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船用电动调节阀运行中的常见故障分析

[来源:原创] [作者:无锡科莱恩流体控制设备有限公司] [日期:16-07-06] [点击:]

本文介绍以船用电动调节阀运行中的几个常见故障为例,针对调节阀无法电动操作、卡阀、电动执行机构空转而阀门不动作、电动调节阀频繁振荡等现象,分别进行了原因分析,并给出了处理建议。希望对船用电动调节阀的设计师和用户有所借鉴和启迪,尽量避免和减少问题的发生,进一步提高船用电动调节阀的设计和应用水平。

调节阀包括执行机构和阀门2部分,是过程控制系统中的一个重要环节。过程控制系统由控制对象、测量变送装置、调节器和调节阀组成。调节阀的作用是接收调节器送来的控制信号,调节管道中介质的流量,从而实现过程自动化。如果说测量变送装置是眼睛,调节器(或其他控制装置)是大脑,那么调节阀就是过程自动化的手脚。调节阀的性能直接影响到控制系统的可靠运行及调节品质。
调节阀按其所用能源可分为气动、液动和电动等3类。它们有各自的优缺点和使用场合。电动调节阀由于具有不需要增加气源液泵、不用敷设管路、调试方便、结构简单等特点,在船舶动力装置中应用广泛,但运行中也存在一些问题。本文将对船用电动调节阀运行中的问题进行探讨,供同行们参考。

1.船用调节阀简介
根据船舶动力装置控制对象的需要,调节阀采用套筒式阀门,传动装置选用Rotork公司生产的IQ智能型电动执行机构。
IQ智能型电动执行机构是在多转式电动执行机构的基础上,通过加装微处理器、外围芯片电路、运行软件,实现智能控制的传动装置。该型电动执行机构采用红外线设定器设置执行机构参数,实现无需开盖调试;其阀位通过非接触式测量系统获得,力矩通过测量电机电流和磁场获得,阀位和力矩等状态参数通过液晶屏实时显示;能进行故障自诊断,并在液晶屏给出相应的报警信号。
电动执行机构的底座包括法兰和驱动轴套2部分,底座为全密封并且终身润滑。电动执行机构通过标准法兰与阀门连接。电动执行机构驱动轴套结构简单并且可拆卸,按照阀门阀杆的尺寸加工内螺纹后,与阀门装配成一体。此类调节阀具有结构简单、传动部件少、可靠性高、维护方便、自动控制性能好等特点。电动执行机构与阀门的装配示意见图1。


图1 船用电动调节阀装配示意图

2.运行中的常见故障
2.1 无法电动操作
2.1.1 现象
将电动执行机构的控制方式选择开关放置在遥操位置,在控制台对调节阀进行手动遥操和自动控制,调节阀的开度指示仪表不变化;将电动执行机构的控制方式选择开关放置在就地电操位置,拨动电动执行机构的就地电操开关,电动执行机构不动作;但是,将控制方式选择开关置于就地手操位置,通过手动/电动切换手柄和操作手轮,能实现调节阀的手动操作。
2.1.2原因分析
1)干电池失电。在动力电掉电时,干电池用于电动执行机构的数据记录和液晶屏的阀位显示。当干电池失电后,若曾将动力电切断,那么重新提供动力电后,电动执行机构的电动操作将被禁止。必须更换干电池,调节阀的电动操作才能恢复。
2)缺相。当电动执行机构所需的三相动力电中缺相时,调节阀的电动操作无法执行。
3)主控制板故障。调节阀的就地电操、手动遥操和自动控制,均需要通过电动执行机构的主控制板来实现,因此当主控制板故障损坏时,调节阀的电动操作会失灵。
4)电机温度保护跳断。电动执行机构的电机采用包括启动的断续周期工作制,即国际电工委员会IEC341中的S4工作制。电机带有温度保护功能,如果电机过热,温度保护开关将跳断,电动执行机构将停止电动运行。电机温度降低后,温度保护开关将自动复位,电动执行机构可以继续运行。
2.1.3处理建议
1)更换干电池。干电池建议采用锂电池或者长寿命碱性电池。干电池更换后,需要设置电动调节阀的全开、全关限位,以保证调节阀的动作正确性。
2)打开电动执行机构接线盒,检查缺相的原因,确认是外部供电原因还是内部接线端子脱落引起的,并做相应处置。
3)更换主控制板。更换完成后,通过设定器重新设置电动调节阀的开阀力矩、关阀力矩、全开限位、全关限位、灵敏度等控制参数。
4)通过液晶屏检查运行力矩,如果管道中杂质滞留在阀门中,会使阀杆运动阻力和电动执行机构输出力矩增大,再加上船用调节阀长时间运行,易导致电机温度升高而发生保护跳断;另外一种可能的原因是,调节阀周围环境温度过高。不管是哪种原因,均需要断开调节阀动力电,使电机降温。
2.2卡阀
2.2.1 现象
电动执行机构短时电动后即停止,比较常见的情况是:调节阀仅能在一定开度范围内电动运行,在接近全开或全关位置时,电动执行机构不能继续动作,要么只能反方向动作,要么连反方向也不能动作。但是,通过手轮操作恢复至原电动开度,调节阀仍能在一定开度范围内电动运行。
2.2.2原因分析
1)机械原因。若存在电动执行机构输出轴与阀门阀杆对中性差、阀门阀杆弯曲、阀杆密封填料过紧等情况,电动执行机构输出设定最大力矩,仍不足以克服上述阻力,电动调节阀即出现卡阀现象。
2)管道中存在杂质。当管道中较大杂质滞留在阀门中,阀门运行不畅,也会导致电动调节阀卡阀。
3)开、关阀力矩设置不合适。如果调节阀的开、关阀力矩设定值较低,在管道中流体阻力较大时,会发生卡阀故障。
2.2.3处理建议
1)提高零部件加工、调节阀装配和船厂安装质量。调节阀阀杆的密封填料既要保证其密封性能,又不宜过紧。
2)清除滞留在阀门中的杂质。要从系统的角度,保证管路中的清洁。
3)根据不同管路系统和每台调节阀的特点,设置电动执行机构的开、关阀力矩值。电动执行机构的开、关阀力矩值可以在额定值的40%至额定值之间任意选择,且按1%递增。
2.3电动执行机构空转,阀门不动作
2.3.1 现象
无论是电动操作,还是手轮操作,电动执行机构液晶屏和控制台上的调节阀开度指示均能相应改变,但是阀门的机械指示不改变,调节阀控制对象的参数不变化。即电动执行机构在空转运行,阀门没有动作。
2.3.2原因分析
驱动轴套上的轴承部件脱落,导致驱动轴套上的键位槽与电动执行机构空心输出轴上的键相脱离,致使电动执行机构无法通过驱动轴套带动阀杆动作。
2.3.3处理建议
驱动轴套的结构设计上有挡圈,其四周有止脱螺孔,内有止脱螺钉防止轴承部件脱落。由于船舶管路系统的振动等原因,止脱螺钉发生松动后,造成轴承部件脱落。处理方法是,将驱动轴套拆下,将止脱螺钉紧固。
2.4振荡
2.4.1 现象
将电动调节阀投入自动控制时,电动执行机构不能稳定在一定开度,总是在某开度附近来回动作。
2.4.2 原因分析
灵敏度设置不合理。不能为了提高控制精度,将电动调节阀的灵敏度设置的在10以下。
2.4.3处理建议
通过设定器,将电动调节阀的灵敏度设置在10~12之间。这样既能保证控制精度,又不会使调节阀产生振荡现象。

3.结语
本文以船用电动调节阀运行中的常见故障为例,分别进行原因分析,并给出了处理建议。一方面,希望对调节阀的设计师和用户有所借鉴和启迪;另一方面,希望起到抛转引玉的作用,期望各位专家和同行们,针对船用调节阀设计和运行中需要注意的问题,不吝撰文赐教,进行广泛的交流和探讨,提升调节阀的设计水平和应用水平,尽力避免或减少问题的发生。

文章链接:http://www.timewt.com/jsxw/1439.htm

 

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