自力式調壓閥常見故障分析

西南油氣田公司輸氣管理處 重慶 401120

一、自力式調壓閥的作用

調壓,是將上游管線的輸氣壓力降至下游管線壓力并保持在規定的不隨上游壓力及流量變化的范圍內。調壓閥是專指用于流體介質輸送管道上的裝置。它具有閥門的特點,可以控制流體的通斷和節流；也具有自動控制元件的特點。它自身構成一個閉環控制系統,取自流體本身的壓力差作為操作能源或通過輔助驅動裝置及配套系統進行控制。調壓閥的基本功能是：在將系統壓力維持于某個可接受范圍內的同時,還必須滿足下游的流量要求。當流速較低時,調壓閥閥瓣靠近閥座,縮小通道以限制流量。當需求流量增加時,閥瓣遠離閥座,增加其打開程度,增大流量。在理想情況下,調壓閥應能夠在輸送所需流量的同時,提供恒定的下游壓力。

二、自力式調壓閥工作原理

自力式調壓閥雖然種類繁多,但究其工作原理,所有自力式調壓閥閥后調節的工作原理大致相同(如圖1所示)：閥前壓力P1經過閥芯、閥座節流后變為閥后壓力P2,P2經過管線(取壓管)輸入上膜室內作用在頂盤上,產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡,決定了閥芯、閥座的相對位置,控制閥后壓力。當P2增加時,P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加,此時,頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關向閥座的位置。這時,閥芯與閥座之間的流通面積減小,流動阻力變大,P2降低,直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力平衡為止,從而使P2降為設定值。同理,當P2降低時,P2作用在頂盤上的作用力也隨之降低,此時,頂盤上的作用力小于彈簧的反作用力,使閥芯離開閥座的位置,這時,閥芯與閥座之間的流通面積增加,流動阻力變小,P2增大,直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力平衡為止,從而使P2升為設定值。

圖1-1 調壓閥調壓原理圖

三、自力式調壓閥分類

自力式調壓閥驅動主閥皮膜移動的力來自于調壓閥內部,通常是依靠彈簧的彈力和管道內部壓力聯合作用,對皮膜的移動進行調節,從而實現調壓的功能。自力式調壓閥可細分為直接作用式調壓閥和間接作用式調壓閥。直接作用式調壓閥是根據皮膜感應到出口壓力發生改變,來控制開度的大小,從而實現調壓的目的；而間接作用式調壓閥在結構上增加了指揮器構件,當出口壓力變化時,通過指揮器動作,調控閥門移動的大小,實現壓力調節。指揮器主要起到將出口壓力的較小變化量轉化為更大的變化量的作用,使其能夠快速做出反映,從而增強它的靈敏性以及精確性。另外,按照氣體在閥筒內流動方式的不同,則可劃分成軸流式及曲流式調壓閥,根據指揮器對閥筒控制方式的差異,又劃分成負載型及卸載型調壓閥。

四、常見故障及處理措施

自力式調壓閥因主要用于低壓系統和用戶調壓系統,工作時動作較頻繁,因此故障率較高。綜合來看,主要是以下幾個方面的故障：

1.調壓閥無法開啟；主要表現在調壓閥在啟用時無動作,無開度顯示。解決辦法：首先應檢查上游閥是否開啟,上游來氣管路是否暢通,能否有持續的壓力供應；檢查指揮導壓管是否暢通,濾芯是否積存污過多,導壓管是否存在堵塞現象；排除以上兩種情況后,要考慮解體調壓閥和指揮器,對內部橡膠件進行檢查,是否存在裂紋和老化現象,最后將所有橡膠件進行整體更換來排除故障。

2.調壓閥在使用過程中,出口壓力不斷下降；主要表現在調壓閥出口壓力由穩定直線變成下降曲線,且不論如何壓緊指揮器調節螺釘,出口壓力依然不穩定。解決辦法：檢查流程是否正確,上游壓力是否足夠,排除因上游來氣不足造成壓力下降的現象；檢查實際供氣流量大小,是否因為實際流量超過了調壓閥設計流量,導致流通量不足,滿足不了下游用氣,導致下游管網壓力下降；檢查指揮器,是否因為過濾器進口處污物過多,導致堵塞,而使指揮器不能感受到真實的壓力值,未能指揮調壓閥動作等情況。

3.調壓閥在使用過程中,出口壓力不斷上升；主要表現在調壓閥正在使用時,或者用戶減量、或者停止用氣時,調節閥出口壓力不斷上升,旋松指揮器調節螺釘,卸掉指揮器載荷,依然控制不住壓力上升的情況。解決辦法：這種情況可能為主閥彈簧失效或卡死,造成主閥無法動作關閉；閥口密封墊損壞無法密封造成的,也可能是氣質較臟,長期沖刷造成閥座損壞,無法達成密封造成的。應先切換到備用支路,確保用戶正常生產后,對故障調壓閥進行解體檢查,確認故障真實原因后進行相應處置。

4.調壓閥在使用過程中震顫現象；主要表現在調壓閥在使用過程中頻繁動作,造成調壓閥的抖動。解決辦法：檢查調壓閥的實際流量是否偏小,檢查導壓管的連接位置是否正確,以及指揮器的彈簧是否過軟等,確認故障原因進行對應處置。

五、維護保養建議

通過對以上故障進行分析,而究其原因,主要為本體內的橡膠易損件老化破損；因氣質原因造成的設備部件堵塞；因工況原因造成設備內部密封件的沖刷破壞等原因造成調壓閥故障,因此建議：

1.設備投入使用后,應按照廠家提供的說明書要求,制定設備的周月季年保養計劃,并按計劃實施保養維護工作。

2.每半年拆卸、吹掃(清洗)、檢查引壓管路,更換損壞的濾網；確保引壓管路暢通、連接緊固無外漏,濾網完好、干凈、無堵塞。

3.每半年拆卸、清洗、檢查、保養指揮器。對損壞(老化)的零部件進行更換,膜片應完好無老化；確保調節彈簧無銹蝕、無裂紋、無殘缺等損傷；噴嘴無堵塞、擋板完好。

4.對于出口法蘭處流速長期超過設計的調節閥,每年應拆卸主閥保養。重點檢查節流元件的沖蝕情況。工作內容包括：主閥膜頭膜片、彈簧、閥芯(閥瓣、閥筒)、閥座、消聲器等。閥本體完好,無氣蝕,內壁無沖刷痕跡。

5.調壓閥的維護保養宜在每年入冬前完成,并檢查電伴熱系統。電伴熱系統加熱效果明顯,管道保溫和防凍措施有效。

6.定期開展調壓閥的動作、密封性、關斷性、穩定性能、噪聲等測試。