常用閥門(mén)力矩分析

閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要的執(zhí)行器, 隨著微電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展, 其智能化水平不斷提高。通過(guò)在閥門(mén)機(jī)構(gòu)上裝載附加傳感器, 由微處理器在運(yùn)行中連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù), 使得閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自診斷成為可能。故障診斷離不開(kāi)信息的獲取, 對(duì)閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō), 轉(zhuǎn)矩等信息是故障判定的重要依據(jù)。

閘閥在即將關(guān)閉和開(kāi)啟時(shí), 力矩特征比較特殊。當(dāng)閥門(mén)即將關(guān)閉時(shí), 閘板上受到的流體壓力不斷增大, 當(dāng)閘板楔入閥座時(shí), 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(mén)關(guān)閉。當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟時(shí), 流體壓力有助于閥門(mén)的開(kāi)啟, 閥門(mén)電機(jī)輸出力矩逐漸減小。在部分打開(kāi)至完全打開(kāi)過(guò)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(duì)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(guān)閉區(qū)附近會(huì)出現(xiàn)小幅震蕩。如果閥的底座出現(xiàn)磨損變形或潤(rùn)滑條件惡化, 則關(guān)閉閥門(mén)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(guān)閉或開(kāi)啟的過(guò)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?yàn)樵谛谐讨兴乔蝮w在閥座上的摩擦力, 但是在關(guān)閉和開(kāi)啟過(guò)程中, 球體在閥座上的摩擦力顯著增加, 這是因?yàn)樵诹黧w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(guān)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(yùn)行過(guò)程中流體對(duì)蝶板的壓力。因?yàn)榈y的蝶板在液體流中央, 流體壓力的作用較為明顯。當(dāng)?shù)y的整個(gè)行程中轉(zhuǎn)矩增大時(shí), 說(shuō)明軸承出現(xiàn)了問(wèn)題。如果閥座或閥體損壞, 閥門(mén)即將關(guān)閉和開(kāi)啟時(shí)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(huì)影響行程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩, 這種轉(zhuǎn)矩變化并不表示該閥的本身存在問(wèn)題。

從各類(lèi)閥門(mén)轉(zhuǎn)矩特征分析可以看出, 每種轉(zhuǎn)矩特征曲線對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的故障類(lèi)型, 通過(guò)監(jiān)視轉(zhuǎn)矩特征曲線, 不但可以判定閥門(mén)電機(jī)本身的常見(jiàn)電氣類(lèi)故障, 而且可以診斷閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)損傷、潤(rùn)滑條件和密封填料的狀態(tài), 對(duì)閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)各方面工作狀態(tài)提供整體的評(píng)估。

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