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現場儀表常見的故障及處理

發布時間:2016-11-21 13:46   類型:應用案例   人瀏覽



溫度儀表 壓力儀表 流量儀表 液位儀表 現場控制 自立式調節閥 氣動調節閥

一、現場測量儀表,一般分為溫度、壓力、流量、液位四類。

溫度儀表系統常見故障分析


(1)溫度突然增大:此故障多為熱電阻(熱電偶)斷路、接線端子松動、(補償)導線斷、溫度失靈等原因引起,這時需要了解該溫度所處的位置及接線布局,用萬用表的電阻(毫伏)檔在不同的位置分別測量幾組數據就能很快找出原因。

(2)溫度突然減?。捍斯收隙酁闊犭娕蓟驘犭娮瓒搪?、導線短路及溫度失靈引起。要從接線口、導線拐彎處等容易出故障的薄弱點入手,一一排查?,F場溫度升高,而總控指示不變,多為測量元件處有沸點較低的液體(水)所致。

(3)溫度出現大幅度波動或快速震蕩:此時應主要檢查工藝操作情況(參與調節的檢查調節系統)。


壓力儀表系統常見故障及分析


(1)壓力突然變小、變大或指示曲線無變化:此時應檢查變送器引壓系統,檢查根部閥是否堵塞、引壓管是否暢通、引壓管內部是否有異常介質、排污絲堵及排污閥是否泄漏等。冬季介質凍也是常見現象。變送器本身故障可能性很小。

(2)壓力波動大:這種情況首先要與工藝人員結合,一般是由操作不當造成的。參與調節的參數要主要檢查調節系統。


流量儀表系統常見故障及分析


(1)流量指示值最?。阂话阌梢韵略蛟斐桑簷z測元件損壞(零點太低。;顯示有問題;線路短路或斷路;正壓室堵或漏;系統壓力低;參與調節的參數還要檢查調節器、調節閥及電磁閥。

(2)流量指示最大:主要原因是負壓室引壓系統堵或漏。變送器需要調校的可能不大。

(3)流量波動大:流量參數不參與調節的,一般為工藝原因;參與調節的,可檢查調節器的PID參數;帶隔離罐的參數,檢查引壓管內是否有氣泡,正負壓引壓管內液體是否一樣高。


液位儀表系統常見故障及分析


(1)液位突然變大:主要檢查變送器負壓室引壓系統是否堵、泄漏、集氣、缺液等。灌液的具體方法是:按照停表順序先停表;關閉正負壓根部閥;打開正負壓排污閥泄壓;打開雙室平衡容器灌液絲堵;打開正負壓室排污絲堵;此時液位指示最大。關閉排污閥;關閉正負壓室排污絲堵;用相同介質緩慢灌入雙室平衡容器中,此時微開排污絲堵排氣;直至灌滿為止,此時打開正壓室絲堵,變送器指示應回零位。然后按照投表順序投用變送器。

(2)液位突然變?。褐饕獧z查正壓室引壓系統是否堵、漏、集氣、缺液、平衡閥是否關死等。檢查引壓系統是否暢通的具體方法是停變送器,開排污閥,檢查排污情況(不能外泄的介質除外)。

(3)總控室指示與現場液位不相符:首先判斷是不是現場液位計故障,此時可以人為增大或降低液位,根據現場和總控指示情況具體分析問題原因(現場液位計根部閥關閉、堵塞、外漏易引起現場指示不準)??梢酝ㄟ^檢查零點、量程、灌液來恢復液位正常。如果仍不正常,可通知工藝人員現場監護拆回變送器打壓調校。

(4)液位波動頻繁:首先和工藝人員結合檢查進料、出料情況,確定工藝狀況正常后,可通過調整PID參數來穩定。具體方法是:調節閥投手動狀態,先調整設定值與測量值一致,使液位波動平穩下來,再慢慢調整調節閥開度,使液位緩慢上升或下降,達到工藝要求,再調整設定值與測量值一致,待參數穩定后調節閥投自動。

總之,一旦發現儀表參數有些異常,首先與工藝人員結合,從工藝操作系統和現場儀表系統兩方面入手,綜合考慮,認真分析,特別要考慮被測參數和控制閥之間的關聯,將故障分步分段判定,也就很容易找出問題所在,對癥下藥解決問題。


二、現場控制儀表主要是閥類

閥類安作用和用途可分為以下幾種


1、排氣閥:排除管道中多余的氣體,提高管道使用效率及降低能耗。

2、分流閥:分配、分離或混合管道中的介質。

3、安全閥:防止管道或裝置中的介質壓力超過規定數值,從而達到安全保護的目的。

4、止回閥:防止管道中介質倒流。

5、截斷閥:接通或截斷管道中的介質流通。

6、調節閥:調節介質的壓力、流量等參數。

現在主要介紹一下自立式調節閥和氣動調節閥。


自力式壓力調節閥


1、自力式壓力調節閥工作原理(閥后壓力控制)

工作介質的閥前壓力P1經過閥芯、閥座后的節流后,變為閥后壓力P2。P2經過控制管線輸入到執行器的下膜室內作用在頂盤上,產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對位置,控制閥后壓力。當閥后壓力P2增加時,P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時,頂盤的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關向閥座的位置,直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時,閥芯與閥座的流通面積減少,流阻變大,從而使P2降為設定值。同理,當閥后壓力P2降低時,作用方向與上述相反,這就是自力式(閥后)壓力調節閥的工作原理。

2、自力式壓力調節閥工作原理(閥前壓力控制)

工作介質的閥前壓力P1經過閥芯、閥座后的節流后,變為閥后壓力P2。同時P1經過控制管線輸入到執行器的上膜室內作用在頂盤上,產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對位置,控制閥前壓力。當閥前壓力P1增加時,P1作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時,頂盤的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯向離開閥座的方向移動,直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時,閥芯與閥座的流通面積減大,流阻變小,從而使P1降為設定值。同理,當閥前壓力P1降低時,作用方向與上述相反,這就是自力式(閥前)壓力調節閥的工作原理。

3、自力式流量調節閥工作原理

被控介質輸入閥后,閥前壓力P1通過控制管線輸入下膜室,經節流閥節流后的壓力Ps輸入上膜室,P1與Ps的差即△Ps=P1-Ps 稱為有效壓力。P1作用在膜片上產生的推力與Ps作用在膜片上產生的推力差與彈簧反力相平衡確定了閥芯與閥座的相對位置,從而確定了流經閥的流量。當流經閥的流量增加時,即△Ps增加,結果P1、Ps分別作用在下、上膜室,使閥芯向閥座方向移動,從而改變了閥芯與閥座之間的流通面積,使Ps增加,增加后的Ps作用在膜片上的推力加上彈簧反力與P1作用在膜片上的推力在新的位置產生平衡達到控制流量的目的。反之,同理。


二 氣動調節閥


氣動調節閥就是以壓縮空氣為動力源,以氣缸為執行器,并借助于電氣閥門定位器、轉換器、電磁閥、限位閥等附件去驅動閥門,實現開關量或比例式調節,接收工業自動化控制系統的控制信號來完成調節管道介質的:流量、壓力、溫度及液位等各種工藝參數。

1、氣動調節閥的分類

氣動調節閥動作分氣開型和氣關型兩種。氣開型(Air to Open) 是當膜頭上空氣壓力增加時,閥門向增加開度方向動作,當達到輸入氣壓上限時,閥門處于全開狀態。反過來,當空氣壓力減小時,閥門向關閉方向動作,在沒有輸入空氣時,閥門全閉。故有時氣開型閥門又稱故障關閉型(Fail to Close FC)。氣關型(Air to Close)動作方向正好與氣開型相反。當空氣壓力增加時,閥門向關閉方向動作;空氣壓力減小或沒有時,閥門向開啟方向或全開為止。故有時又稱為故障開啟型(Fail to Open FO)。氣動調節閥的氣開或氣關,通常是通過執行機構的正反作用和閥態結構的不同組裝方式實現。

2、常見的幾個專業術語

調節閥有執行機構和閥體部件兩部分組成。調節閥一般采用氣動薄膜執行機構,其作用方式有正,反兩種。信號壓力增大時,推干下移的為正作用執行機構,信號壓力增大時,推干上移的為反作用執行機構。閥體部件分為正,反裝兩種。閥桿下移時,閥芯與閥座流通面積減少的為正裝式,反之為反裝式。調節閥的作用方式分為氣開和氣關兩種,氣開、氣關是由執行機構的正、反作用和閥體部件的正反裝組合而成。

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而調節閥的氣開還是氣關是多方面綜合考慮的首先是以工藝安全為主考慮,在確定了氣關還是氣開后,再確定執行機構的作用,最后再確定閥體的正反裝組合方式正如上所述。

正作用執行機構是指當膜片上氣體壓力的增加時,執行機構推桿朝向閥體運動;反作用執行機構是指當膜片上氣體壓力增加時,執行機構推桿遠離閥體運動;和氣開(air to open),氣閉(air to close)型閥門完全是不同的兩個概念。正作用執行機構和正裝(反裝)的閥門得到氣關(氣開);反之,反作用執行機構和反裝(正裝)的閥門可以得到氣關(氣開)。

定位器的正反作用與你所選購的調節閥的氣開和氣關是對應的。也就是說為了實現整個閥自身的負反饋而設置的。調節器的正反作用是用來對整個控制回路的負反饋而設置的,當調節器投自動的時候,才能具體體現出調節器正反作用的作用。

閥門定位器的正反作用是根據調節閥的氣開氣關確定的,調節器的正反作用是根據控制回路各環節的特性確定的,要保證控制回路滿足控制要求。例如實現負反饋控制,在自動控制系統中,被調參數由于受到干擾的影響,常常偏離設定值,即被調參數產生了偏差:

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對于調節器來說,按照統一的規定,如果測量值增加,調節器輸出增加,調節器放大系數Kc為負,則該調節器稱為正作用調節器;測量值增加,調節器輸出減小,Kc為正則該調節器稱為反作用調節器。

3、氣動調節閥的選擇

任何一個控制系統在投運前,必須正確選擇調節器的正反作用,使控制作用的方向正確,否則,在閉合回路中進行的不是負反饋而是正反饋,它將不斷增大偏差,最終必將把被控變量引導到最高或最低的極限值上。

在一個單回路控制系統中,只要調節器的放大系數Kc、調節閥的放大系數Kv、被控對象的放大系數Ko的乘積為正,就能實現負反饋控制。調節器、調節閥和對象放大系數正負號規定如下:

(1) 調節器放大系數的正負號;對于調節器來說,按照統一的規定,測量值增加,輸出增加,調節器放大系數Kc為負,稱之為正作用。測量值增加,輸出減小,Kc為正,稱之為反作用。

(2)調節閥的放大系數的正負號;調節閥的放大系數Kv定義為氣開閥Kv為正,氣關閥Kv為負。

(3) 對象放大系數的正負號;對象的放大系數Ko定義為:如操縱變量增加,被控變量也增加,Ko為正;操縱變量增加,被控變量減少,Ko為負。由此可知,單回路控制系統調節器正反作用的確定方法如下:首先確定對象放大系數Ko的正負號,然后根據調節閥選型為氣開或氣關確定調節閥放大系數Kv的正負號,最終由Kc、Kv、Ko乘積應為正,即可確定調節器的作用方式。

總之,氣開氣關的選擇是根據工藝生產的安全角度出發來考慮。當氣源切斷時,調節閥是處于關閉位置安全還是開啟位置安全?舉例來說,一個加熱爐的燃燒控制,調節閥安裝在燃料氣管道上,根據爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來控制燃料的供應。這時,宜選用氣開閥更安全些,因為一旦氣源停止供給,閥門處于關閉比閥門處于全開更合適。如果氣源中斷,燃料閥全開,會使加熱過量發生危險。又如一個用冷卻水冷卻的的換熱設備,熱物料在換熱器內與冷卻水進行熱交換被冷卻,調節閥安裝在冷卻水管上,用換熱后的物料溫度來控制冷卻水量,在氣源中斷時,調節閥應處于開啟位置更安全些,宜選用氣關式(即FO)調節閥。

4、氣動調節閥的維修

氣動調節閥對保證工藝裝置的正常運行和安全生產有著十分重要的意義。因此加強氣動調節閥的維修是必要的。

A、檢修時的重點檢查部位

a.檢查閥體內壁:在高壓差和有腐蝕性介質的場合,閥體內壁、隔膜閥的隔膜經常受到介質的沖擊和腐蝕,必須重點檢查耐壓耐腐情況;

b.檢查閥座:因工作時介質滲入,固定閥座用的螺紋內表面易受腐蝕而使閥座松弛;

c.檢查閥芯:閥芯是調節閥的可動部件之一,受介質的沖蝕較為嚴重,檢修時要認真檢查閥芯各部是否被腐蝕、磨損,特別是在高壓差的情況下,閥芯的磨損因空化引起的汽蝕現象更為嚴重。損壞嚴重的閥芯應予更換;檢查密封填料。

B、氣動調節閥的日常維護

當調節閥采用石墨一石棉為填料時,大約三個月應在填料上添加一次潤滑油,以保證調節閥靈活好用。如發現填料壓帽壓得很低,則應補充填料,如發現聚四氟乙燥填料硬化,則應及時更換;應在巡回檢查中注意調節閥的運行情況,檢查閥位指示器和調節器輸出是否吻合;對有定位器的調節閥要經常檢查氣源,發現問題及時處理;應經常保持調節閥的衛生以及各部件完整好用。


三 常見故障及產生的原因


(一)調節閥不動作的故障及原因

1.無信號、無氣源。

原因:

①氣源未開;

②氣源臟,導致氣源管堵塞或過濾器、減壓閥堵塞(特別注意冬天氣源帶水結冰);

③壓縮機故障使氣源壓力低;

④氣源總管泄漏。

2.有氣源,無信號。

原因:

①調節器故障,②氣源管泄漏;③閥門定位器漏氣;④調節閥膜片損壞。

3.定位器無氣源。

原因:

①過濾器堵塞;②減壓閥故障;③管道泄漏或堵塞。

4.定位器有氣源無輸出。

原因:

①定位器的節流孔堵塞;②放大器失靈;③噴嘴堵。

5.有信號、無動作。

原因:

①閥芯脫落,②閥芯卡死;③閥桿彎曲;④執行機構彈簧斷。

(二)調節閥的動作不穩定的故障及原因

1.氣源壓力不穩定。

原因:

①氣源總管泄漏;②減壓閥故障。

2.信號壓力不穩定。

原因:

①控制系統的時間常數(T=RC)不適當;②調節器輸出不穩定。

3.氣源壓力穩定,信號壓力也穩定,但調節閥的動作仍不穩定。

原因:

①定位器中放大器的球閥受臟物磨損關不嚴,耗氣量特別增大時會產生輸出震蕩;

②定位器中放大器的噴咀擋板不平行,擋板蓋不住噴咀;

③輸出管、線漏氣;④執行機構剛性太小。

(三)調節閥振動的故障及原因

1.調節閥在任何開度下都振動。

原因:

①支撐不穩;②附近有振動源;③閥芯與襯套磨損嚴重。

2.調節閥在接近全閉位置時振動。

原因:

①調節閥選大了,常在小開度下使用;②單座閥介質流向與關閉方向相反。

(四)調節閥的動作遲鈍的故障及原因

1.閥桿僅在單方向動作時遲鈍。

原因:

①氣動薄膜執行機構中膜片泄漏;②執行機構中“O”型密封泄漏。

2.閥桿在往復動作時均有遲鈍現象。

原因:

①閥體內有粘物堵塞;②填料有問題,壓得太緊或需要更換。

(五)調節閥已關到位但泄漏量大的故障及原因

1.閥全關時泄漏量大。

原因:

①閥芯被磨損,內漏嚴重,②閥未調好關不嚴。

2.閥達不到全閉位置。

原因:

①介質壓差太大,執行機構剛性小,閥關不嚴;②閥內有異物;③襯套燒結。

(六)流量可調范圍變小

主要原因是閥芯被腐蝕變小,從而使可調的最小流量變大。


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