費斯托電磁閥膜頭漏氣的預判斷、分析及處理方法?
費斯托電磁閥執(zhí)行結構工作原理:執(zhí)行結構將控制信號轉換成相應的動作,以控制閥內截流件位置的調節(jié)結構裝置,按照信號壓力的大小產生相應的推力來推動推桿移動,帶動閥芯動作。按動作方式分為直行程和角行程。
費斯托電磁閥是以壓縮空氣為動力源的調節(jié)閥。氣動薄膜執(zhí)行結構由上膜蓋、下膜蓋、橡膠膜片、推桿、支架、彈簧、彈簧座及彈簧罩等部件組成。氣缸支架支撐下膜蓋,內部排放彈簧座及彈簧,彈簧罩平衡反扣在彈簧上,頂部彈簧緊固螺母,將橡膠薄膜和彈簧罩緊固在推桿頂部,彈簧輕微壓緊而不發(fā)生位移;在底部,推桿O形圈和密封潤滑油在推桿倒角處抱緊推桿,并密封*,彈簧安裝在彈簧座上;根據調節(jié)閥的正、反作用和薄膜在上、下膜蓋內的安裝位置,在緊貼薄膜的膜蓋上安裝排氣口,實現氣缸*密封。膜片由橡膠、中間夾尼龍的絲織物組成,調節(jié)閥工作環(huán)境溫度為-30~60℃。在全行程范圍內,所有彈簧的伸縮長度或倔強系數*一致,執(zhí)行結構的線性度好或調解準確;如果薄膜損傷或彈簧受損,會導致氣缸竄氣。目前,費斯托電磁閥多采用HA多彈簧精小型氣動執(zhí)行結構,與傳統(tǒng)ZMA執(zhí)行結構相比,具有輕、高度小、結構緊湊、裝校簡便、動作可靠及輸出力大等。
氣動執(zhí)行結構的作用原理:調節(jié)閥定位器接受0.02~0.10MPa(或4~20mA)的標準信號,輸出0.02~0.24MPa的氣信號薄膜氣缸內,以驅動氣動執(zhí)行結構進行工作。氣源壓力在薄膜上產生推力,使推桿部件移動,并壓縮彈簧,直彈簧的反作用力與信號壓力在薄膜上產生的推力平衡為止,此時推桿的移動就是氣動薄膜執(zhí)行結構的位移。當控制系統(tǒng)輸出信號增大時,定位器中的背壓腔內壓力增大,通過氣動放大器的放大作用,將氣源放大并輸送到執(zhí)行結構膜頭內部,使執(zhí)行結構推桿向下運動,推桿帶動反饋凸輪杠桿與凸輪旋轉,彈簧的壓縮力增大,產生反向推力使閥芯向左運動。當彈簧的壓縮力與膜片的推力相等時,定位器處于平衡狀態(tài),定位器不進氣也不排氣,膜頭排氣口停止排氣。當控制系統(tǒng)輸出的氣壓信號減小時,定位器中的背壓腔內壓力減小,通過氣動放大器的作用,減少輸送到執(zhí)行結構膜頭內部的氣源,排出執(zhí)行結構膜腔內的氣壓,使得推桿向上運動,推動帶動反饋凸輪旋轉,彈簧的壓縮力減小,閥芯向右運動;當彈簧的壓縮力與膜片的推力相等時,定位器處于平衡狀態(tài),定位器不進氣也不排氣,膜頭排氣口停止排氣。
2 費斯托電磁閥膜頭漏氣的故障判斷方法
2.1 DCS曲線判斷法
化工設備或者管線內壓力是調節(jié)閥在工藝調控要求下滿足工藝運行的目標。DCS曲線是利用DCS集中監(jiān)控工藝運行狀況參數和閥門開度變化的控制曲線。調節(jié)閥前、后工藝控制點上的壓力變化是調節(jié)閥開度變化作用的結果,壓力曲線能間接反映閥門的開度變化。若膜頭漏氣,在程序規(guī)定時間內無法正常調控,壓力必然異常,導致曲線紊亂,故觀察某控制點連續(xù)時間段內的曲線,根據壓力變化情況,可直接判斷出漏氣閥門的位號。另外,閥門開度的歷史趨勢能直接反映閥門調控狀態(tài),根據調控調節(jié)閥開度曲線對費斯托電磁閥閥門運行狀況進行快速實時監(jiān)控;然而,此工作量大,監(jiān)控畫面多,給生產操作帶來不便。
壓力曲線的突變異常間接說明調節(jié)閥調控異常,結合開度變化曲線異常的閥門,鎖定故障閥門。如果膜頭漏氣,造成閥門緩慢,調控異常,甚閥門停運。按照曲線異常的嚴重程度分為輕微漏氣和嚴重漏氣。輕微漏氣時,調控動作延時和壓力曲線異常不大或者閥門開度曲線變化緩慢,曲線出現“毛刺”或“拐角”,可觀察運行;嚴重漏氣時,閥門無法達到調控需求和滿足工藝需求,曲線出現“凸出”或“棱角”,需停運閥門,被迫檢查維修。
2.2 現場判斷法
費斯托電磁閥膜頭漏氣時,儀表風從排氣口或漏氣口非正常持續(xù)排出,發(fā)出穩(wěn)定、有規(guī)律的聲音。損壞部位越嚴重,密封性越差,泄漏口越大,流速越快且泄漏聲越大?,F場判斷法根據閥門儀表風竄氣部位、氣流大小及連續(xù)性、聲音高低等情況作出初步判斷;繼而觀察運行狀態(tài),根據執(zhí)行結構原理進行分析,結合故障處理經驗判明原因。由于竄氣聲音高低和氣流量無法準確測量,所以無法判斷出原因;但由于氣缸結構簡單,可判明故障原因,為生產期間閥門的預檢、預修和維持正常運行,以及及時發(fā)現、處理故障贏得時間,不會造成故障終止(指故障導致無法運行)判斷。因此,現場判斷法是膜頭漏氣zui有價值和直接有效的判斷方法之一。
(1)上、下膜頭損壞后膜頭漏氣的判斷。上、下膜頭損壞使膜頭無法密閉,儀表風從上膜頭、下膜頭、彈簧、儀表風的損壞口直接排出,造成調節(jié)閥推力減少,閥門調控開度時嚴重緩慢,甚無法動作,直接導致閥門故障終止。該情況下故障發(fā)生的可能性較小,但還會發(fā)生。
(2)彈簧斷損后膜頭漏氣的判斷。調節(jié)閥根據膜頭大小其彈簧分為4組、6組、8組等,當彈簧斷損1~2組時,膜頭推力減小,導致達到控制開度目標延時。當閥門開度穩(wěn)定、膜頭內部作用力平衡時,排氣口持續(xù)漏氣,但由于漏氣量小、流速低、壓力小,幾乎沒有聲音,觸摸時才能發(fā)現。如斷損根數較多且集中偏向一面,氣動薄膜動作時側面塌陷,儀表風從排氣口縮徑處擠壓持續(xù)排出;觸摸時漏氣量越大、流速越高、沖擊力越大,持續(xù)擾動聲越大,說明彈簧損壞越嚴重,斷損根數越多,此時閥門已無法調控,導致閥門故障終止,需盡快解體維修。
(3)氣動薄膜損壞后膜頭漏氣的判斷。調節(jié)閥膜片輕微損壞時(一般是膜片表面橡膠磨損、出現裂紋或頂部螺母緊固處磨損),此時閥門能滿足工藝調控要求,動作延時不。當閥門開度穩(wěn)定時,膜頭內儀表風直接通過氣動薄膜,從排氣口擠壓持續(xù)竄氣外漏,但漏氣量小、流速低、壓力小,幾乎沒有擾動聲,觸摸時才能發(fā)現。當薄膜破損嚴重時,聲音較大;觸摸時,竄氣量越大,流速越高,壓力越大;持續(xù)擾動聲越大,沖擊力大,說明薄膜損壞越嚴重,此時閥門已無法調控,導致閥門故障終止,需盡快解體維修。
(4)彈簧罩預緊螺母松動后膜頭漏氣的判斷。彈簧罩預緊螺母松動造成氣缸內彈簧罩、膜片上下活動,由于彈簧伸縮長度不同,儀表風通過薄膜和彈簧組的傾斜部位竄出,調控動作延時不,能滿足工藝調控要求。當閥門動作或開度穩(wěn)定時,膜頭內部儀表風從排氣口持續(xù)漏氣。由于漏氣量小、流速低、壓力小,幾乎沒有聲音,觸摸時才能發(fā)現。如果脫絲越嚴重,漏氣量越大、流速越高、壓力越大、持續(xù)擾動聲越大,觸摸時沖擊力大,此時閥門已無法調控,導致閥門故障終止,需盡快解體維修。
(5)推桿密封圈損壞后膜頭漏氣的判斷。推桿密封圈輕微損壞后,膜頭底部一直漏氣,損壞較小時,發(fā)出聲音較小或者沒有聲音,只有觸摸下膜頭推桿處,感觸到漏氣才會發(fā)現,此時觀察運行,一般不會對生產造成影響。如果損壞部位增大或損壞已經較大時,會發(fā)出氣流聲,甚較大的聲音,此時需對閥門停運檢修,并更換密封墊。由于推桿密封圈屬于靜密封,且密封件厚、材質較好,一般損壞的可能性較小。