Каковы распространенные виды отказов автоматических шаровых кранов

Автоматические шаровые краны являются важнейшими компонентами управления в трубопроводах промышленной автоматизации. Однако, поскольку они представляют собой сложные системы, в которых переплетаются механическая, электрическая и гидродинамическая динамика, со временем они подвержены отказам. Понимание распространенных видов отказов автоматических шаровых кранов имеет решающее значение для быстрой диагностики, минимизации времени простоя и обеспечения непрерывности процесса.

1. Неисправности работы и позиционирования клапана
Этот тип неисправности обычно проявляется в том, что шарик клапана не может выполнить полный ход 90° или в отклонении точности позиционирования.
Невозможность полного открытия или закрытия (недоход)
Это одна из самых распространенных механических неисправностей.
Профессиональная диагностическая точка: Недостаточный крутящий момент привода. Часто это происходит из-за недооценки условий эксплуатации при выборе клапана, например, когда фактический максимальный перепад давления превышает номинальный крутящий момент привода. Особенно после того, как клапан был закрыт в течение длительного периода, момент отрыва значительно превышает рабочий момент, и привод может оказаться неспособным "запустить" шарик клапана. Загрязнение/затвердевание сред: высоковязкие среды или суспензии, содержащие кристаллы или частицы, затвердевают между седлом клапана и шаром, значительно увеличивая сопротивление трения.
Механическое связывание: шток или седло клапана могут застрять из-за посторонних веществ, чрезмерного износа или теплового расширения (в условиях высоких температур).
Отклонение или вибрация позиционирования (регулирующие клапаны)
Это часто наблюдается в автоматических шаровых кранах, используемых для регулирования, а не для простого переключения.
Профессиональные диагностические точки: отказ позиционера или нестабильное давление источника воздуха. Пневматическим приводам требуется стабильное и точное давление источника воздуха для точного позиционирования; электрические приводы могут страдать от искажения сигнала обратной связи из-за износа потенциометра или отказа платы управления.
Чрезмерная мертвая зона: мертвая зона, установленная в системе управления, слишком велика, что приводит к отсутствию реакции исполнительного механизма на небольшие изменения сигнала.

2. Нарушения герметизации и утечки
Утечка является наиболее серьезной неисправностью автоматических шаровых кранов, напрямую влияющей на эффективность процесса и экологическую безопасность. Утечку можно разделить на внутреннюю и внешнюю.
Внутренняя утечка (утечка из сиденья)
Это происходит, когда среда проходит через уплотнительную поверхность между шаром и седлом, даже когда клапан закрыт.
Профессиональные диагностические точки: Износ сидений: это основная причина. Высокие перепады давления, высокоскоростной поток жидкости или твердые частицы в среде изнашивают материалы седла клапана, такие как ПТФЭ и ПЭЭК.
Неполное закрытие: как упоминалось выше, недостаточный крутящий момент не позволяет шарику полностью прижаться к сиденью.
Эрозия среды: химическая коррозия или паровая кавитация повреждают уплотнительную поверхность.
Внешняя утечка (утечка в соединении штока или корпуса)
Это происходит, когда среда выходит снаружи корпуса клапана, обычно через набивку штока или фланцевое соединение. Профессиональные диагностические точки: Старение или разрушение упаковки: Длительная работа при высоких температурах и высоком давлении приводит к тому, что упаковка (например, графитовые и ПТФЭ-кольца) теряет эластичность или затвердевает.
Изогнутый или изношенный шток клапана: повторяющееся кручение и тяга повреждают поверхность штока клапана, не позволяя ему поддерживать эффективное уплотнение с набивкой.
Неплотно закрепленные соединения кузова. Утечка: фланцевые болты ослаблены или прокладки изношены.

3. Отказ исполнительного механизма и системы управления
Приводом является мозг и мышца автоматического шарового клапана. Его отказ напрямую приводит к потере функциональности автоматизации.
Отказ электропривода
Выгорание двигателя: наиболее распространенной причиной является недостаточный крутящий момент привода, что приводит к длительной остановке работы двигателя. Частый запуск и остановка также могут привести к перегреву двигателя.
Неисправность переключателя ограничения/крутящего момента: это не позволяет системе управления получать правильные сигналы «полного открытия» или «полного закрытия» или автоматически отключать питание в случае перегрузки. Неисправность коробки передач: шестерни изнашиваются или ломаются из-за удара или плохой смазки.
Отказ пневматического привода
Недостаточное или нестабильное давление воздуха: это приводит к недостаточной тяге или крутящему моменту привода. Отказ воздухообрабатывающего агрегата (FRL) является распространенной косвенной причиной.
Старение или повреждение уплотнений: Поврежденные уплотнения внутри поршня или хомута вызывают утечку газа, препятствуя эффективному преобразованию пневматического давления в механический крутящий момент.
Неисправность электромагнитного клапана или компонента управления воздухом: сгоревшая катушка электромагнитного клапана или застрявшая катушка препятствуют нормальному потоку воздуха.

4. Коррозия и разрушение материала
В суровых условиях, таких как химическая, морская и металлургическая промышленность, отказ материалов представляет собой долгосрочный эксплуатационный риск.
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC): Под комбинированным воздействием некоторых коррозионных сред (например, нержавеющей стали в хлоридсодержащей среде) и высоких напряжений происходит хрупкое растрескивание материала, что потенциально может привести к внезапной поломке корпуса или штока клапана. Кавитация/эрозионная коррозия: когда среда проходит через уменьшенную площадь порта на высокой скорости или клапан частично открыт, это вызывает двойное повреждение стенки корпуса клапана и седла клапана из-за механической эрозии и химической коррозии.