危急保安系统隔膜阀故障分析及防范措施

危急保安系统隔膜阀故障分析及防范措施

1 隔膜阀的结构及运行原理
汽轮机采用数字电液控制系统,其中液动隔膜阀(以下简称隔膜阀)是联系控制油保安油路与润滑油危急遮断油路的关键部件,当手动打闸或者主机超速、润滑油系统危急遮断油泄去时,隔膜阀上部油压随之泄去,阀杆迅速上移,使控制系统保安油与回油连通而泄压,自动主汽门及调节汽门快速关闭,机组停机。
隔膜阀为FISHER产品,由加拿大生产。其主要部件为阀头(上阀盖、膜片、下阀盖、弹簧托盘、弹簧)、阀杆、调整螺母和阀体。膜片的额定工作压力为0.69~0.75 MPa,膜片上部建立油压后,膜片向下运动,在克服弹簧弹力的同时推动阀杆下移,使阀门关闭;膜片上部失去压力时弹簧反弹带动阀杆上移,阀门迅速打开。
2 故障现象
(1)阀盖密封面泄漏。隔膜阀阀头由上、下阀盖及膜片用螺栓紧固组成,上阀盖与膜片之间的腔室内引入主机润滑油系统危急遮断油,此密封面自机组投产后持续发生泄漏,多次处理效果不佳。
(2)膜片破裂造成油压消失,隔膜阀打开。隔膜阀膜片破裂,润滑油流至高温管道,只得停机更换新膜片。事后检查发现膜片与弹簧托盘接触的部位有一个直径3 mm的穿孔。
3 原因分析
(1)调整油压的调整门(用于泄压)为针型阀,由于受震动等因素的影响,运行中会逐渐关闭,导致油压缓慢上升,如调整不及时,就使膜片在0.80~0.85 MPa超压下运行,加速了膜片的损坏。另外主机在做超速试验时,转数升至3 300 r/min左右,由于调整不及时,隔膜阀油压曾经升高到0.9 MPa,造成短时超压。
(2) 上下阀盖密封面设计宽度偏小。检查发现,泄漏膜片的有效密封宽度(挤压变形部分)整体小于5 mm,最窄处仅2 mm。
(3) 上下阀盖板材厚度仅5 mm,按上阀盖有效直径240 mm、油压0.8 MPa计算,承受压力约为36 170 N,阀盖板材受力变形,上下阀盖的密封平面产生内张口,使密封面进一步变窄,泄漏加剧。
(4)膜片安装工艺不合理。检修人员不熟悉隔膜阀的结构原理,在安装新膜片时,未采取松开调整螺母使弹簧失去作用力的措施,而是在隔膜阀打开的状态下进行。由于弹簧托盘处于高位,膜片与上阀盖接触,却与下阀盖存在20 mm的间隙。为了让三者紧固在一起,必须用长杆螺栓强行连接(目的是克服弹簧的弹力),此时膜片的螺栓孔受到拉扯变形,容易导致损伤,并且其螺栓孔的位置相对于阀盖的螺栓孔向内侧偏移并变为椭圆,密封面变窄,密封效果变差。
(5) 膜片的胶质部分存在气泡,内部有分层现象,而检修人员在更换前检查不细,未能及时发现,安装后遗留下故障隐患。
(6)膜片意外损伤。存放、安装过程中未妥善保护膜片,膜片接触腐蚀性液体或者与工具、零部件(比如弹簧托盘存在凸起的边角)的尖锐部分碰撞、挤压,损伤、划伤膜片表面,未能及时处理,造成泄漏隐患。
4 防范措施
(1) 杜绝膜片超压运行。运行人员应加强监视,发现油压超标应立即通知检修人员校验压力表。在 确认油压升高后,应缓慢旋关调整门,将压力稳定在额定范围内。特别要注意在机组升速以及主机超速试验中,派专人负责就地监视油压并及时调整。
(2)改造上下阀盖。经过论证和实验,在保持控制油系统保安油压不变和不影响隔膜阀特性的情况下,模仿原零件设计形式新加工阀盖,将厚度增加到10 mm,密封面宽度向内扩展增加到10 mm。此项措施分别于2003,2004年在1,2号机上实施,效果良好,至今未发生泄漏。
(3)完善膜片安装工艺。更换膜片前,首先测量、记录调整螺母的外露尺寸,将其向下旋出,使弹簧自由、弹簧托盘处于最低位置。此刻安装膜片,不再有间隙存在,可以对称均匀地紧固螺栓。安装完毕后,将调整螺母向上旋进至原来位置。
(4)仔细验货,杜绝使用不合格产品。膜片要妥善保管存放;安装过程中要注意不使膜片受到碰撞、划伤;注意检查上阀盖、弹簧托盘,消除毛刺,保持接触部位光滑。通过上述处理后,隔膜阀运行良好,确保了主设备的长期安全运行。

 

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隔膜阀流量特性的选择

隔膜阀流量特性的选择

气动隔膜阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与位移(阀门的相对开度)间的关系,理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种,特性曲线和阀芯形状。常用的理想流量特性只有直线、等百分比(对数)、快开三种。抛物线流量特性介于直线和等百分比之间,一般可用等百分比特性来代替,而快开特性主要用于二位调节及程序控制中,因此气动隔膜阀特性的选择实际上是直线和等百分比流量特性的选择。 

衬胶隔膜阀、衬氟隔膜阀流量特性的选择可以通过理论计算,但所用的方法和方程都很复杂。目前多采用经验准则,具体从下几方面考虑:①从调节系统的调节质量分析并选择;②从工艺配管情况考虑;③从负荷变化情况分析。
选择好隔膜阀的流量特性,就可以根据其流量特性确定阀门阀芯的形状和结构,但对于像隔膜阀、蝶阀等,由于它们的结构特点,不可能用改变阀芯的曲面形状来达到所需要的流量特性,这时,可通过改变所配阀门定位器的反馈凸轮外形来实现。

英标隔膜阀口径的选择和确定主要依据阀的流通能力即Cv。在各种工程的仪表设计和选型时,都要对隔膜阀进行Cv计算,并提供隔膜阀设计说明书。从隔膜阀的Cv计算到阀的口径确定,一般需经以下步骤:
1)计算流量的确定。现有的生产能力、设备负荷及介质的状况,决定计算流量的Qmax和Qmin.
2)阀前后压差的确定。根据已选择的阀流量特性及系统特点选定S(阻力系数),再确定计算压差。
3)计算Cv。根据所调节的介质选择合适的计算公式和图表,求得Cmax和Cmin.
4)选用Cv。根据Cmax,在所选择的产品标准系列中选取>Cmax且与其最接近的一级C.
5)隔膜阀开度验算。一般要求最大计算流量时的开度≯90%,最小计算流量时的开度≮10%。
6)隔膜阀实际可调比的验算。一般要求实际可调比≮10。
7)阀座直径和公称直径的确定。验证合适后,根据C确定。

隔膜阀的选择是非常细致的工作,不仅要有扎实的专业理论知识,还要有丰富实践经验。选择得好不仅有利于调节控制回路PID参数的整定,使被调参数得到较好地控制效果,也使隔膜阀的使用寿命大大增长。隔膜阀的选择要因地制宜,并非一成不变,要在实践的过程中不断总结和创新,特别随着机电一体化技术、计算机和数字信息技术的应用,隔膜阀的结构功能变得更好、更全面,为选择隔膜阀提供了极大的方便。

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隔膜阀类型的选择

隔膜阀类型的选择

阀体类型选择
阀体的选择是隔膜阀选择中最重要的环节。隔膜阀阀体种类很多,常用的有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等10种。在选择阀门之前,要对控制过程的介质、工艺条件和参数进行细心的分析,收集足够的数据,了解系统对隔膜阀的要求,根据所收集的数据来确定所要使用的阀门类型。在具体选择时,可从以下几方面考虑:
(1)阀芯形状结构主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。
(2)耐磨损性当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时,阀芯、阀座接合面每一次关闭都会受到严重摩擦。因此阀门的流路要光滑,阀的内部材料要坚硬。
(3)耐腐蚀由于介质具有腐蚀性,在能满足调节功能的情况下,尽量选择结构简单阀门。
(4)介质的温度、压力当介质的温度、压力高且变化大时,应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门。
(5)防止闪蒸和空化闪蒸和空化只产生在液体介质。在实际生产过程中,闪蒸和空化不仅影响流量系数的计算,还会形成振动和噪声,使阀门的使用寿命变短,因此在选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。 

执行机构不论是何种类型,其输出力都是用于克服负荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有关力的作用)。因此,为了使隔膜泵正常工作,配用的执行机构要能产生足够的输出力来克服各种阻力,保证高度密封和阀门的开启。对于双作用的气动、液动、电动执行机构,一般都没有复位弹簧。作用力的大小与它的运行方向无关,因此,选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力和电机的转动力矩。对于单作用的气动执行机构,输出力与阀门的开度有关,隔膜阀上的出现的力也将影响运动特性,因此要求在整个隔膜阀的开度范围建立力平衡。
对执行机构输出力确定后,根据工艺使用环境要求,选择相应的执行机构。对于现场有防爆要求时,应选用气动执行机构,且接线盒为防爆型,不能选择电动执行机构。如果没有防爆要求,则气动、电动执行机构都可选用,但从节能方面考虑,应尽量选用电动执行机构。对于液动执行机构,其使用不如气动、电动执行机构广泛,但具有调节精度高、动作速度快和平稳的特点,因此,在某些情况下,为了达到较好调节效果,必须选用液动执行机构,如发电厂透明机的速度调节、炼油厂的催化装置反应器的温度调节控制等。

作用方式选择
直流式衬胶隔膜阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有,其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型),通过这四种组合形成的隔膜阀作用方式有气开和气关两种。对于隔膜阀作用方式的选择,主要从三方面考虑:a)工艺生产安全;b)介质的特性;c)保证产品质量,经济损失最小。

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防腐衬里材料简介

防腐衬里材料简介

news聚四氟乙烯 PTFE(F4)
使用介质:强酸、强碱、强氧化剂等:使用温度:–200~180℃
特点:具有优异的化学稳定性,有很高的耐热性,耐寒性:摩擦系数很低,是极好的自润滑材料,但机械性能较低,流动性差,热膨胀大。 

聚全氟乙丙稀 FEP(F46)
适用介质:任何有机溶剂或试剂,稀或浓无机酸、碱、酮、芳烃、氯化 等:
使用温度:-85~150℃ 特点:力学 、电性能和化学稳定性基本与F4相同,但突出优点是动击韧性高,有极好的耐候性和辐射性。

聚散据乙烯 PCTEF(F3)
适用介质:各种有机溶剂,无机腐蚀夜(氧化性酸类):
使用温度:-195~120℃
特点:耐热性烃、电性能和化学稳定性仅次于F4 机械强度、 糯动性能、硬度比F4好些。

聚偏氟乙烯 PVDF(F2)
适用介质:耐大多数化学药品和溶剂:
使用温度:-70~100℃
特点:拉伸强度与压缩强度比F4好,耐弯折 、耐候 、耐辐射,耐光和老化等,最大特点是韧性好,易成型。

聚丙烯 RPP
适用介质:无机盐类的水溶液,无机酸类 、碱类的熄火弄溶液:
使用温度:-14~80℃:
特点:最轻的塑料之一,其屈服、拉伸和压缩强度、硬度均优于低压聚乙烯,有很突出的刚性,耐热性好,易成型,优廉,改好后动击性、流动性、弯曲弹性模数提高。

聚烯烃 PO
使用介质:各种浓度的酸碱盐及某些有机溶剂:
使用温度:-58~80℃:
特点:是目前世界上最理想的防腐材料,已广泛用于旋转成型的大型设备和管道件内衬。

聚氟乙烯(硬质) PCV
适用介质:耐水、浓碱、非氧化性酸、链烃 、油和臭氧等。
使用温度:0-~55℃:
特点:机械强度较高,化学稳定性及介电性能优良,耐油性和抗老性也教好,易熔接及粘合,价格较低。各类衬里管道阀门其同公称通经的壳体和链接尺寸都相同,但其衬里材料根据不同介质,可采用以下不同衬里材料。改性聚烯烃PO、聚丙烯RPP、聚全氟乙丙稀F46、聚四氟乙烯F3、聚三氟乙烯F3、聚偏氟乙烯F2。

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无菌流程设备中隔膜阀与波纹管阀比较

无菌流程设备中隔膜阀与波纹管阀比较

无菌生产流程中,最常用的截止阀是隔膜式截止阀,通常简称为隔膜阀。之所以在无菌生产流程中采用隔膜阀,一是因为它的结构简单,二是其价格便宜,这使得它到目前为止还几乎没有“竞争对手”。唯一可以与隔膜阀竞争的是所谓的波纹管截止阀,即通常所说的波纹管阀。这种波纹管截止阀由于其价格太高,尽管有着比隔膜阀更好的技术上的优势,但是仍很难与隔膜阀进行抗衡,如本文所介绍的那样。 

PTFE波纹管
在无菌流程工业领域中“波纹管阀与隔膜阀之间的竞争”由来已久。长期以来,隔膜阀以其结构简单,价格低廉和清洁消毒方便而占据了优势。与隔膜阀相比,波纹管阀在市场上的品种规格太少。今天,Tuchenhagen生产的Vesta波纹管阀正是填补了这一空白,本文通过对隔膜阀与波纹管阀的比较,对两种阀的优缺点更加一目了然。

清空性能
当需要在水平管道中使用隔膜阀时,必须保证按照隔膜阀生产厂家规定的角度在水平管道中安装隔膜阀,否则在流程设备运行中,隔膜阀的清空会遇到一些问题,不能完全排出阀体中的介质。但是,不同的隔膜阀类型、不同厂家生产的隔膜阀、不同公称流量的隔膜阀的安装倾斜角度是不同的,又往往给无菌流程设备的设计制造带来了很大的麻烦。在T型结构的隔膜阀中,这一清空阀体的问题表现得更加明显。
与隔膜阀相比,Vesta波纹管阀则不会出现这样的问题,无论Vesta波纹管阀的阀体是何种结构形式,在流程设备空载运行时都不会出现“死角”,从而保证严密地隔断管道。而且,它可按照不同的安装方式安装在无菌流程设备的管道系统中。
在医药制造业中,无菌流程设备由许多水平管道和垂直管道组成,在制药设备的设计中,由于管道位置和技术方面的原因,必须在特定的位置安装使用这种波纹管阀。例如,如果在垂直的管道中安装了隔膜阀,则须在同一水平面内经一个90°弯管的连接。而T型结构的隔膜阀的生产成本又很高,与不同阀体结构外形的隔膜阀相比,波纹管阀则在体积和外形上,与管道的连接安装更具优势。由于两类截止阀的结构类型不同,因此,在无菌流程设备设计的初期,就应选择好各个部位应选用哪种类型的截止阀。
在医药、食品和生物技术领域中的输出设备有着大量的需要消毒的阀类。而大型的阀类,例如Stericom系列的,在这种需要消毒的场合下几乎没有用武之地。因为,在这些流程设备中,要求输送的介质量越来越少,对于较少的流量,人们几乎无一例外地选择了隔膜阀。而新的波纹管阀有着较小的体积,可以与不同的管道直径配用,在这方面比隔膜阀更具优势。

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隔膜阀的安装维护与故障消除

隔膜阀的安装维护与故障消除

安装与维护
1.安装前应仔细核对管路的运行条件是否与本阀规定的适用范围相符,并应清洗内腔,以防污物卡阻或损伤密封部件。
2.橡胶衬里层合橡胶隔膜表面切勿涂刷油脂类物品,以防橡胶溶胀,影响阀门使用寿命。
3.安装时不得将线索系结在手轮或阀杆上起吊阀门。
4.手动操作阀门时,不得借助于辅助杠杠,以防扭力过大而损伤驱动部件或密封部位。
5.阀门应存放在干燥通风的室内,严禁堆放,库存阀门的两端通道必须封口,且启闭件应处于微开启状态。

 

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隔膜阀主要特点及分类

隔膜阀主要特点及分类

主要特点
隔膜阀是一特殊形式的截断阀,它与其他阀相比具有以下特点:
1.弹性密封的开闭件,确保没有内漏;
2.流线型的流道,使得压力损失小;
3.没有填料,因此没有外漏;
4.阀体与盖被中间隔膜隔开,使得隔膜上方的阀盖,阀杆等零件不受介质侵蚀;
5.隔膜可更换,维护费用低;
6.衬里材料的多样性,可适用于各种介质,并具有良好的耐腐蚀性。
隔膜阀的主要优点是其操纵机构与介质通路隔开,不但保证了工作介质的纯净,同时也防止管路中介质冲击操纵机构工作部件的可能性。此外,阀杆处不需要采用任何形式的单独密封,除非在控制有害介质中作为安全设施使用。隔膜阀中,由于工作介质接触的仅仅是隔膜和阀体,二者均可以采用多种不同的材料,因此该阀能理想地控制多种工作介质,尤其适合带有化学腐蚀性或悬浮颗粒地介质。 

分类
隔膜阀按结构形式可分为:屋式、直流式、截止式、直通式、闸板式和直角式六种;连接形式通常为法兰连接;按驱动方式可分为手动、电动和气动三种,其中气动驱动又分为常开式、常闭式和往复式三种。

 

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隔膜阀的定义及原理

隔膜阀的定义及原理

隔膜阀是一种特殊形式的截断阀,其启闭件是一块用软质材料制成的隔膜,它将阀体内腔与阀盖内腔隔开。隔膜阀实际上不过是“钳夹”的阀,一个弹性的,可扰的膜片,用螺栓连接在压缩件上,压缩件是由阀杆所操作而上下移动,当压缩件上升,膜片就高举,而造成通路,当压缩件下降,膜片就压在阀体堰上(假使为堰式阀)或压在轮廓的底部(假使为直通式),隔膜阀适用于开关及节流之用。 英标隔膜阀地工作温度通常受隔膜和阀体衬里所使用材料地限制,它的工作温度范围大约为-50~175度。隔膜阀结构简单,只由阀体、隔膜和阀盖组合件三个主要部件构成。该阀易于快速拆卸和维修,更换隔膜可以在现场及短时间内完成。操纵机构和介质通路隔开使隔膜阀不仅适用于食品和医药卫生工业生产,而且也适用于一些难以输送的和危险的介质。更多种人造合成橡胶和工程塑料的应用,以及更广泛地选择阀体衬里材料,使隔膜阀在现代工业的各个领域都得到广泛的应用。 国标衬胶、衬氟隔膜阀本身结构设计的原因特适合于超纯介质或污染严重,十分粘稠的液体、气体、腐蚀性或惰性介质。与控制设备相结合时,国标衬胶、衬氟隔膜阀更能取代其它传统控制系统,尤其是适用于固体和易污染的惰性介质。产品主要应用于生物制药、食品、行业; 以及电力、化工、电镀、等行业的工业水处理中, 还被应用于半导体晶圆的生产中,隔膜阀是特别适用于运送有腐蚀性,有粘性的流体,例如泥浆、食品、药品、织维性粘合液等,因管线中,隔膜阀的操作机构,是不暴露在运送流体中,故不具污染性,也不需要填料,阀杆填料部也不可能会泄漏。 英标衬胶、衬氟隔膜阀的原理是阀体内的反调节,当入口处压力加大时,自动减小通径,减少流量的变化,反之亦然。如果反接,这套调节系统就不起作用。而且起调节作用的阀片,是有方向性的,反向的压力甚至可以减少甚至封闭流量。 既然安装隔膜阀是为了更好的供暖,就不存在反装的问题。如果是反装,就是人为的错误,当然就会纠正。工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙(即开度),改变流体流经阀门的流通阻力,达到调节流量的目的。隔膜阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件,对不可压缩流体,由流量方程式可得。 Kv为直流式衬胶隔膜阀的阀门系数。它的定义是:当直流式衬胶隔膜阀前后差压为1bar(约1kgf/cm2)时,流经隔膜阀的流量值(m3/h)。直流式衬胶隔膜阀全开时的阀门系数相当于普通阀门的流通能力。如果平衡阀开度不变,则阀门系数Kv不变,也就是说阀门系数Kv由开度而定。通过实测获得不同开度下的阀门系数,隔膜阀就可做为定量调节流量的节流元件。 在管网隔膜调试时,用软管将被调试的隔膜阀的测压小阀与专用智能仪表连接,仪表可显示出流经阀门的流量值(及压降值),经与仪表人机对话,向仪表输入该隔膜阀处要求的流量值后,仪表通过计算、分析、得出管路系统达到水力平衡时该阀门的开度值。 隔膜阀属于调节阀范畴,内螺纹隔膜阀的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙,改变流体流经阀门的流通阻力,达到调节流量的目的。 1.不应随意变动隔膜阀开度管网系统安装完毕,并具备测试条件后,使用专用智能仪表对全部隔膜阀进行调试整定,并将各阀门开度锁定,使管网实现水力工况平衡。在管网系统正常运行过程中,不应随意变动隔膜阀的开度,特别是不应变动开度锁定装置。 2.不必再安装截止阀,在检修某一环路时,可将该环路上的隔膜阀关闭,此时隔膜阀起到截止阀截断水流的作用,检修完毕后再回复到原来锁定的位置。因此安装了隔膜阀,就不必再安装截止阀。 3.系统增设(或取消)环路时应重新调试整定在管网系统中增设(或取消)环路时,除应增加(或关闭)相应的隔膜阀之外,原则上所有新设的隔膜阀及原有系统环路中的隔膜阀均应重新调试整定(原环路中支管隔膜阀不必重新调整)。在空调及采暖系统中,作为输配能量的水循环系统的水力平衡是非常重要的。

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