Анализ неисправностей и решения для регулирующего клапана

 Контрольные клапаны играют важнейшую роль в таких отраслях, как нефтехимическая промышленность, фармацевтика и биотехнологии, а также в области новых энергетических технологий и материалов, и используются преимущественно для точного управления и экстренного отключения в критических ситуациях. Чтобы полностью раскрыть их потенциал, крайне необходимы точный расчет и правильный выбор модели; кроме того, правильная установка и наладка также играют решающую роль. Если при выборе, монтаже или наладке контрольного клапана возникнут проблемы, его функциональность не будет реализована должным образом. Поэтому особенно важно глубокое понимание принципов работы контрольных клапанов и умение грамотно выполнять ремонтные работы. Далее мы подробно рассмотрим распространенные неисправности пневматических контрольных клапанов и соответствующие методы их устранения. 
     Универсальные пневматические регулирующие клапаны, включающие пневматические регулирующие и пневматические запорные клапаны, работают от сжатого воздуха и при помощи таких исполнительных механизмов, как цилиндры и мембраны, а также с использованием дополнительного оборудования, такого как клапанные позиционеры, электромагнитные клапаны и конечные выключатели, для реализации функций переключения или плавной регулировки. Неисправности пневматических регулирующих клапанов могут принимать самые разнообразные формы; среди наиболее распространённых — внутренние и внешние утечки, отсутствие движения клапана, значительные колебания степени открытия, заедания, а также низкая точность управления. Такие неисправности могут быть вызваны множеством факторов: поломками самого корпуса клапана, выходом из строя цилиндров, ошибками в работе позиционеров, неисправностями дополнительного оборудования (например, электромагнитных клапанов), сбоями в системе DCS, проблемами с контрольными кабелями, отсутствием своевременного технического обслуживания и ремонта, дефектами качества самих клапанов, ошибками при выборе или проектировании, а также повреждением пневматических компонентов. 
 1. Неисправности корпуса клапана и стратегии их устранения 

     Корпус клапана является основным компонентом пневматического регулирующего клапана, и его неисправности непосредственно влияют на нормальную работу клапана. К распространённым неисправностям корпуса относятся внутренние утечки, невозможность движения, значительные колебания степени открытия и т. д. Для устранения этих неисправностей необходимо предпринимать соответствующие меры, такие как проверка корпуса на наличие повреждений, обеспечение правильного соединения корпуса с исполнительным механизмом, а также регулярная очистка и смазка корпуса, чтобы гарантировать стабильную работу клапана. 
     1) Если металлическое седло дискового клапана повреждено, это может привести к заеданию корпуса клапана и его невозможности движения; кроме того, если фиксирующий штифт дискового клапана вылетит, или если на участке соединения золотника полусферического клапана с штоком произойдет срыв резьбы болта, это также вызовет ситуацию, когда ось клапана будет казаться приведенной в действие, хотя золотник фактически не выполнит соответствующего движения. 
     2) Износ внутренней части корпуса шарового клапана может привести к тому, что клапан легко заедает или его работа становится замедленной; а если мягкая уплотнительная прокладка шарового клапана повреждается, это может вызвать утечку внутри клапана или его заклинивание. 
     3) Если втулка оси полусферического клапана повреждена, это затруднит нормальную работу клапана. 
     4) Уплотнения штока парового клапана могут со временем разрушаться из-за высоких температур, что приведёт к утечке пара; кроме того, если звукопоглощающая пластина парового клапана оторвётся, это не только вызовет частые заклинивания клапана, но и приведёт к значительному повышению уровня шума в трубопроводе. 
     5) Износ или коррозия внутренней части штока клапана могут привести к утечкам внутри клапана; кроме того, повреждение уплотнительных элементов в месте сальника штока также вызовет проблемы с утечками. 

             

 Причины и меры противодействия 
     При рассмотрении проблемы внутренней утечки клапанов мы проанализировали две возможные причины: во-первых, износ или коррозия внутри штока, что влияет на герметичность клапана; во-вторых, повреждение уплотнительных элементов в месте сальника штока — это также распространённая причина утечек. Для решения этих проблем необходимо принять соответствующие меры, чтобы предотвратить и устранить явление внутренней утечки клапанов. 
     1) Причиной утечки между золотником и седлом клапана могут быть износ или коррозия поверхностей, недостаточное усилие от привода, а также ослабление и износ резьбы седла. Для устранения неисправности необходимо улучшить шлифовку соединительных поверхностей, отрегулировать соединение привода с штоком клапана, подтянуть болты или заменить золотник и седло. 
     2) Утечка между седлом клапана и корпусом может возникнуть из-за недостаточного момента затяжки, плохой шероховатости поверхности корпуса, неподходящей прокладки или наличия мелких отверстий и заусенцев в корпусе. Меры по устранению включают увеличение момента затяжки, очистку и обработку корпуса, замену подходящей прокладки, а также повторную сварку корпуса. 
     3) Утечки уплотнителя обычно происходят из-за недостаточной чистоты штока клапана или его изгиба, неплотного прижима крышки уплотнителя, неправильного выбора типа уплотнителя, слишком высокой укладки слоёв уплотнителя либо появления коррозионных ям и деформационных повреждений уплотнителя. Способы устранения включают шлифовку штока и исправление его изгиба, повторное затягивание или замену уплотнителя, установку разделительных колец для снижения высоты, замену уплотнителя на более эффективный, а также ремонт или замену сальникового узла и фланцевых болтов. 
     4) Вибрация штока и клапана может привести к отсоединению или поломке соединения штока, причиной чего могут быть чрезмерный момент или неправильное соединение штифта. Для устранения проблемы рекомендуется использовать цельную деталь штока с золотником либо приварить золотник, чтобы обеспечить надёжное крепление и исключить факторы вибрации. В свою очередь, вибрация клапана может возникать из-за утечки уплотнительной набивки, неправильно настроенного байпаса, слишком высокого коэффициента усиления позиционера, нестабильной опоры или наличия источника вибраций. Соответствующие меры включают смазку и регулировку набивки, повторную настройку байпаса, выбор позиционера с низким коэффициентом усиления, а также фиксацию клапана и изоляцию его от источников вибраций. 

 2. Причины неисправности цилиндров и меры по их устранению 
     Часто задаваемые вопросы 
     1) Если ограничительный болт в исполнительном механизме оторвется, это приведёт к утечке воздуха из цилиндра, что, в свою очередь, повлияет на нормальное срабатывание клапана и даже может препятствовать достижению им заданной степени открытия. 
     2) Если уплотнительное кольцо О-образной формы в цилиндре повреждается, это также приведёт к утечке воздуха, затрудняя работу клапана или даже полностью исключая её. 
     3) Если соединительный механизм, приводящий в движение корпус клапана с помощью цилиндра, ослабнет или заржавеет, это приведёт к затруднению работы клапана. 
     4) Также затруднения в работе клапанов могут возникать при недостаточном объеме цилиндров или неисправности цилиндрических пружин. 

     Далее мы рассмотрим соответствующие меры по устранению этих возможных причин. 
     1) Причинами утечек в местах уплотнения поршня могут быть недостаточная чистота цилиндра, неплотная сборка поршневых колец, а также повреждение уплотнительных колец из-за работы в условиях высоких температур или длительного срока эксплуатации. Для устранения этих проблем можно предпринять следующие меры: произвести шлифовку цилиндра и повторно отрегулировать ограничительные болты, подобрать подходящие уплотнительные кольца в соответствии с фактической рабочей температурой, а при замене обеспечить их правильную установку. 
     2) Если ограничительные болты цилиндра ослабли, их следует повторно затянуть, чтобы обеспечить устойчивость. 
     3) При увеличении силы трения поршня можно уменьшить трение, повторно нанеся смазку, а также промыв и отшлифовав цилиндр и поршень. 
     4) Если клапан работает неровно и не достигает заданного хода, это может быть вызвано недостаточным предварительным натяжением пружины исполнительного механизма или её повреждением, а также неточной установкой упорного блока. В этом случае необходимо откалибровать, заново отрегулировать или заменить пружину, а также убедиться, что упорный блок находится в точном положении. 

 3. Причины и меры по устранению неисправностей оборудования 
     Распространённые неисправности и способы их устранения 
     1) Локатор не работает должным образом, возможно, из-за проблем с датчиком или исполнительным механизмом, либо из-за неисправности самого локатора. В этом случае необходимо проверить рабочее состояние датчика и исполнительного механизма, выявить возможные неисправности и принять соответствующие меры по их устранению. 
     2) Смещение локатора может быть вызвано внешними помехами или проблемами во внутренней схеме. Мы можем попробовать отрегулировать чувствительность или коэффициент усиления локатора, чтобы уменьшить влияние внешней среды, а также проверить исправность внутренних цепей и обеспечить стабильность работы прибора. 
     3) Некорректная отображаемая позиция может быть вызвана ошибкой датчика или проблемами с внутренней обработкой данных. В этом случае необходимо повторно выполнить калибровку датчика и проверить, правильно ли работает алгоритм обработки данных, чтобы обеспечить точность отображения позиции прибора. 

     Благодаря вышеперечисленным мерам мы можем эффективно решать различные неисправности, с которыми может столкнуться локатор в процессе эксплуатации, и обеспечить его стабильную и точную работу. 
     1) Неисправность платы локатора приведёт к ненормальному срабатыванию клапана. 
     2) Повреждение или износ малого золотника часто происходит из-за недостаточной чистоты инструментального воздуха или попадания загрязнений внутрь позиционера, что в свою очередь влияет на нормальную работу клапана. 
     3) Повреждение пропорционального клапана локатора также может привести к нарушению работы клапана. 
     4) Повреждение реостата обычно происходит из-за слишком высокой температуры окружающей среды и попадания внутрь таких жидкостей, как вода, что приводит к неточному позиционированию клапана и нарушению его работы. 
     5) Если на месте подачи воздуха локатора происходит разрыв уплотнительного кольца в форме буквы O, это затрудняет движение штока малого золотника, из-за чего клапан не может работать в штатном режиме. 
     6) Уплотнение гран-головки локатора недостаточно надежное, что может привести к попаданию влаги на плату и её повреждению. 
     7) Сильная вибрация трубопроводов, чрезмерно высокая температура окружающей среды и влажность могут привести к выходу из строя печатной платы. 
     8) Неплотное уплотнение сальника Грана привело к попаданию воды внутрь датчика, что, в свою очередь, вызвало повреждение платы. Решение: усилить герметичность сальника Грана, чтобы предотвратить проникновение воды внутрь датчика. 
     9) Высокая влажность и большое количество пыли в инструментальном воздухе приводят к попаданию грязи внутрь малых золотниковых клапанов, вызывая их износ и нарушая нормальную работу клапанов. Мерой борьбы является установка дополнительного воздушного фильтра для улучшения качества инструментального воздуха. 
     10) Высокая температура окружающей среды, чрезмерная влажность и сильные вибрации приводят к частым поломкам подвижного реостата и печатной платы. Решение заключается в отделении платы от малого дроссельного клапана и подвижного реостата, создав таким образом раздельный клапанный позиционер. 
     11) О-образное уплотнительное кольцо локатора легко ломается и застревает на штоке малого золотника; обычно это происходит из-за слишком высокого давления в источнике сжатого воздуха, которое должно поддерживаться в пределах около 0,5 МПа. Чтобы избежать этой проблемы, следует ограничить давление воздуха примерно до 0,4 МПа и использовать более качественные уплотнительные кольца. 

 4. Неисправности, вызванные технологическими и конструкторскими факторами, и соответствующие меры по их устранению 
     Факторы, связанные с технологией и дизайном, также могут привести к сбоям в работе клапанных позиционеров. Хотя такие неисправности не столь очевидны, как механические или электрические поломки, их все же нельзя игнорировать. Чтобы обеспечить стабильную работу клапанных позиционеров, необходимо обращать внимание на них и принимать соответствующие меры для предотвращения и устранения этих неисправностей, вызванных технологическими и конструктивными особенностями. 
     1) Из-за изменений технологических параметров перепад давления в трубопроводе вышел за пределы нормы, что привело к невозможности нормального срабатывания клапана. 
     2) Факторы среды приводят к образованию отложений на корпусе клапана, что вызывает нестабильность его работы. 
     3) Засорение трубопровода является ещё одной распространённой причиной, по которой клапаны не могут работать плавно. 
     4) Из-за неправильного выбора конструкции выбранное усилие исполнительного механизма оказалось недостаточным, что не позволяет нормально приводить клапан в действие. Кроме того, неудачный выбор материала корпуса клапана также может привести к его повреждению в процессе эксплуатации. 
     5) Когда регулирующий клапан сталкивается с чрезмерным перепадом давления и не может нормально открываться, эффективным способом решения является установка по одному байпасному клапану перед и за регулирующим клапаном. 
     6) Если загрязнение корпуса клапана из-за технологических проблем приводит к нарушению нормального открытия регулирующего клапана, можно установить дополнительную промывочную трубу и периодически разбирать клапан для очистки; при необходимости также необходимо произвести шлифовку золотника. 
     7) Если засорение трубопровода препятствует работе регулирующего клапана, следует оптимизировать методы эксплуатации, чтобы уменьшить вероятность засора, а также эффективным решением будет разобрать трубопровод и промыть клапан. 
     8) В отношении вопросов выбора конструкции следует уже на этапе проектирования тщательно оптимизировать все технологические параметры, чтобы при выборе не возникало проблем из-за их неточности. 

 5. Неисправности, вызванные системой DCS, и стратегии их устранения 
     Подборка часто задаваемых вопросов 
     Система DCS, являясь сердцем современного промышленного автоматизированного управления, чрезвычайно важна для стабильности производственных процессов. Однако по разным причинам системы DCS иногда выходят из строя, что мешает бесперебойной работе производства. В данной статье мы рассмотрим распространённые неисправности, вызванные системами DCS, а также соответствующие методы их устранения, чтобы помочь вам лучше справляться с этими проблемами и предотвращать их возникновение. 
     1) Неисправность платы ввода-вывода привела к отсутствию сигнала на выходе, что, в свою очередь, сделало невозможным срабатывание регулирующего клапана. 
     2) Нестабильность выходного сигнала DCS может вызывать колебания степени открытия регулирующего клапана, что, в свою очередь, влияет на его нормальную работу. 

 6.  Неисправности пневматических компонентов и стратегии их устранения 
     Пневматические компоненты являются ключевыми элементами системы регулирующих клапанов, и их повреждение или неисправность непосредственно влияют на нормальную работу этих клапанов. Чтобы обеспечить стабильную эксплуатацию системы, необходимо применять эффективные стратегии предотвращения и устранения подобных проблем. 
     1) Из-за старения или повреждения шланга подачи газа, а также из-за утечки в нержавеющей газовой трубке давление газа становится недостаточным, что, в свою очередь, нарушает нормальную работу регулирующего клапана. 
     2) Если воздушный фильтр сломается или его фильтрующий элемент окажется сильно загрязнённым, это также может нарушить плавность работы регулирующего клапана. 
     3) Недостаточное давление в источнике сжатого воздуха или отсутствие его включения также являются частыми причинами нештатной работы регулирующего клапана. 

     Для этих возможных проблем мы предлагаем следующую стратегию реагирования: 
     1) Регулярно проверяйте состояние газопроводных шлангов и нержавеющих газопроводов, своевременно заменяйте старые или повреждённые детали, чтобы обеспечить стабильное давление газа. 
     2) Следите за исправностью воздушного фильтра и регулярно очищайте или заменяйте фильтрующий элемент, чтобы обеспечить точность срабатывания контрольного клапана. 
     3) Всегда контролируйте давление источника газа, убедитесь, что оно находится в нормальном диапазоне, а также следите за тем, чтобы источник газа был правильно включен, чтобы обеспечить стабильную работу регулирующего клапана. 
   
Применительно к вышеперечисленным проблемам мы можем предпринять следующие меры для улучшения: 
     1) Замените на более качественные пневматические шланги или воздушные фильтры и введите систему регулярных проверок. При обнаружении повреждений, утечек воздуха в пневматических шлангах или воздушных фильтрах, а также при чрезмерной загрязнённости фильтрующих элементов немедленно приступайте к их замене, чтобы обеспечить нормальную работу регулирующего клапана. 
     2) Регулируйте давление источника сжатого воздуха, доводя его до минимального значения, необходимого для пневматического клапана, чтобы обеспечить стабильную работу регулирующего клапана.