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    船用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行中的常見故障分析

    2016-08-19 14:25:42  來(lái)源:
      調(diào)節(jié)閥包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門2部分,是過程控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。過程控制系統(tǒng)由控制對(duì)象、測(cè)量變送裝置、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥組成。調(diào)節(jié)閥的作用是接收調(diào)節(jié)器送來(lái)的控制信號(hào),調(diào)節(jié)管道中介質(zhì)的流量,從而實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化。如果說測(cè)量變送裝置是眼睛,調(diào)節(jié)器(或其他控制裝置)是大腦,那么調(diào)節(jié)閥就是過程自動(dòng)化的手腳。調(diào)節(jié)閥的性能直接影響到控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行及調(diào)節(jié)品質(zhì)。
      
      調(diào)節(jié)閥按其所用能源可分為氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)等3類。它們有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和使用場(chǎng)合。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由于具有不需要增加氣源液泵、不用敷設(shè)管路、調(diào)試方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),在船舶動(dòng)力裝置中應(yīng)用廣泛,但運(yùn)行中也存在一些問題。本文將對(duì)船用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行中的問題進(jìn)行探討,供同行們參考。
      
      1船用調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)介
      
      根據(jù)船舶動(dòng)力裝置控制對(duì)象的需要,調(diào)節(jié)閥采用套筒式閥門,傳動(dòng)裝置選用Rotork公司生產(chǎn)的IQ智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
      
      IQ智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是在多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過加裝微處理器、外圍芯片電路、運(yùn)行軟件,實(shí)現(xiàn)智能控制的傳動(dòng)裝置。該型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用紅外線設(shè)定器設(shè)置執(zhí)行機(jī)構(gòu)參數(shù),實(shí)現(xiàn)無(wú)需開蓋調(diào)試;其閥位通過非接觸式測(cè)量系統(tǒng)獲得,力矩通過測(cè)量電機(jī)電流和磁場(chǎng)獲得,閥位和力矩等狀態(tài)參數(shù)通過液晶屏實(shí)時(shí)顯示;能進(jìn)行故障自診斷,并在液晶屏給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。
      
      電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的底座包括法蘭和驅(qū)動(dòng)軸套2部分,底座為全密封并且終身潤(rùn)滑。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過標(biāo)準(zhǔn)法蘭與閥門連接。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)軸套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且可拆卸,按照閥門閥桿的尺寸加工內(nèi)螺紋后,與閥門裝配成一體。此類調(diào)節(jié)閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)部件少、可靠性高、維護(hù)方便、自動(dòng)控制性能好等特點(diǎn)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門的裝配示意見圖1。
      
      2運(yùn)行中的常見故障
      
      2.1無(wú)法電動(dòng)操作
      
      2.1.1現(xiàn)象
      
      將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式選擇開關(guān)放置在遙操位置,在控制臺(tái)對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行手動(dòng)遙操和自動(dòng)控制,調(diào)節(jié)閥的開度指示儀表不變化;將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式選擇開關(guān)放置在就地電操位置,撥動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的就地電操開關(guān),電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作;但是,將控制方式選擇開關(guān)置于就地手操位置,通過手動(dòng)/電動(dòng)切換手柄和操作手輪,能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的手動(dòng)操作。
      
      2.1.2原因分析
      
      1)干電池失電。在動(dòng)力電掉電時(shí),干電池用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)記錄和液晶屏的閥位顯示。當(dāng)干電池失電后,若曾將動(dòng)力電切斷,那么重新提供動(dòng)力電后,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)操作將被禁止。必須更換干電池,調(diào)節(jié)閥的電動(dòng)操作才能恢復(fù)。
      
      2)缺相。當(dāng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的三相動(dòng)力電中缺相時(shí),調(diào)節(jié)閥的電動(dòng)操作無(wú)法執(zhí)行。
      
      3)主控制板故障。調(diào)節(jié)閥的就地電操、手動(dòng)遙操和自動(dòng)控制,均需要通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主控制板來(lái)實(shí)現(xiàn),因此當(dāng)主控制板故障損壞時(shí),調(diào)節(jié)閥的電動(dòng)操作會(huì)失靈。
      
      4)電機(jī)溫度保護(hù)跳斷。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)采用包括啟動(dòng)的斷續(xù)周期工作制,即國(guó)際電工委員會(huì)IEC341中的S4工作制。電機(jī)帶有溫度保護(hù)功能,如果電機(jī)過熱,溫度保護(hù)開關(guān)將跳斷,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將停止電動(dòng)運(yùn)行。電機(jī)溫度降低后,溫度保護(hù)開關(guān)將自動(dòng)復(fù)位,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以繼續(xù)運(yùn)行。
      
      2.1.3處理建議
      
      1)更換干電池。干電池建議采用鋰電池或者長(zhǎng)壽命堿性電池。干電池更換后,需要設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的全開、全關(guān)限位,以保證調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作正確性。
      
      2)打開電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接線盒,檢查缺相的原因,確認(rèn)是外部供電原因還是內(nèi)部接線端子脫落引起的,并做相應(yīng)處置。
      
      3)更換主控制板。更換完成后,通過設(shè)定器重新設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開閥力矩、關(guān)閥力矩、全開限位、全關(guān)限位、靈敏度等控制參數(shù)。
      
      4)通過液晶屏檢查運(yùn)行力矩,如果管道中雜質(zhì)滯留在閥門中,會(huì)使閥桿運(yùn)動(dòng)阻力和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩增大,再加上船用調(diào)節(jié)閥長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,易導(dǎo)致電機(jī)溫度升高而發(fā)生保護(hù)跳斷;另外一種可能的原因是,調(diào)節(jié)閥周圍環(huán)境溫度過高。不管是哪種原因,均需要斷開調(diào)節(jié)閥動(dòng)力電,使電機(jī)降溫。
      
      2.2卡閥
      
      2.2.1現(xiàn)象
      
      電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)短時(shí)電動(dòng)后即停止,比較常見的情況是:調(diào)節(jié)閥僅能在一定開度范圍內(nèi)電動(dòng)運(yùn)行,在接近全開或全關(guān)位置時(shí),電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能繼續(xù)動(dòng)作,要么只能反方向動(dòng)作,要么連反方向也不能動(dòng)作。但是,通過手輪操作恢復(fù)至原電動(dòng)開度,調(diào)節(jié)閥仍能在一定開度范圍內(nèi)電動(dòng)運(yùn)行。
      
      2.2.2原因分析
      
      1)機(jī)械原因。若存在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸與閥門閥桿對(duì)中性差、閥門閥桿彎曲、閥桿密封填料過緊等情況,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出設(shè)定*大力矩,仍不足以克服上述阻力,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥即出現(xiàn)卡閥現(xiàn)象。
      
      2)管道中存在雜質(zhì)。當(dāng)管道中較大雜質(zhì)滯留在閥門中,閥門運(yùn)行不暢,也會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)調(diào)節(jié)閥卡閥。
      
      3)開、關(guān)閥力矩設(shè)置不合適。如果調(diào)節(jié)閥的開、關(guān)閥力矩設(shè)定值較低,在管道中流體阻力較大時(shí),會(huì)發(fā)生卡閥故障。
      
      2.2.3處理建議
      
      1)提高零部件加工、調(diào)節(jié)閥裝配和船廠安裝質(zhì)量。調(diào)節(jié)閥閥桿的密封填料既要保證其密封性能,又不宜過緊。
      
      2)清除滯留在閥門中的雜質(zhì)。要從系統(tǒng)的角度,保證管路中的清潔。
      
      3)根據(jù)不同管路系統(tǒng)和每臺(tái)調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn),設(shè)置電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開、關(guān)閥力矩值。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開、關(guān)閥力矩值可以在額定值的40%至額定值之間任意選擇,且按1%遞增。
      
      2.3電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)空轉(zhuǎn),閥門不動(dòng)作
      
      2.3.1現(xiàn)象
      
      無(wú)論是電動(dòng)操作,還是手輪操作,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)液晶屏和控制臺(tái)上的調(diào)節(jié)閥開度指示均能相應(yīng)改變,但是閥門的機(jī)械指示不改變,調(diào)節(jié)閥控制對(duì)象的參數(shù)不變化。即電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空轉(zhuǎn)運(yùn)行,閥門沒有動(dòng)作。
      
      2.3.2原因分析
      
      驅(qū)動(dòng)軸套上的軸承部件脫落,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)軸套上的鍵位槽與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)空心輸出軸上的鍵相脫離,致使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法通過驅(qū)動(dòng)軸套帶動(dòng)閥桿動(dòng)作。
      
      2.3.3處理建議
      
      驅(qū)動(dòng)軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有擋圈,其四周有止脫螺孔,內(nèi)有止脫螺釘防止軸承部件脫落。由于船舶管路系統(tǒng)的振動(dòng)等原因,止脫螺釘發(fā)生松動(dòng)后,造成軸承部件脫落。處理方法是,將驅(qū)動(dòng)軸套拆下,將止脫螺釘緊固。
      
      2.4振蕩
      
      2.4.1現(xiàn)象
      
      將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥投入自動(dòng)控制時(shí),電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能穩(wěn)定在一定開度,總是在某開度附近來(lái)回動(dòng)作。
      
      2.4.2原因分析
      
      靈敏度設(shè)置不合理。不能為了提高控制精度,將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的靈敏度設(shè)置的在10以下。
      
      2.4.3處理建議
      
      通過設(shè)定器,將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的靈敏度設(shè)置在10~12之間。這樣既能保證控制精度,又不會(huì)使調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。
      
      3結(jié)語(yǔ)
      
      本文以船用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行中的常見故障為例,分別進(jìn)行原因分析,并給出了處理建議。一方面,希望對(duì)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)師和用戶有所借鑒和啟迪;另一方面,希望起到拋轉(zhuǎn)引玉的作用,期望各位專家和同行們,針對(duì)船用調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)和運(yùn)行中需要注意的問題,不吝撰文賜教,進(jìn)行廣泛的交流和探討,提升調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用水平,盡力避免或減少問題的發(fā)生。
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