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浅谈涡街流量计的选型及故障问题分析

浅谈涡街流量计的选型及故障问题分析

时间:2019-11-13 13:46:45
【摘 要】在氧化铝生产工艺中,依靠涡街流量计对物料的流量进行调节,涡街流量计作为控制回路的重要环节,对物料调节系统的稳定可靠运行有重要意义。通过对气动开关阀和气动调节阀这两种常见阀门的应用分析,重点介绍这两类阀门的工作原理、选型及故障处理,为行业内的涡街流量计的选型安装与故障维修提供一定的参考。
一、前言
涡街流量计按调节形式可分为气动开关阀和气动调节阀两类。按阀体结构形式又分为蝶阀、球阀、套筒和单座阀等;按流量特性可分为线性、快开和抛物线。涡街流量计门的选型需要根据物料的特性及系统控制的要求选择。在氧化铝生产工艺中,管路中流通的是碱性铝矾土料浆,物料易结疤,且具有强腐蚀性,对涡街流量计的性能影响很大,极易造成阀门调节出现卡顿、抱死等情况,因此无法及时、准确地调整流量,严重影响工艺流程生产控制的稳定性。为更好地改善这一状况,对气动调节阀和气动开关阀工作原理与故障剖析,便于找到更合理的选型应用及更便捷的故障维修方法。
二、涡街流量计工作原理
1.气动调节阀的工作原理
气动调节阀是自动化技术工程中接受控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。气动调节阀通常由气动执行机构和调节阀连接安装调试组成,执行机构以气源作为动力,接受来自远程的控制信号(0~10mA或4~20mA DC)作为驱动信号,并借助于电气阀门定位器去驱动阀门,使得阀门呈线性或等百分流量特性做调节动作,从而达到对管道介质的流量、压力和温度等各种工艺参数的比例式调节。气动执行机构可分为单作用式和双作用式两种,根据动作形式分气开型和气关型两种。
2.常见涡街流量计特点分析
(1)气动蝶阀的特点 气动蝶阀是根据旋转阀杆同时带动蝶板转动的一种阀门,目前市场上使用较多的为偏心旋转蝶阀,主要依靠旋转蝶板来做流量的控制。
气动蝶阀有以下几个特点:
1)结构简单,外形尺寸小。由于结构紧凑,长度短,体积小,重量轻。因此制造成本低,用于制作大口径阀门,适合在大口径的管路上安装使用。
2)流体阻力小,全开时,阀座通道的有效流通面积较大,因而流体阻力小。可在生产控制需求大流通量的场所使用。
3)起闭方便迅速,调节性能好,可以分级控制流量。适用于燃气管路或者风管的流量调节。
4)起闭力矩较小,多偏心的结构设计。适于高温高压的场所使用。
5)密封性能好,采用扭力密封,三偏心蝶阀的密封依靠阀座的密封面来达到密封效果。适用于阀座泄漏等级高的场所。
6)蝶板的运动带有擦拭性,可用于带悬浮固体颗粒的介质,也可用于粉状和颗粒状介质。
(2)气动开关球阀的特点 气动开关球阀的起闭是接受远程控制系统的开关信号,通过电磁阀的得失电来控制气路的切换,使得气动执行器驱动阀体顺时针和逆时针转动,阀杆转递的力驱动圆形通道内的球体绕垂直于通道的轴线旋转,当球阀旋转90°时,在进、出口处应全部呈现球面,从而关闭阀门,截断介质的流动;当球阀回转90°时,在进、出口处应全部呈现球口,基本不存在流阻力,从而开起阀门。
气动开关球阀有以下几个特点:
1)球阀不受安装方向的限制,介质的流向可任意。流体阻力小,全通径的球阀基本没有流阻。
2)球阀流体阻力小,无振动,噪声小。
3)紧密可靠,有两个密封面,密封面材料可使用各种塑料,密封性好。能实现完全密封,可在真空系统中使用。
4)球阀适用于频繁操作,其起闭迅速、轻便,从全开到全关只要旋转90°,便于远距离的控制,可在需要紧急快速切断的场所安装使用。
5)球阀结构简单,维修方便,密封圈一般都是活动的,拆卸更换比较方便。
6)球阀密封性能好。在全开或全闭时,球体和阀座的密封面与介质隔离,介质通过时,不会引起阀门密封面的侵蚀损坏。
7)球阀在起闭的过程中有擦拭性,所以可用于带悬浮固体颗粒的介质。
三、涡街流量计门的选型依据
涡街流量计门的特性一般有两种:使用特性和结构特性。使用特性规定了该涡街流量计门的主要使用性能和使用的范围,它包括阀门的类别(调节型、开关型)的选择、产品类型(蝶阀、球阀等)的选择、阀门主要零件的材料要求以及阀门的流量特性等。结构特性规定了涡街流量计门的安装、维修、保养的方法,它包含涡街流量计门的结构长度和总体高度、与管道的连接形式(螺纹连接、法兰连接和焊接端连接)以及密封面的形式(堆焊、喷焊)。
涡街流量计的选型有以下几个依据:
1)明确涡街流量计门在流程中的主要作用,确定生产工艺条件:介质类型(腐蚀性能:是否含有固体颗粒,介质是否含有有毒有害物质,是否是属于易燃、易爆介质以及介质的雷诺系数大小)、工作压力和工作温度等。
2)确定涡街流量计门的连接管道的公称通径和连接方式。
3)确定涡街流量计门的种类:调节型、开关型等。
4)确定涡街流量计门的型式:球阀、蝶阀、单座阀和套筒阀等。
5)确定涡街流量计门的参数:动执行机构的单双作用形式、故障时阀门的起闭状态、非常大和非常小流量要求、正常流动的压降、关闭时的压力降、阀门的非常大和非常小进口压力、流量特性、密封等级以及排放能力等。
6)根据生产管路输送的介质、工作压力、工作温度等参数确定阀门的材质。
四、涡街流量计门故障实例分析
涡街流量计在正常运行过程中出现各种故障,总体上分为三大类,即执行机构故障、调节机构故障和阀门附件(定位器、电磁阀等)的故障。在处理故障时,要从这三类故障着手,通过现场的故障现象观察与逻辑分析判断,逐个排除,判断出属于哪一大类故障,再顺着这
一方向进行检查处理。
1.执行机构膜片故障
实例:东海氧化铝公司蒸发车间Ⅰ效蒸发器液位值在DCS系统中设定在60%自动调整,工艺操作人员发现液位出现上涨的趋势,立即解除了自动控制,改为手动操作,加大Ⅰ效蒸发器到Ⅰ级自闪蒸发器的涡街流量计的开度,但液位仍继续上涨,涡街流量计门不动作。故障检查分析:检查现场调节阀的气源部分,观察气源压力表,发现气源压力偏低,现场用万用表测量电气定位器的信号回路一切正常,能接收到来自DCS的控制信号。现场调高减压阀的压力,手动控制定位器开起阀门,阀门开起缓慢,气动执行器明显动力输出不足,该涡街流量计属于气开阀门,对气路开始检查,通过眼观、耳听和手摸,发现调节阀的膜头有多处漏气现象,为进一步检查,与工艺操作人员配合,停机拆卸检查,发现膜片多处老化开裂(见图1)。替换掉膜片,调节阀恢复正常。
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2.调节机构异物卡阀故障
实例:东海氧化铝溶出车间蒸汽冷凝水LCV101气动单座阀门,工艺操作人员反应在30%~100%阀门动作正常,在对该阀门全关的操作时,发现冷凝水罐的液位无上涨趋势,阀门无法全关。
故障检查分析:确认工艺条件允许后,切换至手轮操作,尝试使用手轮关闭该涡街流量计,现场清晰地感受到金属碰撞,怀疑是阀内存有异物,将该阀从法兰处解体,发现阀芯与套筒之间有焊条卡住,导致阀门无法执行全关的动作。取出异物,后将阀芯与套筒分开,对其研磨处理,回装调节阀,该阀正常运行。
3.涡街流量计附件(定位器)故障
实例:东海氧化铝溶出车间母液流量计FT101异常波动,工艺操作人员手动和自动操作涡街流量计门FCV101均振荡。故障检查分析:现场测量回路输出电流,DCS卡件输出电流稳定,检查气源信号输出稳定,定位器输出气信号不稳定,判断结果为定位器的放大器故障。更换一台新定位器,自检结束后阀门控制正常。
五、结语
随着我国工业“智能制造”的深度推动,自动化仪器仪表在制造业中势必会广泛应用。涡街流量计门作为自动化生产工艺调节系统的重要组成部分,如何选择适用的涡街流量计门,对工艺生产指标参数的调节控制起着至关重要的作用,合理的选型与快速的维修能够优化生产工艺,提升自动化能力,从而大大提高生产效率。
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