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阀门知识

气动偏心半球阀的故障问题解决方法

2020-07-20

气动偏心半球阀的故障问题

气动偏心半球阀是由两台气缸串联驱动球阀开关的常见阀门,大多安装在水力管网上。气动偏心半球阀的优点有:开关迅速方便、流图阻力小、可靠的阀座密封、使用寿命长,产品设计独特,阀体与气缸及控制回路集成于一体,能够替代繁重体力操作的手动球阀,因而得到广泛的应用。缺点是控制系统相对复杂,气源介质的洁净度要求较高,故障时难以排除。

气动偏心半球阀的结构及传动原理气动偏心半球阀结构图

(1)气动偏心半球阀结构如图1所示:气动偏心半球阀主要结构由阀体、阀芯、气缸和阀芯驱动轴四部分组成。

(2)气动偏心半球阀传动结构如图2所示:气动偏心半球阀传动结构由气缸(2个)、齿轮和驱动轴三部分组成。通过二图不难看出,气动球阀传动原理为气动球阀阀体是由旋塞阀转变而来的,它的球芯由气缸直线运动转变为驱动齿轮及轴的旋转运动。驱动轴带动阀芯旋转,当球阀芯旋转到90°时阀门处于紧闭状态。

(3)气压传动原理如图3所示。根据图2和图3可知,气动球阀气压控制原理如下:高压氮气(气源)P经过过滤器1过滤后进入减压阀2,减压阀2将压力调整为额定压力的气体输送到油雾器3变成油、气混合气体。油、气混合气体通过换向阀4进入气缸5和6后,油、气混合体压力能使气缸做往复直线运动转换为机械能。气缸输出的直线运动使得气缸活塞杆(齿条)输出推力驱动齿轮3带动阀芯驱动轴4旋转,从而实现气动偏心半球阀的启闭。其中,换向阀4控制气动偏心半球阀的开、关。如图3所示,换向阀a端线圈得电,换向阀左位工作,气缸5和6活塞杆缩回,气动偏心半球阀关闭。若换向阀b端线圈得电,换向阀右位工作,气缸5和6活塞杆伸出,气动偏心半球阀打开。

气动偏心半球阀的故障分析

根据上述气动偏心半球阀传动结构及气动原理对DN450偏心半球阀开启困难(甚至无法打开)原因分析如下:

(1)气缸输出推力F不变的情况下,如果半球阀阀芯与阀体配合面摩擦力f增大至f>F时直接导致球阀无法打开。

(2)在半球阀阀芯与阀体配合面摩擦力f不变的情况下,如果气缸输出推力F降低或消失致使F<f或F接近于零,同样会导致半球阀无法打开。具体原因进一步分析如下:

①气缸内泄:如果气缸内部活塞密封圈损坏或缸体内壁发生损坏均会造成气缸工作时有杆腔与无杆腔相互泄漏致使两个工作腔抵消部分作用力造成合外推力不足,严重内泄时则无法输出推力。

②动力氮气源压力或流量不足。传动结构图

如果气源压力低,会直接造成气缸推力不足,气缸无法带动齿轮及驱动轴旋转造成气动偏心半球阀无法打开。

如果动力气源压力符合要求但流量不足,由于气缸制造精度相对液压缸低,总是难免存在轻微内泄。在气缸工作时由于气源流量不足的情况下无法建立足够压力造成气缸对外输出推力下降致使气动偏心半球阀无法工作。

(3)换向阀故障

①如果换向阀两端线圈不得电会造成换向阀无法换向,从气动三联体过来的氮气不能通过换向阀交替改变气体流向,无法实现气缸两个工作腔高低压交替转换造成气动偏心半球阀无法实现启、闭动作。

②换向阀阀芯卡死

A.换向阀主阀芯卡死后同样会使氮气无法改变气流方向,无法实现气缸两个工作腔高低压交替转换造成气动偏心半球阀无法实现启、闭动作。

B.换向阀两端活塞阻尼孔堵塞:如果阻尼孔发生堵塞时高压氮气无法推动活塞运动,导致活塞无法推动主阀芯运动同样会造成上述后果。

气动偏心半球阀的故障排查及解决方案

按照设备故障排查顺序遵循由浅入深循序渐进的原则根据以上可能原因逐步排查如下:

(1)如果气动偏心半球阀的阀芯与阀体配合面异物卡死造成摩擦力f增大导致半球阀无法打开时,由于拆卸工作量较大和现场客观原因暂时不给予考虑。

(2)检查气缸内泄情况:根据气动原理图3得知,如果气缸发生内泄,进入气缸的高压氮气经过内泄的活塞或损坏的缸体内表面泄入另一个工作腔进而从换向阀排气口A或B口交替排出。经检查上述2个出口均未出现排出气体,故气缸内泄原因造成气动偏心半球阀无法打开原因排除。气压传动原理图

(3)如图3所示,检查换向阀4两端电磁线圈a、b工作状况正常,电气问题对气动偏心半球阀无法打开原因排除。

(4)再如图3所示,拆卸换向阀4的C、D两个出气口,交替操作分别对换向阀a、b两端线圈得电检查C、D两个出气口出气状况。经检查发现只有C口出气,说明换向阀存在问题。对换向阀更新后再次进行上述操作后仍然只有C出气口出气,根据气动原理分析得知仍然是换向阀故障。在对换向阀4解体检查后发现主阀芯虽然无卡阻,但a、b两端活塞阻尼孔发生堵塞现象,致使高压氮气无法推动活塞运动,导致活塞无法推动主阀芯运动无法实现换向动作。在疏通堵塞的阻尼孔重新组装换向阀上线后再次交替操作换向阀a、b两端线圈得电后发现C、D两个出气口能够交替出气,但是偏心半球阀会发生轻微抖动还是无法打开。根据上述故障分析进一步排查。

(5)检查气源压力和流量情况:

①经检查,氮气压力正常。

②拆卸换向阀4入口接头P发现打开瞬间压力较高,短时压力、流量明显降低。经进一步分析认为,造成上述原因很可能是供气管路发生堵塞。通过对供气管路振打疏通清理后,供气压力、流量正常。再次回装换向阀入口接头P和出口接头C和D后操作换向阀4,DN450气动偏心半球阀开、关恢复正常。

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