氣動調節閥振動原因及其處理|資料

氣動調節閥振動原因及其處理
邱宣振繆煜新

上海醫藥設計院上海200240

關鍵詞：氣動調節閥振動分析處理

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 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

有時被測介質的流速急劇增加，使調節閥前后差壓急劇變化，當超過閥的剛度時，閥的穩定性就變差，這也會引起整個調節閥產生嚴重振蕩。但這種振蕩不一定就是閥的開度小造成的。這種振動一般伴有刺耳的尖叫聲。調節閥的穩定性差，一旦有內部或外部不平衡力的干擾且超過了調節閥的剛度時，且調節閥自己又不具備消除這種干擾的能力，便產生了振蕩。此時需要增大調節閥的剛度，如將20~100KPa的彈簧，或增加其工作的穩定性，是有一定好處的。

調節閥安裝位置應遠離振動源，如不可避免，應采取預防措施。

這種整個調節閥振動，在還未達到共振的情況下，調節閥基本上還是能隨外給定信號而進行調節的。因為外給定信號對閥芯的相對位移，并不因整個調節閥的振動而改變或改變很小，其原因在于它們是一個整體。

調節閥兩端的截止閥猛開或猛關，會使急劇流動的波測介質產生強烈的反射沖波，反射波沖擊調節閥芯。當這個力大于膜片對閥芯向下的壓力時，會使閥芯上移，產生振動，尤其是在小信號情況下，由于預緊力較小，更易使閥芯產生顫動。

調節閥開度太小，使調節閥前后差壓太大，至使在節流口處流速增大，壓力迅速減小。若此時壓力下降到液體在該溫度下的飽和蒸氣壓時，可使液體產生氣化，形成閃蒸，生成氣泡、氣泡破裂時形成強大的壓力和沖擊波，產生氣錘，這個壓力一般可達幾十兆帕。氣錘沖擊閥芯，使閥芯形成蜂窩壯麻面并使閥芯振動。

一般閥芯振動原因大致如下：調節器輸出信號不穩定。快速的忽高忽低的變化，此時如閥門定位器靈敏度太高，則調節器輸出微小的變化或飄移，就會立即轉換成定位器輸出信號很大。致使閥振蕩。調節閥的磨擦力太小，如調節閥的填料裝得太少，或壓蓋沒擰緊，外界輸入信號有微小的變化或飄移，會立即傳遞給閥芯，使閥芯振動，并發出咯咯的響聲。相反，如調節閥的磨擦力太大，如填料裝得太多，壓蓋又擰得太緊，或填料函老化，干涸，則在小信號時動作不了，信號大時一經動作又產生又產生過頭的現象，會使調節閥產生遲滯性振蕩，振動曲線近似呈方形波。遇到這種情況，應當減小調節閥相應部分的阻尼來解決，如更換填料等。氣源波動使定位器輸出波動，或定位器活動部分銹蝕，不靈活，使輸入和輸出信號不對應，產生跳躍式振蕩。此時應開啟氣源減壓閥的清洗定位器，并向活動部分涂上潤滑油，以消除磨擦力。

由于調節閥本身的不平衡力作用的結果，使調節閥芯經常產生振蕩。零點彈簧頂緊力太小，抵抗外界干擾的能力就小，在外界信號小的情況下，易使閥芯產生振動。

綜上所述，根據實踐經驗筆者診斷，在一般情況下，閥芯的振蕩對被測介質的影響總是大于整個調節閥振動對被測介質影響的，并且閥芯振蕩原因及預防措施總要比整個調節閥振蕩原因及預防措施復雜。實踐中又可以看出，這兩種振動的原因也不可能分得那么清，有時也是混雜交織在一起的。