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氣(qi)動調節閥振動原(yuan)因(yin)及處(chu)理方式分析
發表時間: 2020-01-17     閱讀次數:      字體: 【

調節閥是自控系統的手足,對調節系統穩定地運行起著關鍵作用,為使調節系統在最佳狀態下運行,貴刊于1997年第1期載有筆者“氣動調節閥故障分析”一文,現就調節閥振動原因及其處理分析如下,望起到有益的作用。
筆者認為,調節閥的振動一般分為兩種狀態,一個是調節閥的整體振動,即整個調節閥在管道或基座上頻繁顫動。另一個是調節閥閥芯的振動,這從閥桿上下頻繁的移動可看出,以下就這兩種振動原因及其處理措施分析如下。
1 調節閥整體振動
整個調節閥在管道上振動原因大致如下: 管道或基座劇烈振動,易引起整個調節閥振動;此外還與頻率有關,即當外部的頻率與系統的固有頻率相等或接近時受迫振動的能量達到最大值、產生共振。這兩種因素有時相互影響,會使振動愈振愈烈,使管道跳動,附件或元件松動,并發出噠噠的響聲,嚴重的還會造成閥桿斷裂,閥座脫落,致使系統無法工作。基于這種情況,應對引起振動的各管道和基座進行加固,這也有助于消除外來頻率的干擾。

2 閥芯振動

有時被測(ce)介(jie)質的(de)(de)流速(su)急劇增(zeng)(zeng)加(jia),使調節(jie)(jie)(jie)閥前后(hou)差(cha)壓急劇變(bian)化,當超過閥的(de)(de)剛(gang)度(du)(du)時,閥的(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)就變(bian)差(cha),這(zhe)也會(hui)引(yin)起(qi)整個調節(jie)(jie)(jie)閥產生嚴重(zhong)振(zhen)(zhen)蕩。但這(zhe)種振(zhen)(zhen)蕩不一(yi)定就是閥的(de)(de)開度(du)(du)小造成的(de)(de)。這(zhe)種振(zhen)(zhen)動一(yi)般伴有刺耳的(de)(de)尖叫聲。調節(jie)(jie)(jie)閥的(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)差(cha),一(yi)旦有內部(bu)或外(wai)部(bu)不平衡力的(de)(de)干擾且超過了調節(jie)(jie)(jie)閥的(de)(de)剛(gang)度(du)(du)時,且調節(jie)(jie)(jie)閥自(zi)己又(you)不具備消除這(zhe)種干擾的(de)(de)能力,便產生了振(zhen)(zhen)蕩。此時需(xu)要增(zeng)(zeng)大調節(jie)(jie)(jie)閥的(de)(de)剛(gang)度(du)(du),如將20~100KPa的(de)(de)彈簧(huang),或增(zeng)(zeng)加(jia)其工作的(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing),是有一(yi)定好處的(de)(de)。

調節閥安裝位置應(ying)遠離(li)振(zhen)動源,如不可避免,應(ying)采取預防措(cuo)施(shi)。

這種整個(ge)(ge)調節(jie)閥振(zhen)(zhen)動,在還(huan)未達(da)到共振(zhen)(zhen)的情(qing)況下,調節(jie)閥基(ji)本(ben)上還(huan)是(shi)能隨(sui)外給定信號而進行調節(jie)的。因為外給定信號對閥芯(xin)的相(xiang)對位移,并(bing)不因整個(ge)(ge)調節(jie)閥的振(zhen)(zhen)動而改(gai)變或改(gai)變很小,其原因在于它們是(shi)一個(ge)(ge)整體。

調節閥兩端的(de)截止閥猛(meng)開(kai)或(huo)猛(meng)關,會使急劇(ju)流(liu)動的(de)波測(ce)介(jie)質產(chan)(chan)生(sheng)強(qiang)烈的(de)反射沖(chong)波,反射波沖(chong)擊(ji)調節閥芯(xin)(xin)。當這個力(li)大于(yu)膜片(pian)對閥芯(xin)(xin)向(xiang)下的(de)壓力(li)時,會使閥芯(xin)(xin)上(shang)移,產(chan)(chan)生(sheng)振(zhen)動,尤其是在小信號情況(kuang)下,由于(yu)預緊力(li)較小,更易使閥芯(xin)(xin)產(chan)(chan)生(sheng)顫動。

調節閥開度太(tai)小,使(shi)調節閥前(qian)后差壓(ya)(ya)太(tai)大,至使(shi)在節流口處流速(su)(su)增大,壓(ya)(ya)力(li)(li)迅速(su)(su)減小。若此時(shi)(shi)壓(ya)(ya)力(li)(li)下降到液(ye)體在該溫度下的(de)飽(bao)和蒸(zheng)(zheng)氣壓(ya)(ya)時(shi)(shi),可(ke)使(shi)液(ye)體產生(sheng)(sheng)氣化,形成閃蒸(zheng)(zheng),生(sheng)(sheng)成氣泡(pao)、氣泡(pao)破(po)裂時(shi)(shi)形成強大的(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)和沖擊(ji)波,產生(sheng)(sheng)氣錘,這個壓(ya)(ya)力(li)(li)一(yi)般可(ke)達幾十兆帕。氣錘沖擊(ji)閥芯,使(shi)閥芯形成蜂窩壯麻面(mian)并使(shi)閥芯振(zhen)動。

一般閥(fa)芯(xin)振(zhen)動(dong)原(yuan)因大(da)致如(ru)下: 調(diao)(diao)節(jie)器(qi)輸出(chu)(chu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)不(bu)穩(wen)定(ding)。快(kuai)速的(de)忽(hu)高忽(hu)低(di)的(de)變化,此時(shi)如(ru)閥(fa)門(men)定(ding)位(wei)(wei)器(qi)靈(ling)敏度太高,則(ze)調(diao)(diao)節(jie)器(qi)輸出(chu)(chu)微小的(de)變化或飄移,就會(hui)立(li)即轉換(huan)成定(ding)位(wei)(wei)器(qi)輸出(chu)(chu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)很大(da)。致使(shi)閥(fa)振(zhen)蕩(dang)(dang)。調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)的(de)磨擦力(li)太小,如(ru)調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)的(de)填(tian)(tian)(tian)料裝(zhuang)得太少,或壓蓋沒(mei)擰(ning)緊,外界輸入信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)有微小的(de)變化或飄移,會(hui)立(li)即傳遞給閥(fa)芯(xin),使(shi)閥(fa)芯(xin)振(zhen)動(dong),并發出(chu)(chu)咯(ge)咯(ge)的(de)響聲。相反(fan),如(ru)調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)的(de)磨擦力(li)太大(da),如(ru)填(tian)(tian)(tian)料裝(zhuang)得太多,壓蓋又擰(ning)得太緊,或填(tian)(tian)(tian)料函老化,干涸,則(ze)在小信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)時(shi)動(dong)作不(bu)了(le),信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)大(da)時(shi)一經動(dong)作又產(chan)生又產(chan)生過頭(tou)的(de)現象(xiang),會(hui)使(shi)調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)產(chan)生遲滯性振(zhen)蕩(dang)(dang),振(zhen)動(dong)曲線近似(si)呈方形波(bo)。遇到(dao)這種情況,應當(dang)減小調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)相應部分(fen)的(de)阻(zu)尼來解決(jue),如(ru)更換(huan)填(tian)(tian)(tian)料等(deng)。氣(qi)源波(bo)動(dong)使(shi)定(ding)位(wei)(wei)器(qi)輸出(chu)(chu)波(bo)動(dong),或定(ding)位(wei)(wei)器(qi)活(huo)(huo)動(dong)部分(fen)銹蝕(shi),不(bu)靈(ling)活(huo)(huo),使(shi)輸入和輸出(chu)(chu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)不(bu)對應,產(chan)生跳躍(yue)式振(zhen)蕩(dang)(dang)。此時(shi)應開啟氣(qi)源減壓閥(fa)的(de)清洗定(ding)位(wei)(wei)器(qi),并向活(huo)(huo)動(dong)部分(fen)涂(tu)上潤滑油,以消除磨擦力(li)。

由于調(diao)節閥(fa)本身的不(bu)平衡力(li)(li)作用的結(jie)果,使(shi)(shi)調(diao)節閥(fa)芯(xin)經常產(chan)(chan)生振蕩。零點彈簧頂緊(jin)力(li)(li)太(tai)小(xiao)(xiao)(xiao),抵(di)抗外界干擾(rao)的能力(li)(li)就小(xiao)(xiao)(xiao),在外界信號(hao)小(xiao)(xiao)(xiao)的情況下,易使(shi)(shi)閥(fa)芯(xin)產(chan)(chan)生振動(dong)。

綜上所述,根(gen)據實踐經驗筆者診斷(duan),在一般情(qing)況下(xia),閥芯(xin)(xin)的(de)振(zhen)(zhen)蕩(dang)對被測介質的(de)影響總是大于整(zheng)個調節(jie)閥振(zhen)(zhen)動對被測介質影響的(de),并且閥芯(xin)(xin)振(zhen)(zhen)蕩(dang)原因(yin)及(ji)預(yu)防措(cuo)施總要(yao)比整(zheng)個調節(jie)閥振(zhen)(zhen)蕩(dang)原因(yin)及(ji)預(yu)防措(cuo)施復雜。實踐中又可以看出,這兩(liang)種振(zhen)(zhen)動的(de)原因(yin)也(ye)不(bu)可能分得(de)那么清,有(you)時也(ye)是混雜交織在一起的(de)。

 
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