仪表阀门工作原理及维护

由于阀门的广泛用途，使它在工业生产中起的作用越来越大，在石油、化工生产中，阀门起着控制全部生产设备和工艺流程的正常运转。但阀门同其它产品比较往往被人们忽视，在安装机器设备时，人们往往把重点放在主要机器设备方面，如：压缩机、高压容器、锅炉等，忽略对阀门的选用安装。阀门选用安装不当，会使整个生产效率降低或停产、或造成种种其它事故发生。因此，对阀门的选用、安装、使用等都必须进行认真负责的工作，尤其是现代化工业生产和建设更应如此。

一、仪表阀门的分类与用途

1、阀门的分类。阀门产品的种类繁多，说法也不完全统一，有的按用途分（如化工、石油、电站等）、有的按介质分（如水蒸汽、空气阀等）、有的按材质分（如铸铁阀、铸钢阀、锻钢阀等）、有的按连接形式分（如内螺纹、法兰阀等）、有的按温度分（如低温阀、高温阀等）。我国目前大多数习惯是按压力和结构种类来区分。即：按公称压力分：≤1.6MPa为低压阀、压力2.5、4.0、6.4MPa为中压阀、≥10MPa为高压阀、超过100MPa为超高压阀。

仪表阀是采用模拟信号的调节器，又称模拟仪表阀。它确定受控对象参数的模拟形式测量值与给定值的偏差，并根据一定的调节规律产生模拟输出信号推动执行器消除偏差，使受控参数保持在给定值附近或按预定规律变化。

仪表阀按照所用的能源分为气动仪表阀、液动仪表阀和电动仪表阀三类；按照原理和结构又可分为自力式仪表阀、基地式调节仪表阀、简易调节仪表阀、单元组合仪表阀和组装式综合控制装置等。

自力式仪表阀以被调介质本身的能量或经过简单的转换后带动调节阀，实现自动调节。浮球式液位调节器就是利用浮球在液面上受到的浮力使调节阀动作，这种调节器不需要外来能源，是一种就地调节的装置，它结构简单，易于维修，适用于控制精度要求不高的单参数调节系统，在原理和结构上与气动执行器十分类似，常被归入执行器类。

基地式仪表阀是一种带附加调节机构的指示记录仪表。它接受检测元件发来的信号，靠指示、记录机构的动作带动调节机构发出控制信号，送到执行器实现自动调节。动圈式指示调节仪表、带电动调节器或气动调节器的电动和气动记录仪表都属于这种类型，它们广泛用于控制单台生产设备。

简易仪表阀是一种可直接接受检测元件的信号，不带指示机构的，专用性较强且结构简单的调节仪表。它也可以接受变送器的信号。无指示调节器和温度报警器都属于简易调节仪表，在中小型企业中得到广泛应用。

单元组合仪表是由若干种具有独立功能的标准单元组成的一套调节仪表。它完全适应大型机组和过程控制方面的要求，可以实现多回路的复杂控制。

组装式综合控制装置，简称组装式仪表，是按照一个大型机组或过程控制的要求，选用各种独立的功能组件组合成的专用控制装置。它可按用户的需要组装，因而具有很大的灵活性。

2、仪表阀门的工作原理

气动阀门主要有，气动V型调节球阀、气动O型切断球阀、扭距式汽缸球阀、电磁隔膜阀、气动直行程式隔膜阀、电动阀。在生产过程中，为了使介质的压力、流量等参数符合工艺流程的要求，需要安装调节机构对参数进行调节。调节机构的主要工作原理，是靠改变阀门阀瓣与阀瓣与阀座间的流通面积，达到调节参数的目的。

二、仪表阀门的故障维护

阀的主要故障元件有阀外体、阀芯、阀座，要经常检查阀体内壁受腐蚀和磨损情况，特别是用于腐蚀介质和高压差、空化作用等恶劣工艺条件下的阀门，必须保证其耐压强度和耐腐、耐磨性能；阀芯起到调节和切断流体的作用，是活动的节流元件，因此受介质的冲刷、腐蚀、颗粒的碰撞最为严重，在高压差、空化情况下更易损坏，所以要检查它的各部分是否破坏、磨损、腐蚀，是否要维修或更换；阀座接合面是保证阀门关闭的关键，它受腐蚀磨损的情况比较严重，由于介质的渗透，使固定阀座的螺纹内表面常常受到腐蚀而松动，要特别检查这一部位。

不同类型的调节阀及不同部位都有一些关键性元件，这些元件也是容易出故障的元件，如：气动、液动执行机构，膜片对薄膜式气动执行机构来说，膜片是最重要的元件。在气源系统正常的情况下，如果执行机构不动作，就应该想到膜片是否破裂、是否没安装好。当金属接触面的表面有尖角、毛刺等缺陷时就会把膜片扎破，而膜片绝对不能有泄漏。另外，膜片使用时间过长，材料老化也会影响使用。活塞气动、液动执行机构的活塞产生驱动力，因此活塞的损坏、磨损是绝对不允许的。接气（液）管是输入压力通向执行机构的通路，因此要经常检查是否接牢，不漏气。推杆要检查推杆有无弯曲、变形、脱落。推杆与阀杆连接要牢固，位置要调整好，这样才能确保足够的行程并关闭阀门。弹簧要检查弹簧有无断裂，制造、加工、热处理不当都会使弹簧断裂，有些弹簧在过大的载荷作用下，也可能断裂。

阀门是承受内压的机械产品，因而必须具有足够的强度和刚度，以保证长期使用而不发生破裂或产生变形。阀门的密封性能是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力，它是阀门最重要的技术性能指标。阀门的密封部位有三处：启闭件与阀座两密封面间的接触处；填料与阀杆和填料函的配和处；阀体与阀盖的连接处。其中前一处的泄漏叫做内漏，也就是通常所说的关不严，它将影响阀门截断介质的能力。对于截断阀类来说，内漏是不允许的。后两处的泄漏叫做外漏，即介质从阀内泄漏到阀外。外漏会造成物料损失，污染环境，严重时还会造成事故。对于易燃易爆、有毒或有放射的介质，外漏更是不能允许的，因而阀门必须具有可靠的密封性能。

仪表阀门驱动装置分类

仪表阀门驱动装置有以下几种：

手动装置

由人力驱动的减速装置，用以减小手动操作仪表阀门所需要的力，通常有多圈回转式和部分回转式两种。其特点是结构简单﹑操作简便。它常用于驱动公称通径小于300毫米的仪表阀门。

齿轮传动装置是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。

气动装置,液动装置

多数由压缩气体或液压驱动的压力缸构成)，少数由气动马达或液压马达驱动的减速机构成。前一种广泛用作部分回转式和直线往复式驱动﹔后一种可以用作多圈回 转式驱动，有的可以与电动装置通用。它们都有结构紧凑﹑启闭迅速的特点，适用于室内或有腐蚀﹑易燃易爆的环境﹔其缺点是配管较复杂，不适于远距离控制。气动装置的压力一般为(4～6)×105帕，出力较小。液动装置采用较高的压力，出力较大。

电动装置

用电动机带动减速机构驱动仪表阀门的装置。有的由电磁力驱动仪表阀门 (见电磁阀)。仪表阀门的电动装置有多回转式和部分回转式两种型式。其特点是电力供应方便﹑容易调整﹑出力大，适合于遥控和自动控制的需要，使用较为广泛。但在设计制造时需要考虑室外﹑易燃易爆等环境条件对电动装置的影响，且结构较为复杂。

气液联动装置和电液联动装置

由压缩气体或电力作为动力源的液压机构组成。常见的为部分回转式，其特点是动作迅速﹑出力大，可驱动大口径的仪表阀门。这种装置常用于石油和天然气长距离输送管道的截断阀或紧急自动截断阀。

仪表阀门注意事项

过程检测与控制仪表日常维护----定期排污

定期排污主要有两项工作，其一是排污，其二是定期进行吹洗。这项工作应因地制宜，并不是所有过程检测仪表都需要定期排污。

1．排污

排污主要是针对差压变送器、压力变送器、浮筒液位计等仪表，由于测量介质含有粉尘、油垢、微小颗粒等在导压管内沉积（或在取压阀内沉积），直接或间接影响测量。排污周期可由仪表工根据实践自行确定。

定期排污应注意事项如下：

① 排污前，必须和工艺人员联系，取得工艺人员认可才能进行；

② 流量或压力调节系统排污前，应先将自动切换到手动，保证调节阀的开度不变；

③ 对于差压变送器，排污前先将三阀组正负取压阀关死；

④ 排污阀下放置容器，慢慢打开正负导压管排污阀，使物料和污物进入容器，防止物料直接排入地沟，否则，一来污染环境，二来造成浪费；

⑤ 由于阀门质量差，排污阀门开关几次以后会出现关不死的慰问，应急措施是加盲板，保证排污阀处于不泄漏，以免影响测量精确度。

⑥ 开启三阀组正负取压阀，拧松差压变送器本体上排污（排气）螺丝进行排污，排污完成拧紧螺丝；

⑦ 观察现场指示仪表，直至输出正常，若是调节系统，将手动切换与自动。

2．吹洗

吹洗是利用吹气或冲液使被测介质与仪表部件或测量管线不直接接触，以保护测量仪表并实施测量的一种方法。吹气是通过测量管线向测量对象连续定量地吹入气体。 冲液是通过测量管线向测量对象连续定量地冲入液体。

对于腐蚀性、粘稠性、结晶性、熔融性、沉淀性介质进行测量，并采用隔离方式难以满足要求时，才采用吹洗。

典型吹洗方式如图6-1-1所示。

吹洗应注意事项如下：

① 吹洗气体或液体必须是被测工艺对象所允许的流动介质,通常它应满足下列要求:

a. 与被测工艺介质不发生化学反应；

b. 清洁，不含固体颗粒；

c. 通过节流减压后不发生相变；

d. 无腐蚀性；

e. 流动性好。

② 吹洗液体供应源充足可靠，不受工艺操作影响。

③ 吹洗流体的压力应高于工艺过程在测量点可能达到的最高压力，保证吹洗流体按设计要求的流量连续稳定地吹洗。

④ 采用限流孔板或可调阻力的转子流量计测量和控制吹洗液体或气体的流量。

⑤ 吹洗流体入口点应尽可能靠近仪表取源部件（或靠近测量点），以便使吹洗流体在测量管线中产生的压力降保持在最小值。

⑥ 为了尽可能减小测量误差，要求吹洗流体的流量必须恒定。根据吹洗流体的种类、被测介质的特性以及测量要求决定吹洗流量，下列吹洗流体数值供参考：

a. 流化床： 吹洗流体为空气或其他气体时，一般为0.85 ~ 3.4Nm3/h。

b. 低压储槽液位测量： 吹洗流体为空气或其他气体时，一般为0.03~0.045Nm3/h。

c. 一般流量测量： 吹洗流体为气体时，一般为0.03~0.14Nm3/h；吹洗流体为液体时，一般为0.014 ~ 0.036m3/h。

仪表阀门用途

仪表阀门是一种管路附件，现已广泛地运用于控制输送水、油品和气等介质流体中，备受市场用户的关注。具体来讲，仪表阀门有以下几种用途：

(1)接通或截断管路中的介质。如闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等。

(2)调节、控制管路中介质的流量和压力。如节流阀、调节阀、减压阀、安全阀等。

(3)改变管路中介质流动的方向。如分配阀、三通旋塞、三通或四通球阀等。

(4)阻止管路中的介质倒流。如各种不同结构的止回阀、底阀等。

(5)分离介质。如各种不同结构的蒸汽疏水阀、空气疏水阀等。

(6)指示和调节液面高度。如液面指示器、液面调节器等。

(7)其他特殊用途。如温度调节阀、过流保护紧急切断阀等。

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