；
   • 阀杆弯曲或折断；
   • 执行机构故障：
   • 反作用式执行机构密封圈漏气；
   • 阀门内有异物阻滞。

2.2、阀的动作不稳定

• 因过滤减压阀故障，使气源压力经常变化。
• 定位器中放大器球阀受微粒或垃圾磨损，使球阀关不严，耗气量特别增大时会产生输出振荡。
• 定位器中放大器的喷嘴挡板不平行，挡板盖不住喷嘴。
• 输出管线漏气。
• 执行机构刚性太小，流体压力变化造成推力不足。
• 阀杆磨损力大。
• 管路振荡或周围有振源。

2.3、阀的动作迟钝

1）阀杆往复行程时动作迟钝：

• 阀体内有泥浆或粘性大的介质，使阀堵塞或结垢；
• 聚四氟乙烯填料变质硬化，或石墨石棉盘根的润滑油已干燥。

2）阀杆单方向动作时动作迟钝：

• 膜片泄漏和破损；
• 执行机构中 O 形密封圈泄漏。

2.4、阀全闭时泄漏大

• 阀芯被腐蚀、磨损。
• 阀座外圈的螺纹被腐蚀。

2.5 阀达不到全闭位置

• 介质压差很大，执行机构刚性太小。
• 阀门内有异物。
• 衬套烧焦。

2.6、填料部分及阀体密封部分的渗漏

• 填料盖没压紧、没压平。
• 用石墨石棉盘根处润滑油干燥。
• 采用聚四氟乙烯作填料时，聚四氟乙烯老化变质。
• 密封垫被腐蚀。

3、建立阀的预检修机制

在日常的生产过程中，对调节阀的维护仅局限于对阀的故障处理，很少进行定期调校与定期检修，在企业的计量管理规程中对此也没有严格要求，事实上，阀的故障源于若干不稳定因素的积累，积累到一定程度就形成故障，因此，在阀的故障形成之前就把这些不稳定因素排除在萌芽状态，不仅可以延长阀的使用寿命，还可以避免因阀的故障给生产带来的严重影响。这就需要建立阀的预检修机制或者说是定期检修机制。以重碱碳化岗位三气流量调节阀为例，预检修机制建立之前，由于纯碱工艺介质存在易结晶、易结垢、结疤的特点，造成阀体可动部件阻力增大，导致执行机构动作不灵活、呆滞，直至调节阀的阀芯与衬套或阀座卡死不能动作，问题发生后，一方面需要停塔对阀进行解体检修，影响生产是不可避免的，一方面需要准备备品、备件，因临时找不到备件采取应急措施的现象时有发生，致使故障不能彻底解决。建立预检修机制以后，可以有充足的时间准备好备品、备件，并可根据阀的使用状况对阀门进行全面的维护保养，从而提高阀的使用性能及使用寿命。

4、结语

通过预检修机制的建立，不仅可以增加调节阀的使用寿命，减少调节阀故障，降低仪表故障率，还可对稳定企业生产，降低成本，提高效益起到积极的促进作用，同时还可以优化工艺操作，保证生产装置的长周期稳定运行。