摘 ?要：當(dāng)前，氣動(dòng)閥門已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在石油、電力、化工、冶金等工業(yè)行業(yè)中，并構(gòu)成了工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中不可或缺的一部分。但是在氣動(dòng)閥門的使用過程中，在各種因素的影響下會(huì)發(fā)生故障，一旦氣動(dòng)閥門出現(xiàn)故障，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行造成直接影響，因此針對(duì)氣動(dòng)閥門常見故障及時(shí)采取有效的處理方法非常必要。通過分析發(fā)現(xiàn)氣動(dòng)閥門在運(yùn)行過程中主要存在著氣動(dòng)閥門的泄漏量增加、動(dòng)作不穩(wěn)定、振動(dòng)、動(dòng)作遲鈍、氣動(dòng)閥門不動(dòng)作等故障，并針對(duì)導(dǎo)致這些故障的原因提出了相應(yīng)的處理方法，最后再通過案例分析的方法歸納了故障處理方法的應(yīng)用，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者處理氣動(dòng)閥門故障提供參考。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)閥門;工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng);氣動(dòng)閥門故障

中圖分類號(hào)：TH134 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）14-0152-03

Pneumatic Valve Common Faults and Treatment Methods

FENG Zhaobo

（Guangdong Dingfeng Paper Co.，Ltd.，Zhaoqing ?526300，China）

Abstract：At present，pneumatic valves have been widely used in petroleum，power，chemical，metallurgical and other industrial industries，and constitute an indispensable part of industrial automation systems. However，during the use of pneumatic valves，failures will occur under the influence of various factors. Once the failure of the pneumatic valve will directly affect the operation of the entire system，it is necessary to take effective treatment methods for the common faults of pneumatic valves. Through analysis，it is found that during the operation of the pneumatic valve，there are mainly faults such as increased leakage of the pneumatic valve，unstable operation，vibration，slow movement，and non-action of the pneumatic valve，and corresponding treatment methods are proposed for the causes of these failures. Finally，Then the application of the fault treatment method is summarized by the method of case analysis，and it is hoped to provide reference for the related personnel’s pneumatic valve fault treatment.

Keywords：pneumatic valve;industrial automation system;pneumatic valve failure

0 ?引 ?言

近年來，伴隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，氣動(dòng)閥門已經(jīng)成為化工企業(yè)、石油企業(yè)等眾多工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中必需的一種控制儀表，也是工業(yè)管道系統(tǒng)自動(dòng)化的重要組成裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用氣動(dòng)閥門能夠給工業(yè)生產(chǎn)特別是長期連續(xù)性生產(chǎn)裝置帶來各種便利，但是由于氣動(dòng)閥門中的自控部件容易損壞，從而會(huì)出現(xiàn)故障。本文就氣動(dòng)閥門的常見故障和處理方法進(jìn)行了簡單研究。

1 ?氣動(dòng)閥門結(jié)構(gòu)及工作原理

氣動(dòng)閥門主要指的是由氣缸發(fā)揮執(zhí)行器作用，通過壓縮空氣形成動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)閥門，從而達(dá)到調(diào)節(jié)開關(guān)的目的。當(dāng)調(diào)節(jié)的管道接收到來源于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中產(chǎn)生的控制信號(hào)后，便會(huì)對(duì)相關(guān)參數(shù)（如：溫度、流量、壓力等）予以調(diào)節(jié)。氣動(dòng)閥主要由三大部件構(gòu)成，分別是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體、附件（如圖1所示）。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)中包含彈簧、隔膜/活塞、氣動(dòng)桿、手輪等，主要是將潔凈壓縮空氣作為動(dòng)力，接受20～100kpa氣信號(hào)或者4～20mA的電信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)閥體進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)閥芯和閥座間的流通面積進(jìn)行調(diào)整來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的目的。閥體主要是由閥瓣、閥籠、閥桿、閥座、閥籠壓環(huán)等部件構(gòu)成;附件則主要包含減壓閥、電磁閥、定位器、電流/電壓轉(zhuǎn)換器、過濾器、流量放大器等等。從整體上說，氣動(dòng)閥門的工作原理如下，將調(diào)節(jié)器室輸入0.02～0.10MPa的壓力信號(hào)后，薄膜會(huì)產(chǎn)生推力，在推力盤往下運(yùn)動(dòng)的過程中達(dá)到壓縮彈簧的目的，從而推動(dòng)閥桿、推桿以及閥芯不斷往下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥門的目的。歸納起來，氣動(dòng)閥門主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是氣動(dòng)閥門的動(dòng)作迅速，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成調(diào)節(jié)命令;二是氣動(dòng)閥門能夠配合大氣缸實(shí)現(xiàn)較大力矩的推動(dòng)力;三是氣動(dòng)閥門可以在各類惡劣的情況下長時(shí)間處于安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

2 ?氣動(dòng)閥門常見故障及原因分析

雖然在前面已經(jīng)闡述了氣動(dòng)閥門有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其在運(yùn)行過程中因?yàn)楦鞣N因素依然會(huì)發(fā)生故障，接下來對(duì)氣動(dòng)閥門比較常見的故障進(jìn)行總結(jié)。

2.1 ?氣動(dòng)閥門的泄漏量增加故障及原因

氣動(dòng)閥門的泄漏量主要取決于閥門開關(guān)。歸納起來，氣動(dòng)閥門的泄漏量增加主要是因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)方面的因素：其一是氣動(dòng)閥門內(nèi)的閥芯由于使用的時(shí)間過長而發(fā)生磨損，導(dǎo)致閥門關(guān)閉不嚴(yán)密從而引起泄漏量增加;其二是若閥內(nèi)混雜著異物或者內(nèi)部的襯套被燒結(jié)時(shí)，或者在各種介質(zhì)之間壓力的控制作用下，當(dāng)介質(zhì)的壓差較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致剛性下降，引起閥門不能完全關(guān)閉，最終引起氣動(dòng)閥門的泄漏量增大。

2.2 ?氣動(dòng)閥門的動(dòng)作不穩(wěn)定故障及原因

無論是信號(hào)壓力不穩(wěn)定還是氣源壓力不穩(wěn)定均可能引起氣動(dòng)閥門出現(xiàn)動(dòng)作不穩(wěn)定的情況。其中信號(hào)壓力不穩(wěn)定會(huì)引起調(diào)節(jié)器的輸出不穩(wěn)定，而當(dāng)氣源壓力不穩(wěn)定時(shí)，則會(huì)由于壓縮機(jī)的容量小導(dǎo)致減壓閥出現(xiàn)故障。也有可能是定位器內(nèi)的放大器噴組擋板位置不平行時(shí)，彼此之間的縫隙引起的氣動(dòng)閥門動(dòng)作不穩(wěn)定。除此之外，輸出管或者輸出線不嚴(yán)密也會(huì)引起氣動(dòng)閥門動(dòng)作不穩(wěn)定;放大器球閥由于同異物摩擦形成縫隙，也會(huì)對(duì)氣動(dòng)閥門的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2.3 ?氣動(dòng)閥門振動(dòng)故障及原因

氣動(dòng)閥門在工作過程中容易受到周圍環(huán)境因素的影響。襯套和閥芯在工作較長時(shí)間后，在摩擦的作用下二者會(huì)形成縫隙、氣動(dòng)閥門的四周存在另外振動(dòng)的機(jī)械設(shè)備、氣動(dòng)閥門安裝位置不平衡都會(huì)導(dǎo)致氣動(dòng)閥門出現(xiàn)振動(dòng)。另外，當(dāng)氣動(dòng)閥門的大小選擇不當(dāng)或者單座閥的關(guān)閉方向與介質(zhì)流方向不一致時(shí)同樣也會(huì)引起氣動(dòng)閥門出現(xiàn)振動(dòng)。

2.4 ?氣動(dòng)閥門動(dòng)作遲鈍故障及原因

在氣動(dòng)閥門運(yùn)動(dòng)過程中，閥桿的重要性毋庸置疑。當(dāng)閥桿彎曲時(shí)會(huì)增加其往返動(dòng)作產(chǎn)生的摩擦，引起氣動(dòng)閥門動(dòng)作遲鈍。當(dāng)石墨和石棉填料潤滑油、聚四氟乙烯填料不正常時(shí)也會(huì)引起氣動(dòng)閥門動(dòng)作遲鈍，當(dāng)閥體內(nèi)部存在灰塵、氣動(dòng)閥門內(nèi)部安裝了定位器等時(shí)均會(huì)增加氣動(dòng)閥門閥桿運(yùn)行的阻力，從而引起氣動(dòng)閥門動(dòng)作遲鈍。

2.5 ?氣動(dòng)閥門不動(dòng)作及原因

氣源和信號(hào)作為保證氣動(dòng)閥門順利運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。如果定位器無氣源時(shí)，減壓閥便可能產(chǎn)生故障，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致過濾器和管道堵塞;假若定位器有氣源，但是無輸出時(shí)，會(huì)堵塞定位器的節(jié)流孔;如果氣源和信號(hào)均無時(shí)，當(dāng)溫度較低時(shí)，氣源沒開，便會(huì)因?yàn)闇p壓閥和風(fēng)管堵塞而失靈，最終導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生故障。如果有氣源但是沒有信號(hào)時(shí)，會(huì)損害調(diào)節(jié)網(wǎng)膜片，導(dǎo)致定位器的波紋管漏氣。

3 ?氣動(dòng)閥門常見故障處理方法

3.1 ?氣動(dòng)閥門泄漏量增加的處理方法

針對(duì)氣動(dòng)閥門泄漏量增加這一故障，如果是閥門的閥芯被磨損時(shí)，需要立即更換新的閥芯，減少因?yàn)閮?nèi)漏而導(dǎo)致的泄漏量增加;如果是因?yàn)殚y門內(nèi)夾雜異物，需要應(yīng)用清潔物品及時(shí)清潔和洗滌，將異物排除;如果是介質(zhì)壓差較大時(shí)，需要改進(jìn)氣動(dòng)閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，增加氣源，減少泄漏。除此之外在安裝氣動(dòng)閥門時(shí)，還應(yīng)該保證選擇的閥桿長度適中，以便防止閥門沒有完全關(guān)閉造成的泄漏。

3.2 ?氣動(dòng)閥門的動(dòng)作不穩(wěn)定故障的處理方法

針對(duì)信號(hào)壓力不穩(wěn)定引起的氣動(dòng)閥門的動(dòng)作不穩(wěn)定，需要確保電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定;針對(duì)氣源壓力不穩(wěn)定造成的氣動(dòng)閥門的動(dòng)作不穩(wěn)定，需要對(duì)定位器予以重新調(diào)整，必要時(shí)還可以更換新的定位器，從而保證氣源壓力的穩(wěn)定性。也可以重新安裝閥桿或者增加潤滑劑來降低閥桿接觸部位的摩擦，減少氣動(dòng)閥門的動(dòng)作不穩(wěn)定，還可以對(duì)定位器出管位置的精密度予以調(diào)整，從而消除氣動(dòng)閥門不穩(wěn)定的故障。

3.3 ?氣動(dòng)閥門振動(dòng)故障處理方法

針對(duì)襯套和閥芯之間產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致的氣動(dòng)閥門振動(dòng)，需要立即更換襯套;針對(duì)氣動(dòng)閥門四周存在其他振動(dòng)機(jī)械設(shè)備導(dǎo)致的氣動(dòng)閥門振動(dòng)，需要仔細(xì)找出振動(dòng)源，并消除振動(dòng);針對(duì)氣動(dòng)閥門底座不平穩(wěn)導(dǎo)致的振動(dòng)，需要更換新的底座;針對(duì)單座閥關(guān)閉方向與介質(zhì)流方向不一致引起的振動(dòng)，需要對(duì)其分析和判斷，對(duì)氣動(dòng)閥門的正確安裝方向予以調(diào)整。

3.4 ?氣動(dòng)閥門動(dòng)作遲緩故障處理方法

氣動(dòng)閥門動(dòng)作遲緩主要跟膜片損壞有關(guān)，因此應(yīng)該及時(shí)更換新的膜片;并認(rèn)真檢查石墨與石棉填料潤滑油和聚四氟乙烯填料是否正常，必要時(shí)將其更換，保證他們處于正常狀態(tài);及時(shí)將閥體中夾雜的異物清理掉，確保閥體的清潔度;對(duì)閥桿予以處理，降低閥桿和周圍元件之間的摩擦，從而解決氣動(dòng)閥門動(dòng)作遲緩的故障。

3.5 ?氣動(dòng)閥門不動(dòng)作故障處理方法

針對(duì)存在氣源但是氣動(dòng)閥門不動(dòng)作的故障，需要逐一檢查指令線，及時(shí)將故障排除。針對(duì)氣動(dòng)閥門中的定位器無輸入和顯示時(shí)，需要及時(shí)更換新的定位器;針對(duì)閥芯和閥桿嚴(yán)重變形的，需要及時(shí)更換新的閥芯和閥桿，保證手輪放置的位置適當(dāng)。

4 ?案例分析

當(dāng)前，各種新型的故障診斷技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在氣動(dòng)閥門故障診斷中，其中最早在現(xiàn)場應(yīng)用閥門診斷技術(shù)的便是大亞灣核電站。大亞灣核電站在建造期間，一直是由法國的設(shè)備供應(yīng)商為其提供所需的氣動(dòng)閥門診斷工具，此后該核電站也一直沿用法國的診斷方法，并結(jié)合自身具體情況予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。當(dāng)前，大亞灣核電站在線診斷技術(shù)主要包含了電動(dòng)閥門在線診斷測試技術(shù)和氣動(dòng)閥門在線診斷測試技術(shù)。其中氣動(dòng)閥門在線診斷技術(shù)主要使用在常規(guī)項(xiàng)目和大修診斷方面。借助氣動(dòng)閥門在線診斷測試技術(shù)，可以清楚地掌握大亞灣核電站的工作情況，從而盡可能糾正數(shù)量相當(dāng)?shù)拈y門在插入力和開關(guān)設(shè)置中的問題。由于閥門診斷技術(shù)在大亞灣核電站取得良好的實(shí)踐效果，后來被逐漸推廣在秦山一期、二期、三期以及田灣核電站中。

5 ?結(jié) ?論

綜上所述，由于各種原因，氣動(dòng)閥門在運(yùn)行過程中會(huì)存在各類故障，并且故障處理具有較強(qiáng)的專業(yè)性。這便要求結(jié)合各類故障發(fā)生的具體原因采用對(duì)應(yīng)的處理方法，從而保證氣動(dòng)閥門安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郝磊.氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥常見故障原因及處理分析 [J].科技風(fēng)，2019（4）：155.

[2] 李開盈，王玉彬，呂培軍，等.在線診斷在氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥缺陷處理中的應(yīng)用 [J].設(shè)備管理與維修，2018（22）：184-186.

[3] 陳二鋒，丁建春，武園浩，等.氣動(dòng)閥門顫振的局部穩(wěn)定與全局穩(wěn)定特性 [J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2018，33（3）：663-670.

[4] 石朝鋒，薛立鵬，張連萬，等.氣動(dòng)閥門運(yùn)動(dòng)特性研究 [J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2018（1）：41-44.

[5] 石磊.氣動(dòng)閥門診斷裝置在秦山第三核電廠的應(yīng)用 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（4）：109-110.

[6] 張昭.氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的故障診斷及其粘滯故障補(bǔ)償 [D].上海：華東理工大學(xué)，2015.

作者簡介：馮肇波（1969-），男，漢族，廣東廣寧人，儀表科班長，電子助理工程師，研究方向：電子電器。