调节阀结构与检修

原创 2020-03-30 09:44  阅读

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  与调 检节 修阀 结 构 第一讲 调节阀综述 1 调节阀在系统中的作用与重要性 2 调节阀的使用功能 3 调节阀标准与性能 4 调节阀在使用中存在的主要问题 1、调节阀在系统中的作用与重要性 调节阀在调节系统中是必不可少的, 它是组成工业自动化系统的重要环节,被 称之为生产过程自动化的“手脚”。如下 图1所示。 图1 自动调节系统的构成 气动调节阀(又称气动执行器)是以压缩空 气为动力能源的一种自动执行器。它具有结构 简单、动作可靠、性能稳定、价格低廉、维修 方便、防火防爆等特点,不仅能与气动调节仪 表、气动单元组合仪表配用,而且通过电-气 转换器或电-气阀门定位器还能与电动调节仪 表、电动单元组合仪表配套。它广泛地应用于 化工、石油、冶金、电站、轻纺等工业部门中。 由于调节阀结构简单,往往受不到重视,这是值 得注意的。调节阀是直接安装在工艺管道上,使用条 件恶劣,如高温高压、深度冷冻、极毒、易燃、易爆、 易渗透、易结晶、强腐蚀和高粘度等,它的好坏直接 影响到系统的质量。如果选型不当或维护不善,就会 发生问题。例如,有的调节回路怎样也稳定不好,一 直振荡,若在选择上作了改进,将线性特性阀芯改为 对数特性阀芯或改变流向之后,调节品质大有改善。 有些调节过程中出现持续振荡,原因不在于调节器的 比例度的过大或过小,而是由于阀门填料函的干摩擦 太大,动作很不灵活。调节阀的泄漏将造成厂区污染, 甚至造成事故等。因此,应重视调节阀的作用,加强 维护和保养。 2、 调节阀的使用功能 要正确使用调节阀,尤其是选择调节 阀,必须首先弄清楚调节阀的使用功能, 做到有的放矢,方能选好所需的调节阀。 2.1 调节功能 顾名思义,调节阀的首要功能就是调节,其 主要表现在五个方面: 1) 流量特性 流量特性是反映调节阀的开度与流量的变 化关系,以适应不同的系统特性要求,如对流 量调节系统反应速度快需对数特性;对温度调 节系统反应速度慢,需直线流量特性。流量特性 反映了调节阀的调节品质。 2) 可调范围R 可调范围反映调节阀可控制的流量 范围,用R=Qmax/Qmin之比表示。R 越大,调节流量的范围越宽,性能指标 就越好。通常阀的R=30,好的阀,如V 型球阀、全功能阀,R可达100~200。 3) 小开度工作性能 有些阀受到结构的限制,小开度工作 性能差,产生启跳、振荡,R变得很小(即 Qmin很大),如双座阀、衬胶蝶阀。好的 阀小开度应有微调功能,即可满足很小流 量的调节,且工作又要求十分平衡,这类 阀如V型球阀、偏心旋转阀等。 4) 流量系数Kv 流量系数表示通过流量的能力,同 口径Kv值越大越好,尤其是球阀、蝶阀, 它们的Kv值是单座阀、双座阀、套筒阀 的2~3倍。 5) 调节速度 满足系统对阀动作的速度要求。 2.2 切断功能 切断由阀的泄漏量指标来表示,切 断通常指泄漏量小于0.001%,它反映阀 的内在的质量。在阀的使用中,对国产 阀泄漏量大的呼声反映很大。 2.3 克服压差功能 它通常用阀关闭时的允许压差来表示,允许压 差越大,此功能也就越好。如果考虑不周到,阀芯 就会被压差顶开,造成阀关不到位,泄漏量超标。 因此,保证阀切断就必须克服阀关闭时的工作压差。 通常单密封阀的允许压差小,如单座阀、角形阀、 隔膜阀、三通阀;双密封的阀和转动类的阀的允许 压差大,如双座阀、套筒阀、球阀。从泄漏量与克 服压差两者上看:单密封阀泄漏小但允许压差小; 双密封阀泄漏大,允许压差大;只有旋转类阀,泄 漏量又小,允许压差又大,这就是旋转类阀使用越 来越多的原因。 2.4 防堵功能 对不干净介质的调节或者即使是干净介质,管 道中的焊渣等杂物都可能造成阀堵塞或被卡住,因 此要求阀应有较好的防堵功能,使之正常调节。防 堵性最好的是流路最简单的旋转类阀,如球阀、蝶 阀、偏心阀;流路复杂的阀、上下衬套导向的阀易 造成堵卡,如单座阀、双座阀、套筒阀等。旋转类 阀不只是防堵功能好,而且泄漏又小,允许压差又 大,因此它的使用将会越来越广泛。 2.5 耐蚀功能 抵抗介质的腐蚀和冲蚀,以提高阀的使用寿 命。阀的腐蚀是由介质的化学性能引起的材质腐蚀 问题,通常选用耐腐蚀的材料来解决;冲蚀是由高 速流动的介质、含颗粒的介质和产生闪蒸被空化的 介质所致。解决的途径是选用耐磨的材料,结构上 采用反汽蚀、反冲蚀的措施,对高压阀、大压差工 作的调节阀、含颗粒介质使用的调节阀需重点考虑 此问题。 2.6 耐压功能 它反映阀的强度和安全指标,即介质不能通过 密封处和阀体缺陷处向外渗漏。出厂时通常用1.5 倍公称压力作试验来检验。对高压介质最好是采 用锻件结构;铸铁阀的耐压强度是最低的,通常 应选铸钢阀。 2.7 耐温功能 满足不同温度条件下阀的强度和性能,温度的 较大变化会使阀体材质的强度降低,因此阀必须满 足介质的温度变化范围的要求,使阀在工作温度下 有较好的强度和安全保证。 2.8 外观 反映阀的外观质量且要求仪表化、轻型化、小 型化。以往,人们对它不重视,现在正在改变。至 目前,调节阀比较理想的外观是电子式全功能超轻 型调节阀(见下图)。 2.9 重量 在满足以上功能的情况下,其重量应 越轻越好,以方便使用,如起吊、安装、 维护、检修以及搬运等。 4、调节阀在使用中存在的主要问题 调节阀是工业自动化仪表中使用问题最多的 产品,也是更新换代最慢的产品,几十年一贯制 , 到现在,还是以五六十年代水平的产品―单座阀、 双座阀、套筒阀为主导产品(占70%左右),可见, 产品陈旧落后;另―方面,使用的问题也很突出。 结合公司合成、尿素等装置运行30多年对调节阀 的维护检修使用情况,得到的结论是: (1) 内泄漏大的占42.5%; (2) 经常堵卡、动作迟钝的占25.8%; (3) 寿命短的占10.7%; (4) 推力不够、阀关不严的占9.4%; (5) 流量系数小、调节范围小的占5.2%; (6) 阀外漏的占4.7%; (7) 振动、振荡、啸叫的占1.7%。 在对上述存在问题作进一步的归纳分析 后,得出最突出的问题有四个: (1) 泄漏大:一是产品结构缺陷所致;二是没 有考虑密封的可靠性;三是执行机构推力不够。 (2) 调节阀堵卡:阀的流路复杂,不干净介质 必定造成堵卡。 归纳起来,从阀的结构上找原因,主要是片面 地追求出厂性能,忽视了阀的可靠性;从使用上找原 因,阀的选型不全面(也怪阀的品种规格太多,给选 型带来了难度)。 第二讲调节阀结构 1 调节阀的构成 2 气动薄膜执行机构 3 气动活塞执行机构 4 电动执行机构 5 阀盖与填料 6 调节阀主要阀型及结构特点 1 调节阀的构成 国际电工委员会IEC对调节阀(国外称控制阀 Control Valve)的定义为:“工业过程控制系统中 由动力操作的装置形成的终端元件,它包括一个阀 体部件,内部有一个改变过程流体流率的组件,阀 体部件又与一个或多个执行机构相连接。执行机构 用来响应控制元件送来的信号。”可见,调节阀是 由执行机构和阀体部件两部分组成,即 调节阀=执行机构+阀体部件 其中,执行机构是调节阀的推动装置,它 按信号压力的大小产生相应的推力,使推杆产 生相应的位移,从而带动调节阀的阀芯动作; 阀体部件是调节阀的调节部份,它直接与介质 接触,通过执行机构推杆的位移,改变调节阀 的节流面积,达到调节的目的。 调节阀按其能源方式不同主要分为 气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀 三大类。它们的差别在于所配的执行机 构上。前者配的是气动执行机构,中间 一种配的是电动执行机构,后者配的是 液动执行机构。 2.1 经典气动薄膜执行机构 该执行机构是一种过去应用最广的执行机构。它 通常接受20~100KPa的标准信号压力,具有结构简 单、动作可靠、维修方便、价格低廉等优点。该执行 机构分为正、反作用两种形式,见图4-1。国产型号 ZMA型(正作用)与ZMB型(反作用),其含义为: Z—执行器大类;M—气动薄膜型式;A—正作用; B—反作用。美国FISHER调节阀的执行机构型号657 (正作用,气关)与667(反作用,气开)。 (a)正作用 (b)反作用 图4-1 经典气动薄膜执行机构 该类执行机构中的关键零件是波纹膜片和 弹簧。膜片由丁腈橡胶,中间夹锦纶的丝织物 制成。由于橡胶类零件有一定的温度使用范围, 所以规定了调节阀的环境温度为-30℃~ +60℃。弹簧是执行机构质量好坏的关键零件, 在全行程范围内,弹簧刚度应保持不变,才能 保证执行机构的线 精小型气动薄膜执行机构 它主要针对经典式薄膜执行机构笨重和反作 用可靠性差的问题而设计的,在减少重量和高度 方面它将经典结构的单弹簧改为多弹簧,并将弹簧 直接置于上下膜盖内,使支架大大地减小减轻; 在可靠性方面,将反作用的经典式执行机构的深 波纹滚动膜片改成“O”型圈密封;经典式结构中 的推杆没有导向动作的平稳性差,而精小型执行 机构增加了导向。 归纳起来,精小型执行机构具有可靠性高、外 形小、重量轻的特点。其结构见4-3图;其型号: 正作用ZHA、反作用ZHB; (a)正作用 (b)反作用 图4-3 精小型气动薄膜执行机构 2.2 薄膜执行机构的优缺点 优点:结构简单、可靠。 缺点: ①膜片承受的压力较低,最大膜室压力不能超 过250KPa,加上弹簧要抵消绝大部分的压力,余下 的输出力就很小了。 ②为了提高输出力,通常作法就是增大尺寸,使 得执行机构的尺寸和重量变得很大;另一方面,工厂 的气源通常是500~700KPa,它只用到了250KPa,气 压没充分利用,这是不可取的,活塞执行机构解决了 此问题。 3、气动活塞执行机构 为了充分用足工厂的气源压力来提高执行机构的输出力、 减少其重量和尺寸,便产生了活塞执行机构。由于受到传统 应用的影响,活塞执行机构的应用都局限于大推力上,故使 用的场合较少。这是因为过去的定位器气源压力为140~ 250KPa,而700KPa气源的定位器的可靠性较差。如今,这 一问题已不存在,定位器700KPa以上的气压都可用一台定 位器来实现。换言之,现在的定位器,既可用于140~ 250KPa场合,又可用于700KPa的场合,这样一来,我们就 应该改变传统的习惯作法——选用700KPa的气源定位器, 配活塞执行机构去代替气动薄膜执行机构,使气动调节阀的 尺寸和重量进一步下降。所以可以预言,气动活塞调节阀的 应用会越来越广泛。 3.1 直行程活塞执行机构 它主要用于配直行程的调节阀,它分为有 弹簧式和无弹簧式两种,其结构图见4-4。 (a)无弹簧型 (b) 有弹簧型 图4-4 单层活塞执行机构 1)无弹簧活塞执行机构 (1)用于故障下要求阀保位的场合; (2)用于大口径阀要求执行机构推力 特别大的场合。 (3)对两位阀配用二位五通电磁阀; 对调节型的阀配用双作用式阀门定位器。 2)有弹簧式活塞执行机构 大多数场合使用有弹簧的活塞执行机构,其 特点是: ①在故障情况下,通过弹簧进行复位,实现 故障开或故障关功能; ②可以抵抗不平衡力的变化,增加执行机构 的刚度,提高调节阀的稳定性。 它的缺点是: ①弹簧会抵消一部分输出力; ②气缸内设弹簧,增加了气缸的长度和重量。 3)双层活塞执行机构 为了进一步提高活塞执行机构的输出力,活塞执 行机构可设计为双层式,输出力可提高约一倍,主要 用于大压差、大口径、输出力要求特别大的场合。其 结构见图4—5。 (a)无弹簧型 (b) 有弹簧型 图4-5双层活塞执行机构 3.2 角行程活塞执行机构 角行程的活塞执行机构主要用于角行 程类的调节阀,按气缸的安装方向,分为 立式气缸和卧式气缸两种。按活塞的推杆 驱动输出轴转动的结构,常用的有: ①曲柄连杆式; ②齿轮齿条式; ③活塞螺旋式。 1)立式曲柄连杆活塞执行机构 它最常见的是用于蝶阀,其结构见图4-6。它 是最老式、陈旧的结构,其主要存在的问题是: ①曲柄连杆转动为滑动摩擦,不仅间隙大,而 且摩擦力特别大、造成执行机构的回差大、动作不 灵敏,常常使有效输出力矩损失约30%左右; ②尺寸大、笨重,与现在追求调节阀为轻型化 和高可靠的要求不相适应,故建议不选用。 图4-6立式曲柄连杆活塞执行机构 2)卧式曲柄连杆活塞执行机构 它的典型结构见图4-7,其存在的问题同1),也是属淘汰 的对象。然而,现在许多场合,如偏心旋转阀、球阀还在大量 使用。显而易见,应该用更小型的、更可靠的活塞执行机构去 取代它。 图4-7卧式曲柄连杆活塞执行机构 3)卧式齿轮齿条活塞执行机构 它的结构见图4-8所示。它有如下特点: ①齿轮齿条转动方式克服滑动摩擦,它比曲柄连 杆的滑动摩擦方式的摩擦力小得多,同口径可提高效 率20%; ②齿轮齿条转动均匀,转动间隙小,因此运动自如、 回差小; ③很容易设计成双活塞式,使其输出力矩提高一 倍;反过来,当输出力矩一定时,就可获得更小尺寸 的执行机构,使重量和尺寸得到大幅度的减小; ④非常容易实现与阀直接相连,又简化了阀的连 接方式,并使所配阀的外形更加匀称、美观、小型。 图4-8卧式齿轮齿条活塞执行机构 4)立式螺旋式活塞执行机构 卧式活塞执行机构横向尺寸较大,对于一些 特殊场合,横向安装尺寸受限,如国产化时原来的 阀要更换下来,它的前后左右尺寸都受到了限制, 只能向上方空间发展,此时,卧式的执行机构就不 能用了,只能配立式执行机构,见图4-9。气缸内 开有螺旋槽的活塞直接带动输出轴转动,具有尺寸 小、重量轻的特点。但它比卧式齿轮齿条活塞执行 机构的可靠性差、有效输出力矩小,所以除在不得 已的情况下选用此执行机构外,还是选用卧式齿轮 齿条活塞执行机构。 图4-9立式螺旋式活塞执行机构 5)使用体会 (1)直行程的调节阀,如单座阀、双座阀、笼 式阀,可以选用立式直行程活塞执行机构去代替气动 薄膜执行机构,它不仅可以减小尺寸,还有效地利用 500KPa的气源来提高输出力、提高阀的刚度(如加粗 阀杆、加大弹簧等)。 (2)对角行程类的调节阀,应选用卧式齿轮齿条 活塞执行机构,最典型的是蝶阀,所配气动薄膜执行 机构或立式活塞曲柄连杆的驱动方式都应淘汰,配用 卧式齿轮齿条活塞执行机构。 这样,不仅提高了动作的可靠性和精度,且外形 尺寸大大减小,外形也更加美观;其次是偏心阀、球 阀,也应将原来的老式曲柄连杆结构淘汰,由卧式的齿 轮齿条活塞执行机构来代替。一个典型的阀改进的例 子见图4-10。 (a)老式蝶阀 (b)新型小型蝶阀 4、电动执行机构 由于老式电动执行机构可靠性差,容易产生 静电,不能应用于化工生产装置中,因此选用较少, 不得已只好采用“气动阀+电气阀门定位器+气源” 的复杂组合方式,其目的就是绕开电动执行机构。 通过近二十年电动执行机构的发展,尤其是近十年 电子式执行机构的问世,它可靠性高、重量轻、外 观美,所以其应用迅猛发展,大有取代“气动阀+ 电气阀门定位器+气源”之势,我们不得不对电动 执行机构另眼相看了。 4.1 DKZ直行程电动执行机构 它是七十年代设计的老产品,其结构见图4 -11。它可配用DFD电动操作器实现系统的手动、 自动的无干扰切换、中途限位、远程控制等。 DKZ执行机构分为普通型和隔爆型两种,其推力 范围是40~1600kgf,行程是10—100mm。 4.2DKJ角行程电动执行机构 角行程电动执行机构见图4-12。 图4-11 DKZ电动执行机构 图4-12 DKJ电动执行机构 主要存在的问题是: ①可靠性差; ②伺服放大器与执行机构分开安装,使用 不方便; ③笨重,最小规格的DKZ-1100重达38kg, 最大规格DKZ—5600重量高达150kg; ④外形尺寸大,需占据较大的安装空间。如 此看来,DKZ的应用将会越来越少。 4.3 S系列(SKZ、SKJ)电动执行机构 为解决上述DKZ、DKJ存在的问题,在80年代对它们进 行了改进型设计,原DKZ改进后为SKZ,原DKJ改进后为 SKJ。其结构分别见图4-13、4-14。 图4-13 SKZ直行程电动执行机构 图4-14 SKJ角行程电动执行机构 改进后的优点为: ①将DKZ顶置位阀改在了侧面;使高度有所 降低; ②顶置的手轮也改在侧面了,降低了高度, 方便了手动操作; ③在可靠性方面作了一定的改进; ④较DKZ、DKJ减轻30%(普通型)、防爆 型减轻20%; ⑤角行程执行机构增加了直连式连接方式。 但仍存在的问题有:它仍然局限在 老式的DKZ、DKJ的基础上的改进,没 有得到根本性的突破,如可靠性问题、 重量问题、外观问题、伺放另外安装问 题等,较好地解决这些问题,还是下述 的电子式执行机构。 4.4 电子式电动执行机构 它于80年代问世,在90年代日趋完善,应用在 国外越来越普及。非常遗憾的是,国内却没有这样 的产品,除国内引进日本工装的电子式执行机构外, 主要还是靠进口或国内代销,国内的厂家还在生产 DKZ、DKJ及S系列,可见,执行机构与国外有十年 的差距。好在进口执行机构的价格还算能够接受, 与“气动阀+进口阀门定位器”的价格不相上下。为 此,一方面应尽量选用高可靠、高性能、超轻型的 电子式执行器,同时,国内厂家尽快研制出中国自 己的产品(国内的厂家和研究所也正在努力)。 在目前的情况下,进口电子式执行机构配国 产的阀是当前调节阀的首选。 电子式执行机构 电子式电动执行机构有如下特点: (1)可靠性高,好的进口执行机构可以在5~10 年内免维修,这是最突出的特点: (2)执行机构、伺服放大器一体化,其伺服放大 器小到如烟盒大小。它不仅尺寸小,而且调整方便, 功能齐全; (3)超小超轻,轻到了3~5kg,而国内的DKZ、 DKJ最轻也达30多公斤; (4)外观美。这种电子式执行机构通常是两种形 状,一种圆柱型,最小的形状尺寸约为Φ130×150mm ,大规格的也不过如生活中“高压锅”般大小;另一 种是长方形,小规格的形如“小饭盒”般大小。它们 与阀相匹配,使整个阀十分匀称。 (5)多功能。具有自诊断系统、状态切换、信号任 意切换、行程任意选定、带过载保护、带过热保护、 带阀位反馈等,这些都是老式电动执行机构无法相比 的; (6)调整方便。手动操作简单方便(不需手柄推进 拉出)、调整方便、接线方便、伺服放大器一体化, 不需考虑伺服放大器的另外安装; (7)性能价格比优越,这也是它被大量使用的又一 主要因素。 5.1 上阀盖型式 调节阀的上阀盖位于执行机构与阀体之间,其 作用是使填料函中的聚四氟乙烯填料在一定的温度 范围内正常工作而保证密封性能,它有以下三种常见 结构,如图4-15(a)、(b)、(c)。 (a) (b) (c) 图4-15 上阀盖类型 (d) 普通型使用工作温度为: 铸铁-20~+200℃; 铸钢-40~+250℃; 散热型使用工作温度为: 碳钢-40~+450℃; 不锈钢-60~+450℃; 长颈型使用工作温度为:-60~+200℃。 散热型一般采用聚四氟乙烯填料,当采用新型的 柔性石墨填料时,由于它可直接在600℃高温以下工 作,因此,在高温场合也可用普通型上阀盖。对有毒 、易挥发或贵重流体介质场合,为避免泄漏,设计为 波纹管密封型,它把阀介质隔绝在波纹管内侧而减少 外漏。如图4-15(d)所示。 5.2 填料 调节阀的填料装于上阀盖填料室内,其作用是防 止介质因阀杆移动而向外泄漏。最常用的填料是由聚 四氟乙烯制成。它具有摩擦系数小、密封性能好和耐 腐蚀性能好等优点,但耐温差、寿命较短。其形状见 4-16。 (a)上环 (a)中环 (a)底环 图4-16聚四氟乙烯 现在柔性石墨填料的应用越来越广泛。石墨 填料是70年代初国外研制的新型填料,我国在70 年代中期开始研制并用于调节阀中。石墨填料具 有密封性和自润滑性好、耐腐、耐高低温、温度 变化影响小等特点,它的应用将会越来越普遍。 石墨填料需要较大的压紧力,因此对阀杆摩 擦力较大,一般要带阀门定位器或气动放大器才 能工作。石墨填料工作温度为-200~+600℃,可 以直接在高温介质中工作,无需带散热片。它一 方面减小了外形尺寸,同时经济性也好。 6、调节阀主要阀型及结构特点 (一)直通单座阀 1)结构与使用特点 阀体内只有一个阀芯和阀座,见图4-17。 DN≥25时,阀芯为双导向(现在的精小型单座阀 已改为单导向);DN≤20的,阀芯为单导向。该 阀产生于四十年代,六十年代国内联合设计,属 六十年代水平的产品,其使用特点如下: 图4-17 直通单座阀 (1)由于只有一个阀芯,容易保证密封,泄漏量 小,但不能完全切断,其标准泄漏量为0.01%KV, 因此适用于泄漏量要求小的场合。当进一步设计后 ,可作为切断阀使用。 (2)因为只有一个阀芯,压差对阀芯产生的不 平衡推力大。设阀前压力为P1,阀后压力为P2,阀 杆直径为ds,阀座直径为dg ,见图4-17中的(b) ,则往上的推力为0.25πdg2Pl,往下的推力为0.25π (dg2-ds2)P2。不平衡力是: Ft=0.25πdg2Pl-0.25(dg2-ds2)P2 =0.25π(dg2△P+ds2P2) 由公式可知,口径越大,上推的不平衡力越大 ,所以,允许压差△P越小,因此直通单座调节阀 仅适用于△P小的场合,否则必须选用推力大的执 行机构,或配用阀门定位器。但口径较小时,因 △P作用面积小,也可用于大压差场合。 (3)因阀体流路较复杂,加之导向处易被固体 卡住,不适用于高粘度、悬浮液、含固体颗粒等易 沉淀、易堵塞的场合。 (4)太笨重。 2)使用须知 该阀主要优点一个:泄漏小;主要缺点 三个:允许压差小、易堵卡、太笨重。因此, 它仅适用于泄漏要求较严,压差不大的干净介 质场合;反过来讲,不干净介质、压差较大时 不能用。 (二)直通双座阀 图4-18 直通双座阀 直通双座调节阀阀体部件的结构如图4-18所示 。阀体内有两个阀座、阀芯,阀芯为双导向。该阀 产生于四十年代,六十年代国内联合设计,属六十 年代水平的产品。它使用特点如下: (1)由于流体压力作用在两个阀芯上,不平衡 力相互抵消许多,因此允许压差大。这种能互相 抵消许多不平衡力的结构为平衡式结构。 (2)在关闭时,因存在着加工误差,阀芯与阀 座的两个密封面不能同时密封,因此,泄漏量比单 座阀大十倍到上百倍;同时,温度变化时泄漏量也 会增大,这是它的突出的缺点,所以不能用在工艺 要求泄漏小的场合。 (3)因阀体流路较复杂,加之上下导向处易被 固体颗粒卡住,不适用于高粘度、悬浮液、含固体 颗粒等易沉淀、易堵塞场合。 (4)太笨重。 2)使用须知 该阀主要优点一个:允许压差大; 主要缺点三个:泄漏大、易堵卡、太笨 重。因此,它仅适用于泄漏要求不严、 压差较大的干净介质场合。反过来讲, 不干净介质、泄漏要求较严时不能使用。 (三)笼式阀 1)结构与使用特点 套筒阀是六十年代发展起来的新品种,具有七十 年代水平。它由套筒阀塞节流代替单、双座阀的阀 芯、阀座节流,其结构如图4-19所示。它有如下 使用特点: (1)阀的稳定性好。由于套筒阀的阀塞设有平衡 孔,可以减少介质作用在阀塞上的不平衡力,加上 足够的阀塞导向,因此不易引起阀芯的振荡。 (2)套筒提供的节流窗口有开大窗口和打小孔 (喷射型)两种,后者有降低噪音,减小共振的功 能。进一图4-19步改进,即可成为专门的低噪音阀。 图4-19 笼式阀 (3)阀的泄漏大,因为是双密封结构(道理 同双座阀)。 (4)也因为是双密封结构,故许用压差大。 (5)维修方便。套筒通过上阀盖被压紧在阀 体上,不象单、双座阀那样,阀座是通过螺纹 与阀体连接的,因此拆装简便。 (6)它由阀塞自身导向,加上流路复杂,更 容易堵卡。 (7)太笨重。 2)使用须知 该阀的主要优点二个:允许压差大、 稳定性好;主要缺点三个:泄漏大、易堵 卡、笨重。因此,它同双座阀一样,通常 仅用于泄漏要求不严、压差较大的干净介 质场合;反过来讲,不干净介质、泄漏要 求较严时不能选用。 (四)角形阀 图4-20 角形单座阀 1)结构与使用特点 将直通的阀体改为角形(相当于一个弯头) 阀体,单座阀就变成了角形阀,见图4-20。该产 品也是六十年代国内联合设计的产品,其节流、 受力形式完全同单座阀,它除了保留单座阀泄漏 小、许用压差小的特点外,同时还有如下特点: (1)流路简单,具有“自洁”性能,可适用于 不干净介质场合,还可进一步改进为防堵角阀。 (2)流阻小,具有双座阀的流量系数(比单座 阀大)。 (3)需要角形连接的场合。 (4)阀体易于锻造毛坯,所以高压阀通常采 用角形阀。 2)使用须知 通常仅用于角形安装的场合。 (五)三通阀 (a) X型结构 图4-20 (b) Q型结构 三通阀有3个出入口与管道相连,相当于两台 单座阀合成一体。按作用方式分为合流阀和分流 阀图4-20两种,它有如下特点: (1)三通阀工作时,一个通路处全关,另一个 通路全开位置,关闭时受力与单座阀相似。 (2)三通阀是由单、双座阀改型而成,并利用 阀芯自身导向,更换气开气闭时,必须更换执行机 构。 (3)由于小口径不平衡力小,当Dg≤80时,合 流阀可用于分流场合。 (4)三通阀阀芯与套筒阀的套筒一样,其节流 面积有开大窗口和打小孔(喷射型)两种,后者有 降低噪音,减小共振的功能。 (六)隔膜阀 它是最早的调节阀之一,见图4-22。 图4-22 衬里隔膜阀 它有如下使用特点: (1)软的橡胶隔膜阀能切断介质做到不漏。 (2)因橡胶有一定的耐蚀性,在60年代前,还没有更好 的耐腐蚀材质,它通常又被当作耐腐蚀材料来推广应用,甚 至还延续到今天。 (3)流路简单,有“自洁”作用,可用于不干净介质。 (4)开特性,但作为耐腐蚀调节阀用时,只好用快开特性 的前部分,其有效行程短,调节品质差。 (5)尤如一个疲劳试验件,强迫它上下折叠,容易破坏, 因为隔膜是一个不可靠的零件,导致阀寿命较短,这是致命 缺点。 (6)关闭时,介质作用力把膜片往上顶,不平 衡力较大,需要较大的执行机构推力,因此,必须选 用特别大的又笨又重的执行机构,使阀重量变得非 常笨重。 (7)尤其需要强调的是:耐腐蚀材质越来越多, 尤其是80年代末衬氟塑料工艺得以解决,衬氟球阀 问世。由于氟塑料比橡胶耐腐蚀、耐温,而球阀的 球芯又远比隔膜阀隔膜的刚度强十倍百倍,所以建 议在腐蚀介质的切断和调节场合,尽量不选用隔膜 阀,选用耐腐蚀衬氟球阀、蝶阀和全四氟单座阀。 (七)蝶阀 (a)普通蝶阀 (b)高性能蝶阀 图4-23 蝶阀 1)结构及使用特点 蝶阀相当于切下一段管道来做阀体,中间阀板节流, 结构见图4-23。它突出的特点表现在: (1)阀大致分为普通蝶阀、椭圆蝶阀、高性能蝶阀。 (2)具有体积小、重量轻,特别适应于大口径的场 合。 (3)有较好的近似对数流量特性,调节性能好。因 其阀体又兼阀座功能,能很好地利用节流的冲刷有效地 对阀体内壁进行冲洗,又带来较好的“自洁”性能。 (4)最适用于大口径、大流量、低压力、不干净介 质的场合。随着工艺参数的强化,口径的不断增大,蝶 阀的应用将越来越广泛。 2)使用须知 该阀有重量轻、体积小、防堵的优点外, 其缺点就是泄漏大,只能用于压力小的场合。 早在五六十年代,蝶阀节流件衬胶用于耐腐蚀 场合,但因衬胶蝶阀不耐蚀或可靠性差,早巳 淘汰,而代之的是衬氟防堵切断蝶阀,它具有 耐蚀、防堵、切断、重量轻、尺寸小等优点, 适用场合较广泛。 (八)球阀 (a)“V”形球芯 图4-24 球阀 (b)“O” 形球芯 1)结构及使用特点 球阀是一种成熟的老产品,有“O”形球阀、“V”形球 阀之分,见图4—24。它利用球芯转动与阀座相割打开的面 积来调节流量,其使用特点如下: (1)最大特点是流路最简单、损失小,“自洁”性能最好 。 (2)“O”形球阀无阻调节,Kv值最大,通常用于不干净 介质的两位切断。(a)“O”型球阀(b)“V”型球阀 (3)“V”形球阀提供近似对数流量特性的调节特性, “V”形球阀与阀座相对转动时产生剪切作用,尤其适用于高 粘度、悬浮液、纸浆等不干净、含纤维介质的调节、切断。 2)使用须知 该阀比直通阀有更多的优点,但可靠 性差、太笨重、价格贵又限制了它的使用。 通常该阀座为软的四氟材料,目的是为了 更好的切断,但耐温和耐磨不行,为此, 宜选用“硬对硬”密封。 (九)偏心旋转阀 图4-25 偏心旋转阀 1)结构及使用特点 偏心旋转阀亦称凸轮挠曲阀,是70年代发展 的新品种,具有八十年代水平。其工作原理就是 一个偏心转动的扇形球阀,利用偏心球冠与阀座 相切,打开时,球芯脱离阀座;关闭时,球芯逐 步接触阀座,使球对阀座产生压紧力,图见4— 25。其特点有: (1)球面压紧阀座时,容易把结晶结巴物破 坏,图4-25适用于结晶、结巴及不干净介质场合。 烧碱专用阀就是利用这一特点设计的。 (2)流路简单,Kv值大,“自洁”性能好。 (3)阀体体积小、重量轻。 (4)比例调节时,执行机构需带定位器, 若仅两位控制时,其优点更显著。 (5)密封形式有硬密封、软密封供选用。 从可靠性上考虑,作者推荐选用硬密封(堆焊 耐磨合金)。 2)使用须知 该阀比直通单座阀、双座阀、套筒 阀有更多的优点,故使用越来越广。但 是,它采用对夹式法兰,安装不方便。 (十)自力式调节阀 自力式调节阀是一种不需要外加能源和操作介质, 利用被调介质自身能量的变化来控制阀门的开度,以达 到调节后(前)介质参数稳定的目的。可分为指挥器操 作型自力式调节阀和直接作用型自力式调节阀。常用的 产品有自力式压力调节阀、自力式温度调节阀等。自力 式调节阀的调节精度由执行机构膜片有效面积和调整弹 簧的刚度决定。 自力式压力调节阀工作原理(阀后压力控制) 工作介质的阀前压力P1经过阀芯、阀座后的节流后,变为阀后压 力P2。P2经过控制管线输入到执行器的下膜室内作用在顶盘上,产 生的作用力与弹簧的反作用力相平衡,决定了阀芯、阀座的相对位 置,控制阀后压力。当阀后压力P2增加时,P2作用在顶盘上的作用 力也随之增加。此时,顶盘的作用力大于弹簧的反作用力,使阀芯 关向阀座的位置,直到顶盘的作用力与弹簧的反作用力相平衡为止。 这时,阀芯与阀座的流通面积减少,流阻变大,从而使P2降为设定 值。同理,当阀后压力P2降低时,作用方向与上述相反,这就是自 力式(阀后)压力调节阀的工作原理。 自力式压力调节阀工作原理(阀后压力控制) 第三讲 调节阀检修 一 调节阀的修理类别 二 调节阀大修前的准备工作 三 执行机构检查要点 四 阀体部分检查要点 五 运行状态下日保周保检查要点 六 解体后检查要点 七、调节阀的常见故障,产生的原因以及 检查方法 一、调节阀的修理类别 1. 保养(日保,周保,月保) 2. 小修 3. 中修 4. 大修 1. 保养(日保,周保,月保) 内容: 外观检查 各连接件有无松动,阀门运行是否平 稳,有无振动,有无异常噪声等。 2. 小修 内容: 清洗填料润滑孔,检查紧固所有 连 接件,清洗检查阀杆和执行机 构推杆,更换损坏件,检查阀门附 件工作情况等。 3 . 中修 内容: 1)小修项目。 2)解体清洗零部件,阀体修补, 研磨密封面,更换阀门福建易损件。 4 . 大修 内容: 1)中修项目。 2)研磨密封面或更换损坏的阀 内件,密封件,更换执行机构膜片, 修理或更换执行机构损坏零件,拆检 全部阀门附件(定位器,控制器,过 滤减压阀等)更换损坏件。 二、调节阀大修前的准备工作 1 通用工具 2 专用工具:阀座专用扳手 3 专用设备:起重设备,运输工具 4 易损件:垫片、填料及需要更换的 零部件 5 安全检查:确认管道无压力后,采 取各种必要的安全措施 三、执行机构检查要点: 1. 运行状态下日保周保检查要点: 1) 膜头是否漏气 2) 气源压力(定位器压力表)膜室压力(定位 器 压力表 )是否正常 3) 气管及接头处是否漏气 4) 阀杆连接螺母是否松动 5) 阀杆螺母是否松动 6) 阀杆是否振动,移动是否平滑 7) 螺母是否松动 8) 反馈臂是否磨损 2. 解体后检查要点 1) 膜片是否老化分层 2) 螺栓螺母是否损坏 3) 顶盘是否有裂纹 4)推杆是否划伤 5)密封环是否磨损、老化 6) BENCH SET 是否正确 7) 与阀体断开后移动是否平稳 执行机构结构图 四、阀体部分检查要点 1 滑动密封面 2 静密封面(阀盖、阀座、阀 体) 3 阀芯、阀座密封面 阀体结构图 五、运行状态下日保周保检查要点: 1 阀杆是否振动,移动是否平滑 2 填料、阀盖、连接法兰是否泄漏 六、解体后检查要点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 填料环老化、漏气严重必须更换 螺栓是否损坏 阀杆连接是否松动 平面是否完好 垫片必须更换 阀芯密封环是否损坏 导向面是否平滑 阀芯密封面是否损坏 阀体是否损坏 七、气动调节阀的常见故障,产 生的原因以及检查方法。 调节阀的常见故障有: 1. 阀没有动作 2. 阀动作迟缓 3. 阀不能全关 4. 阀关闭时泄漏大 5. 阀振动 6. 填料泄漏 7. 阀体垫片渗漏 1. 阀没有动作: 产生原因 : 1)气源故障,供气管严重漏气 2)输入信号消失 3)定位器,转换器故障 4)薄膜破裂,弹簧断裂 5)阀杆,阀芯卡死等 检查方法: 首先检查上游仪表 从信号-转换器-定位器 查气源压力,供气量 执行机构中是否漏气 最后查阀 2. 阀动作迟缓 产生原因: 1) 气源压力低。 2) 膜片,活塞环漏气。 3) 填料太紧,阀杆变形。 4) 定位器响应性能差。 检查方法: 查气源,定位器性能。 膜片,活塞环是否漏气。 检查填料压盖。 最后检查阀芯,阀杆。 3. 阀不能全关: 产生原因 1) 输入信号有问题。 2) 操作气压不足或弹簧力不足。 3) 定位器调试时未到全行程。 4) 工况压差大于设计压差。 5) 阀座,阀芯上有杂物。 检查的方法: 与上面一样查信号,气源。 查工况的介质压差。 核对弹簧压力范围。 校验定位器。 4. 阀关闭时泄漏大 产生原因: 1) 执行机构推力小,或弹簧力不足。 2) 阀芯,阀座损坏。 3) 阀座松动,垫片冲坏。 4) 阀座,阀芯之间有杂物。 检查的方法: 调整执行机构 拆开检查 5. 阀振动产生的原因: 产生原因: 1) 定位器调整不好。 2) 阀开度太小,流向不对。 3) 填料太紧。 4) 阀芯与导套间隙太大。 5) 附近有振动源。 检查的方法: 首先查定位器是否振荡。 查流向,开度; 调整填料。 如开度太小,间隙太大,待大修时调换型号 或口径。 查支撑和避震结构。 6. 填料泄漏产生的原因: 产生原因: 1) 填料未压紧。 2) 填料材质与介质不匹配。 3) 阀杆变形毛糙。 4) 填料压盖变形。 检查的方法: 压紧填料。 核查填料材质。 拆开阀查阀杆,压盖。 7. 阀体垫片渗漏产生的原因: 产生原因: 1) 拧紧力矩不足。 2) 垫片损坏。 3) 密封面损坏,螺孔中漏。 检查的方法: 加大预紧力。 拆开检查垫片,密封面和双头螺柱的螺孔。 八、电动调节阀的常见故障,产生的 原因以及检查方法。 调节阀的常见故障有: 1. 电机不转 2. 无反馈信号 3. 电机温度过高 4. 电机有惰走现象 1. 电机不转: 产生原因 : 1)电源相线)电机一侧线)操作器保险丝断或插座接触不良 6)操作器开关接触不好 处理方法: 调换电源接线 更换分相电容 测量线圈电阻 检修电机 检查操作器保险丝及插座 检查操作器开关 2. 无反馈信号: 产生原因 : 1)反馈信号回路线)导电塑料电位器接触不好 3)位置反馈线路板电子元件损坏或反馈模块损坏 处理方法: 检查信号回路及接线 测量电位器阻值检查焊接点 更换电子元器件及反馈模块 3. 电动机温度过高: 产生原因 : 1)电机动作数过于频繁 2)制动器有卡涩现象 处理方法: 整定好调节系统参数使调节器输出稳定 整定好制动器间隙 4. 电机有惰走现象: 产生原因 : 1)制动器制动力太小 2)制度轮与制动盘之间磨损严重,间隙变大,两 只杠杆顶力有差异 处理方法: 紧固制动器部分螺钉,调整好制动器间隙 更换制动盘,调整好两只杠杆顶力

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