重慶電動調節閥常見故障分析
2016/7/6 8:47:10??????點擊：
調節閥包括執行機構和閥門2部分，是過程控制系統中的一個重要環節。過程控制系統由控制對象、測量變送裝置、調節器和調節閥組成。調節閥的作用是接收調節器送來的控制信號，調節管道中介質的流量，從而實現過程自動化。如果說測量變送裝置是眼睛，調節器（或其他控制裝置）是大腦，那么調節閥就是過程自動化的手腳。調節閥的性能直接影響到控制系統的可靠運行及調節品質。
調節閥按其所用能源可分為氣動、液動和電動等3類。它們有各自的優缺點和使用場合。電動調節閥由于具有不需要增加氣源液泵、不用敷設管路、調試方便、結構簡單等特點，在船舶動力裝置中應用廣泛，但運行中也存在一些問題。本文將對船用電動調節閥運行中的問題進行探討，供同行們參考。
1船用調節閥簡介
根據船舶動力裝置控制對象的需要，調節閥采用套筒式閥門，傳動裝置選用Rotork公司生產的IQ智能型電動執行機構。
IQ智能型電動執行機構是在多轉式電動執行機構的基礎上，通過加裝微處理器、外圍芯片電路、運行軟件，實現智能控制的傳動裝置。該型電動執行機構采用紅外線設定器設置執行機構參數，實現無需開蓋調試；其閥位通過非接觸式測量系統獲得，力矩通過測量電機電流和磁場獲得，閥位和力矩等狀態參數通過液晶屏實時顯示；能進行故障自診斷，并在液晶屏給出相應的報警信號。
電動執行機構的底座包括法蘭和驅動軸套2部分，底座為全密封并且終身潤滑。電動執行機構通過標準法蘭與閥門連接。電動執行機構驅動軸套結構簡單并且可拆卸，按照閥門閥桿的尺寸加工內螺紋后，與閥門裝配成一體。此類調節閥具有結構簡單、傳動部件少、可靠性高、維護方便、自動控制性能好等特點。電動執行機構與閥門的裝配示意見圖1。
2運行中的常見故障
2.1無法電動操作
2.1.1現象
將電動執行機構的控制方式選擇開關放置在遙操位置，在控制臺對調節閥進行手動遙操和自動控制，調節閥的開度指示儀表不變化；將電動執行機構的控制方式選擇開關放置在就地電操位置，撥動電動執行機構的就地電操開關，電動執行機構不動作；但是，將控制方式選擇開關置于就地手操位置，通過手動/電動切換手柄和操作手輪，能實現調節閥的手動操作。
2.1.2原因分析
1）干電池失電。在動力電掉電時，干電池用于電動執行機構的數據記錄和液晶屏的閥位顯示。當干電池失電后，若曾將動力電切斷，那么重新提供動力電后，電動執行機構的電動操作將被禁止。必須更換干電池，調節閥的電動操作才能恢復。
2）缺相。當電動執行機構所需的三相動力電中缺相時，調節閥的電動操作無法執行。
3）主控制板故障。調節閥的就地電操、手動遙操和自動控制，均需要通過電動執行機構的主控制板來實現，因此當主控制板故障損壞時，調節閥的電動操作會失靈。
4）電機溫度保護跳斷。電動執行機構的電機采用包括啟動的斷續周期工作制，即國際電工委員會IEC341中的S4工作制。電機帶有溫度保護功能，如果電機過熱，溫度保護開關將跳斷，電動執行機構將停止電動運行。電機溫度降低后，溫度保護開關將自動復位，電動執行機構可以繼續運行。
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壽命堿性電池。干電池更換后，需要設置電動調節閥的全開、全關限位，以保證調節閥的動作正確性。
2）打開電動執行機構接線盒，檢查缺相的原因，確認是外部供電原因還是內部接線端子脫落引起的，并做相應處置。
3）更換主控制板。更換完成后，通過設定器重新設置電動調節閥的開閥力矩、關閥力矩、全開限位、全關限位、靈敏度等控制參數。
4）通過液晶屏檢查運行力矩，如果管道中雜質滯留在閥門中，會使閥桿運動阻力和電動執行機構輸出力矩增大，再加上船用調節閥長時間運行，易導致電機溫度升高而發生保護跳斷；另外一種可能的原因是，調節閥周圍環境溫度過高。不管是哪種原因，均需要斷開調節閥動力電，使電機降溫。
2.2卡閥
2.2.1現象
電動執行機構短時電動后即停止，比較常見的情況是：調節閥僅能在一定開度范圍內電動運行，在接近全開或全關位置時，電動執行機構不能繼續動作，要么只能反方向動作，要么連反方向也不能動作。但是，通過手輪操作恢復至原電動開度，調節閥仍能在一定開度范圍內電動運行。
2.2.2原因分析
1）機械原因。若存在電動執行機構輸出軸與閥門閥桿對中性差、閥門閥桿彎曲、閥桿密封填料過緊等情況，電動執行機構輸出設定最大力矩，仍不足以克服上述阻力，電動調節閥即出現卡閥現象。
2）管道中存在雜質。當管道中較大雜質滯留在閥門中，閥門運行不暢，也會導致電動調節閥卡閥。
3）開、關閥力矩設置不合適。如果調節閥的開、關閥力矩設定值較低，在管道中流體阻力較大時，會發生卡閥故障。
2.2.3處理建議
1）提高零部件加工、調節閥裝配和船廠安裝質量。調節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。要從系統的角度，保證管路中的清潔。
3）根據不同管路系統和每臺調節閥的特點，設置電動執行機構的開、關閥力矩值。電動執行機構的開、關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電動執行機構空轉，閥門不動作
2.3.1現象
無論是電動操作，還是手輪操作，電動執行機構液晶屏和控制臺上的調節閥開度指示均能相應改變，但是閥門的機械指示不改變，調節閥控制對象的參數不變化。即電動執行機構在空轉運行，閥門沒有動作。
2.3.2原因分析
驅動軸套上的軸承部件脫落，導致驅動軸套上的鍵位槽與電動執行機構空心輸出軸上的鍵相脫離，致使電動執行機構無法通過驅動軸套帶動閥桿動作。
2.3.3處理建議
驅動軸套的結構設計上有擋圈，其四周有止脫螺孔，內有止脫螺釘防止軸承部件脫落。由于船舶管路系統的振動等原因，止脫螺釘發生松動后，造成軸承部件脫落。處理方法是，將驅動軸套拆下，將止脫螺釘緊固。
2.4振蕩
2.4.1現象
將電動調節閥投入自動控制時，電動執行機構不能穩定在一定開度，總是在某開度附近來回動作。
2.4.2原因分析
靈敏度設置不合理。不能為了提高控制精度，將電動調節閥的靈敏度設置的在10以下。
2.4.3處理建議
通過設定器，將電動調節閥的靈敏度設置在10~12之間。這樣既能保證控制精度，又不會使調節閥產生振蕩現象。
3結語
本文以船用電動調節閥運行中的常見故障為例，分別進行原因分析，并給出了處理建議。一方面，希望對調節閥的設計師和用戶有所借鑒和啟迪；另一方面，希望起到拋轉引玉的作用，期望各位專家和同行們，針對船用調節閥設計和運行中需要注意的問題，不吝撰文賜教，進行廣泛的交流和探討，提升調節閥的設計水平和應用水平，盡力避免或減少問題的發生。
調節閥按其所用能源可分為氣動、液動和電動等3類。它們有各自的優缺點和使用場合。電動調節閥由于具有不需要增加氣源液泵、不用敷設管路、調試方便、結構簡單等特點，在船舶動力裝置中應用廣泛，但運行中也存在一些問題。本文將對船用電動調節閥運行中的問題進行探討，供同行們參考。
1船用調節閥簡介
根據船舶動力裝置控制對象的需要，調節閥采用套筒式閥門，傳動裝置選用Rotork公司生產的IQ智能型電動執行機構。
IQ智能型電動執行機構是在多轉式電動執行機構的基礎上，通過加裝微處理器、外圍芯片電路、運行軟件，實現智能控制的傳動裝置。該型電動執行機構采用紅外線設定器設置執行機構參數，實現無需開蓋調試；其閥位通過非接觸式測量系統獲得，力矩通過測量電機電流和磁場獲得，閥位和力矩等狀態參數通過液晶屏實時顯示；能進行故障自診斷，并在液晶屏給出相應的報警信號。
電動執行機構的底座包括法蘭和驅動軸套2部分，底座為全密封并且終身潤滑。電動執行機構通過標準法蘭與閥門連接。電動執行機構驅動軸套結構簡單并且可拆卸，按照閥門閥桿的尺寸加工內螺紋后，與閥門裝配成一體。此類調節閥具有結構簡單、傳動部件少、可靠性高、維護方便、自動控制性能好等特點。電動執行機構與閥門的裝配示意見圖1。
2運行中的常見故障
2.1無法電動操作
2.1.1現象
將電動執行機構的控制方式選擇開關放置在遙操位置，在控制臺對調節閥進行手動遙操和自動控制，調節閥的開度指示儀表不變化；將電動執行機構的控制方式選擇開關放置在就地電操位置，撥動電動執行機構的就地電操開關，電動執行機構不動作；但是，將控制方式選擇開關置于就地手操位置，通過手動/電動切換手柄和操作手輪，能實現調節閥的手動操作。
2.1.2原因分析
1）干電池失電。在動力電掉電時，干電池用于電動執行機構的數據記錄和液晶屏的閥位顯示。當干電池失電后，若曾將動力電切斷，那么重新提供動力電后，電動執行機構的電動操作將被禁止。必須更換干電池，調節閥的電動操作才能恢復。
2）缺相。當電動執行機構所需的三相動力電中缺相時，調節閥的電動操作無法執行。
3）主控制板故障。調節閥的就地電操、手動遙操和自動控制，均需要通過電動執行機構的主控制板來實現，因此當主控制板故障損壞時，調節閥的電動操作會失靈。
4）電機溫度保護跳斷。電動執行機構的電機采用包括啟動的斷續周期工作制，即國際電工委員會IEC341中的S4工作制。電機帶有溫度保護功能，如果電機過熱，溫度保護開關將跳斷，電動執行機構將停止電動運行。電機溫度降低后，溫度保護開關將自動復位，電動執行機構可以繼續運行。
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壽命堿性電池。干電池更換后，需要設置電動調節閥的全開、全關限位，以保證調節閥的動作正確性。
2）打開電動執行機構接線盒，檢查缺相的原因，確認是外部供電原因還是內部接線端子脫落引起的，并做相應處置。
3）更換主控制板。更換完成后，通過設定器重新設置電動調節閥的開閥力矩、關閥力矩、全開限位、全關限位、靈敏度等控制參數。
4）通過液晶屏檢查運行力矩，如果管道中雜質滯留在閥門中，會使閥桿運動阻力和電動執行機構輸出力矩增大，再加上船用調節閥長時間運行，易導致電機溫度升高而發生保護跳斷；另外一種可能的原因是，調節閥周圍環境溫度過高。不管是哪種原因，均需要斷開調節閥動力電，使電機降溫。
2.2卡閥
2.2.1現象
電動執行機構短時電動后即停止，比較常見的情況是：調節閥僅能在一定開度范圍內電動運行，在接近全開或全關位置時，電動執行機構不能繼續動作，要么只能反方向動作，要么連反方向也不能動作。但是，通過手輪操作恢復至原電動開度，調節閥仍能在一定開度范圍內電動運行。
2.2.2原因分析
1）機械原因。若存在電動執行機構輸出軸與閥門閥桿對中性差、閥門閥桿彎曲、閥桿密封填料過緊等情況，電動執行機構輸出設定最大力矩，仍不足以克服上述阻力，電動調節閥即出現卡閥現象。
2）管道中存在雜質。當管道中較大雜質滯留在閥門中，閥門運行不暢，也會導致電動調節閥卡閥。
3）開、關閥力矩設置不合適。如果調節閥的開、關閥力矩設定值較低，在管道中流體阻力較大時，會發生卡閥故障。
2.2.3處理建議
1）提高零部件加工、調節閥裝配和船廠安裝質量。調節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。要從系統的角度，保證管路中的清潔。
3）根據不同管路系統和每臺調節閥的特點，設置電動執行機構的開、關閥力矩值。電動執行機構的開、關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電動執行機構空轉，閥門不動作
2.3.1現象
無論是電動操作，還是手輪操作，電動執行機構液晶屏和控制臺上的調節閥開度指示均能相應改變，但是閥門的機械指示不改變，調節閥控制對象的參數不變化。即電動執行機構在空轉運行，閥門沒有動作。
2.3.2原因分析
驅動軸套上的軸承部件脫落，導致驅動軸套上的鍵位槽與電動執行機構空心輸出軸上的鍵相脫離，致使電動執行機構無法通過驅動軸套帶動閥桿動作。
2.3.3處理建議
驅動軸套的結構設計上有擋圈，其四周有止脫螺孔，內有止脫螺釘防止軸承部件脫落。由于船舶管路系統的振動等原因，止脫螺釘發生松動后，造成軸承部件脫落。處理方法是，將驅動軸套拆下，將止脫螺釘緊固。
2.4振蕩
2.4.1現象
將電動調節閥投入自動控制時，電動執行機構不能穩定在一定開度，總是在某開度附近來回動作。
2.4.2原因分析
靈敏度設置不合理。不能為了提高控制精度，將電動調節閥的靈敏度設置的在10以下。
2.4.3處理建議
通過設定器，將電動調節閥的靈敏度設置在10~12之間。這樣既能保證控制精度，又不會使調節閥產生振蕩現象。
3結語
本文以船用電動調節閥運行中的常見故障為例，分別進行原因分析，并給出了處理建議。一方面，希望對調節閥的設計師和用戶有所借鑒和啟迪；另一方面，希望起到拋轉引玉的作用，期望各位專家和同行們，針對船用調節閥設計和運行中需要注意的問題，不吝撰文賜教，進行廣泛的交流和探討，提升調節閥的設計水平和應用水平，盡力避免或減少問題的發生。
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