常用閥門力矩分析

閥門電動執(zhí)行機構(gòu)是工業(yè)控制自動化系統(tǒng)中的重要的執(zhí)行器, 隨著微電子技術和傳感器技術的發(fā)展, 其智能化水平不斷提高。通過在閥門機構(gòu)上裝載附加傳感器, 由微處理器在運行中連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)運行參數(shù), 使得閥門電動執(zhí)行機構(gòu)的自診斷成為可能。故障診斷離不開信息的獲取, 對閥門電動執(zhí)行機構(gòu)來說, 轉(zhuǎn)矩等信息是故障判定的重要依據(jù)。

閘閥在即將關閉和開啟時, 力矩特征比較特殊。當閥門即將關閉時, 閘板上受到的流體壓力不斷增大, 當閘板楔入閥座時, 閘板與閥座間的摩擦力劇增與流體壓力形成合力, 使所需轉(zhuǎn)矩不斷增大直至閥門關閉。當閥門開啟時, 流體壓力有助于閥門的開啟, 閥門電機輸出力矩逐漸減小。在部分打開至完全打開過程中, 轉(zhuǎn)矩主要是由蝸輪螺桿間的摩擦力和填料上的摩擦力組成, 力矩相對平穩(wěn)。如果閥座上的密封填料性能下降, 轉(zhuǎn)矩特征曲線在關閉區(qū)附近會出現(xiàn)小幅震蕩。如果閥的底座出現(xiàn)磨損變形或潤滑條件惡化, 則關閉閥門所需轉(zhuǎn)矩明顯增加。

球閥轉(zhuǎn)矩影響的主要因素有蝸輪與蝸桿間的摩擦力、O 形密封圈、閥桿密封件摩擦力和關閉或開啟的過程中球形封閉元件在底座上的摩擦力等。蝸輪、蝸桿間的摩擦力通常是恒值, 因為在行程中它是球體在閥座上的摩擦力, 但是在關閉和開啟過程中, 球體在閥座上的摩擦力顯著增加, 這是因為在流體壓力的作用下, 促使球體和閥座緊密結(jié)合, 提供密封。如果球體或閥座有刮傷或凹痕, 關閉所需轉(zhuǎn)矩將增大。

蝶閥中的轉(zhuǎn)矩組成主要有軸承摩擦、閥桿密封件摩擦(一般為恒定值) 、閥座封閉填料摩擦及運行過程中流體對蝶板的壓力。因為蝶閥的蝶板在液體流中央, 流體壓力的作用較為明顯。當?shù)y的整個行程中轉(zhuǎn)矩增大時, 說明軸承出現(xiàn)了問題。如果閥座或閥體損壞, 閥門即將關閉和開啟時的轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)異常。流體的流速、粘稠度和溫度等的變化會影響行程中的動態(tài)轉(zhuǎn)矩, 這種轉(zhuǎn)矩變化并不表示該閥的本身存在問題。

從各類閥門轉(zhuǎn)矩特征分析可以看出, 每種轉(zhuǎn)矩特征曲線對應著相應的故障類型, 通過監(jiān)視轉(zhuǎn)矩特征曲線, 不但可以判定閥門電機本身的常見電氣類故障, 而且可以診斷閥門執(zhí)行機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)損傷、潤滑條件和密封填料的狀態(tài), 對閥門電動執(zhí)行機構(gòu)各方面工作狀態(tài)提供整體的評估。

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