气动控制阀常见故障分析和解决办法知识分享

WHY-Q系列气动控制阀常见故障分析和解决办法知识分享

企业运用自动化控制代替人工操作，能有效的提高系统运行的安全性、稳定性和精确性。

一个完整的PLC控制系统是比较复杂的，工程师需要掌握各种不同的技能，以保障系统的正常运行。

在自动控制系统中，当气动控制阀出现故障时，我们应该如何快速排查故障，并找到对应的解决办法。

由于不同厂家内部结构有差异，特别是XCC-BA系列定位器，出现故障时建议联系原厂家指导处理。本文是以科威WHY-Q系列气动波纹管控制阀为例，仅供参考学习。

一、自动控制基本概念和工作原理

需要深入透彻的分析故障，一定要对它的控制概念和工作原理有基本的了解，以后遇到问题时，才能快速定位故障，并针对性解决。

1、自动控制概念所指的范围很广：

被控介质可以是蒸汽、水、空气、电流、油。

被控条件可以是温度、压力、湿度、液位或流量。

被控设备可以是阀、节流阀、泵或风机。

科威执行器通常按照驱动能源划分为：电动、气动、电气。

测量元件可以是：

控温度时配置：温度感应器+温度控制器

控压力时配置：压力变送器+压力控制器

控液位时配置：液位感应器+液位控制器

还有湿度感应器或流量感应器等。

测量的关键是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制，简称PID控制。

2、控制系统基本组成和工作原理

本文举例是以控制阀作为被控设备，温度作为被控条件，温度感应器作为测量元件，气动执行器作为被控元件构成。

如下图

工作原理：

1）、测量元件（感应器/PT100）将测量到的实际温度值传递至控制器。

2）、控制器接受来自感应器的信号，并与设定点的期望温度相比较，温差的大小决定了调节变量。控制器根据调节变量，输出4~20m信号到控制阀定位器。

3)、XCC-BA系列定位器再向气动执行器发出命令，WHY-Q系列气动头内的多弹簧和橡胶膜片，通过收缩和扩张，带动阀杆上下动作，决定阀瓣和阀座的流通面积，从而达到比例调节流量的作用。

如下剖面图

应用举例：

把常温20℃的冷水，通过换热器加热升温至120℃并恒温。

在升温阶段，温度感应器测量到实际温度值100℃，把信号传递至温度控制器。

由于控制器设定期望值是120℃，通过实际值与期望值相比较,发现温差并未达到期望值，输出较强的4~20m信号到控制阀定位器。

当实际温度与目标温度快接近时，输出的信号则相应变弱。当升温结束，在恒温阶段时，控制阀连续比例微调节。

如下图：

4~20mA信号与阀门行程开度相对应，从而控制阀门蒸汽流量的大小。

4~20mA信号与阀门相对开度：

二、WHY-Q系列气动控制阀安装和注意事项

1、WHY-Q系列控制阀前建议安装100目过滤器抵挡杂质。特别是新焊管道，需吹扫或清理干净杂质。

如下标准布置图

2、XCC-BA系列定位器属于精密仪器，压缩空气须做好除水除油除杂质后，方可接入定位器。

进汽前端配有空气过滤和调压阀，需把气源压力调到0.25~0.3MPa为佳。

压力不足会导致阀门开启缓慢或无法100%全开。压力若超过O.3MPa以上，则容易损坏定位器和气动头。

3、WHY-Q系列控制阀不管是控温或控压，都是通过电流4~20mA作为控制信号，来驱动定位器工作。

因此，上游输出端无论是PLC控制系统、还是单独的控制器、或者是手动信号发生器，都需要输出与之相匹配的、正确的4~20mA信号。

才能接入定位器接线盘，并且根据接线盘各端子正确接线。

4、WHY-Q系列控制阀出厂时行程零点已调整好并锁紧，不要随意去调动行程螺母，否则将会影响控制阀不能正常使用。

若运输中有激烈碰撞，零点才有可能会产生微小偏移。

一般只需要调整一下零点螺母，如偏差过大才需要进行行程整定。

较对方法如下：

输入4mA信号，刻度尺指示在“全关”位置。

输入20mA信号，刻度尺指示在“全开”位置。

输出压力表显示压力，会根据不同的输入信号值，在0~0.3MPa内动态变化。阀门只要能全关或全开即可正常使用。

在控制阀正式调试使用前，请确保上述4步基本工作已做好。

三、WHY-Q系列气动控制阀常见故障和解决办法

1、如何检测4~20mA信号是否正确

定位器阻抗为250欧姆，因此要求4-20mA控制信号，须满足可接负载大于250欧姆负载。

如果控制信号可接负载低于250欧姆，则会引起供给控制阀无法正常工作，即阀门无法全部开启，也会造成控制器过载烧毁控制器。

信号检测方法：

当确认控制信号及气源压力均无误后，请按照图示的接线方式接好。

如下接线图

万用表请用DCA20OmA电流档与控制信号，串联接入定位器控制信号接入端，并将控制信号值设定为20mA。

如果此时电流表显示的电流值，也是20mA则可正常控制。

如果万用表显示电流值远低于20mA，则表明控制信号不满足定位器要求，驱动不了定位器正常工作。

2、控制阀XCC-BA系列定位器零点漂移的调整方法

由于运输、使用过程中产生震动或受其它因素影响，气动控制阀可能会出现零点漂移的现象。

如何判断零点是否漂移？

故障表现：

当输入4mA信号时，阀门未能关闭。又或者输入20mA信号时，阀门不能100%全部开启。此时，需要重新调整零点。

如何正确调节零点呢？

确认气源压力在0.3MPa后，如果出现定位器输入信号为4mA时，阀门未能完全关闭，则表明零点过高。

以此为例具体调节方法如下：

打开定位器盖子，请缓慢逆时针转动零点调整螺栓小齿轮A，缓慢微调，让指针B 往刻度C 的“-”向移动一点点。

如果出现定位器输入信号为20mA时，阀门未能完全开启，则表明零点偏低，调节方法则相反。

如下图：

使其同时满足如下条件：

1）给4mA信号时，压力表D显示为0，阀门关闭。

2）给4.5~4.7mA 信号时，压力表D 指针开始摆动。

3）给12mA信号时，阀门开度为50%。

4）给20mA信号时，压力表D显示为0.3MPa，阀门100%全开。

观察阀门开度，请看阀杆上指针处于刻度尺上的位置。

如下图：

3、控制阀XCC-BA系列定位器故障排除说明

当定位器出现异常时，请依照此说明由易到难进行排除。定位器是属于精密仪器，建议在原厂家指导下操作。

第一步操作

故障表现：

当定位器出现接通压缩空气后，阀门直接全开或全关。

阀门全开故障时，定位器上的压力表G的压力值，直接与定位器前调压表压力值0.3MPa一样，改变4~20mA输入信号值，控制阀依然为全开状态。

处理方法：

请先用手轻轻左右拨动下图示”1”处的拨块。

正常情况下在没有控制信号时，拨动”1”处的拨块，阀门会执行开关动作，看看是否能复位。

如果阀门能全开或全关，也能判断阀杆上下活动正常。

如下图红框位置

如果拨动拨块数次后，阀门可以正常开启及关闭，则表明故障排除可正常使用。如果故障依然没有解决，请执行下述的第二步操作。

第二步操作

当执行完第一步操作，依然无法排除故障时。

请先将压缩空气断开后，用十字螺丝刀拆下”D”处的小十字螺丝，然后拧出”C”处的一字螺丝。

如下图红框部位

然后用XCC-BA系列定位器盖子里边，用透明胶粘着的一根细钢丝，通一下轴向的阻尼孔。

如下图

确认通好此小孔后，将此一字螺丝装回”C”处，并将十字螺丝”D”锁回。

重新接回压缩空气，用手轻轻左右拨动”1”处的拨块，看定位器能否正常工作。

如果此时阀门，已经可以通过拨块“1”的左右拨动，可正常开启及关闭则故障排除。

请特别注意下图中红色标志的”M”处一字螺丝，千万不要去动，否则会造成极大的麻烦。

如下图红圈处不要动

如果进行了上述两步操作，依然没有解除故障，请依下述执行第三步操作。

第三步操作

进行了第一及第二步操作后，依然无法解除故障。

此时请先将给定位器前端的压缩空气断开，用十字螺丝刀拆下图中”A”处放大器的4颗螺丝。

在取出放大器时，请注意保护好”B”处的弹簧。

如下图红圈处

也要注意保护好，放大器背面的下图中”2”处的5个黑色密封垫。

如下图

然后稍微松开下图中”4”处的4个十字螺丝，松开即可，不用完全松完。

然后用手左右推动”3”处的推杆，使推杆可以左右移动后，将”4”处的4颗十字螺丝重新锁紧。

如下图

如果松开”4”处的4颗螺丝后，依然无法推动”3”处推杆时，请将螺丝全部松开，将放大器拆开成下图所示的3大组件。

请注意拆这三部分时，注意不可大力撕扯”6”处的膜片。

如下图

然后用干净的气源，清理干净三大件的内腔和”5”处两个孔内的水份等杂质。

清理干净后将放大器组件，重新装回并锁紧4个十字螺丝。锁紧螺丝时请注意调整一下位置，保证推杆可以左右推动即可。

重新将放大器组件装回定位器内的原位置，并将”B”处的弹簧装回。锁紧固定放大器的4颗十字螺丝后，将压缩空气接回。

如果此时阀门已经可以通过拨块”1”的左右拨动，可正常开启及关闭则故障排除。

如果经过上述三步依然无法处理，可以考虑把定位器返厂检测或直接更换新的。

值得提醒的是，进行了上述操作使控制阀能正常控制后，有可能会出现零点漂移的现象，需要重新调整零点即可。

XCC-BA系列定位器出现故障，导致定位无法正常控制阀门启闭，大部分原因是给定位器供气的压缩空气中，有水分或杂质进入所致。

建议在压缩空气管路前端，加装专门的压缩空气滤清器，将压缩空气中的水份、油份、杂质过滤干净后，再供给控制阀。

4、WZM系列气动执行机构故障

气动头内部主要部件是多弹簧和橡胶膜片。橡胶膜片是易损件，正常寿命3~5年。

如果膜片破损，可以明显看到气体，从气动头顶部的排汽孔泄漏，此时只需要更换新膜片即可。

若短时间内膜片经常破损，一方面需更换更耐用的膜片，另一方面需要注意气源不要超压使用。

如下图

5、阀体部位故障

1)、阀杆上下活动反应迟缓，或被卡住。

故障表现：

阀门开启缓慢，或者不能全开或全关。在确认过气源压力、行程零点、XCC-BA系列定位器、WZM系列气动执行机构均无故障。

一般这种情况多数发生在阀杆外密封是采用填料式，由于填料与阀杆有摩擦阻力，如果阀杆不够光洁或有磨损，都会导致阀杆上下活动不顺畅。

由于这是结构不完善带来的故障，建议选择用波纹管外密封的控制阀，例如维远的控制阀，都是采用波纹管作为外密封。

波纹管对比填料式的优势是：

零泄漏零维护。阀杆无填料的摩擦阻力，动作反应更灵敏，控制稳定精度高、无滞后现象。

如下图

2）、阀瓣和阀座磨损严重

故障表现：

阀瓣和阀座若磨损严重，当控制超温后，阀门需要执行关小或完全切断时，由于主阀关紧贴合不到位。一旦有泄漏，控制精度不准，偏差大。

由于这是结构不完善带来的故障，建议选择用内密封面更优势的产品，例如维远的控制阀有三大优势，可以更好确保内密封面寿命长久。

优势1、

科威阀瓣和阀座均堆焊耐冲蚀、耐磨损、高硬度的司太立硬质合金，并抛光研磨成镜面，确保内密封寿命长。

优势2、

科威采用冷压嵌入的独立阀座，接触面可以高精度加工，像镜子的表面一样光洁平整，确保接触面高度配合。

如下图

而普通阀门，是从阀体加工一个台阶称作阀座，不方便做精加工，粗糙的密封面，寿命很短就内漏。

优势3、

科威控制阀采用曲面分流阀瓣，完全切断时采用平面密封。当高速蒸汽流经节流口时，蒸汽会沿着曲面的切线方向流动，而不是直接冲蚀密封面，更好的保护了密封面寿命长。

如下图

普通阀门一般采用锥面密封，无法避免这种节流时严重的冲蚀和汽蚀的破坏。