昨天我们有介绍了电动调节阀的执行机构故障分析，既然已经知道故障原因，那就需要维修，但其实之前的维护保养是最重要的，能够有效防止故障出现，从而节约成本。

电动调节阀的执行机构维护保养

电动调节阀的执行机构主要由电机、轴承、齿轮传动系统和电与部分组成。根据可靠性数据表明，执行器故障主要集中在电机和轴承方面，在电机故障中：绕组失效占20%，轴承失效占45%，滑环、电刷、整流子损坏占5%，其它占30%；在轴承故障中：润滑剂变质，消失占45%，污染占30%，剥蚀占5%，误调占5%，腐蚀占5%，其它占10%，可见，良好的维护管理能提高电动调节阀执行机构的可靠性和有效性。

1.加强润滑油的清洁度管理

电动调节阀的执行结构的最大特点是需要使用润滑油，其粘度随油温变化。粘度过低，涡轮蜗杆及齿轮等传动部件的磨损会增大，使传动精度下降；粘度过高，动作不良。而润滑油脂的清洁度管理更为困难，涡轮蜗杆及齿轮等传动部件磨损，老化产生的杂质与水分的渗入，内部涂层的脱落、锈蚀等都会影响润滑油的清洁度。

图1-电动调节阀

2.及时消除润滑油脂泄漏

由于电动执行机构动作频率高、速度快，难以避免受冲击，这是导致润滑油脂泄漏的一个重要原因，一旦润滑油脂泄漏，需要及时加以解决。

3.改善电动执行机构的工作环境和使用条件

电动调节阀的执行机构的可靠性和寿命与它的使用情况、所处的环境、人员知识等因素有着直接的关系。只有在维护管理上改善其工作环境与使用条件，以人为本，才可能延长使用寿命。

4.故障初期特别要加强维护

在电动调节阀执行机构的所有故障中，初期故障的比例一般都比较高。初期故障大多使由于设计、制造、安装上的初步误差而引起的，这些初期故障的发现需要花费一定的功夫，解决也需要时间。因此，初期故障期间要特别加强维护管理。

图2-电动调节阀

5.做好数据管理以防偶发故障

电动调节阀执行机构的偶发故障一般较难预测。为了防止偶发故障，要定明检查和保养，掌握某阶段维护资料和历史档案数据，这对于准确实施故障判断和日常维护是十分重要的。

6.提高运行维护人员的专业知识

运行维护人员专业知识的掌握程度直接影响维护管理。近年来，由于运行维护人员结构的变化，使他们对电动调节阀执行机构的知识、技术的掌握有了较大提高，然而，仍有不少运行维护人员缺乏应有的专业知识和技术，现场运行维护人员大多对电动执行机构处于“似懂非懂”的状况，这也是维护管理薄弱的环节所在。

气动薄膜调节阀

为使运行维护人员方便进行现场维护管理，在进行电动调节阀执行机构系统设计时要有超前意识，充分考虑到便于维护管理的实施，努力做到：系统要简化，简单的系统故障率低，维护管理容易；标准化程度高、互换性好、容易修复；集成化、组合化，调整、检查方便：引入故障诊断和定位、容错/纠错等新技术。

闪蒸工况阀门选型：

气动薄膜调节阀从数学模型上分析，闪蒸的产生是因为P2<Pv。P2是阀门的下游压力，是下游过程和管道的一个函数。Pv是流体和工作温度的一个函数。因此，定义闪蒸的变量不是由阀门直接控制的。这进一步意味着，对任何阀门来说都无法防止闪蒸。闪蒸不能靠阀门来避免，最好的办法是选择合适的几何形状和材料的阀门来避免或尽量减小破坏。

气动薄膜调节阀主要从下列三个方面考虑：

1.阀门结构

阀门结构与闪蒸无关，但是却能控制闪蒸的破坏。选择流体方向改变尽可能少的阀门可以使颗粒冲击数量减到最小。比如：

（1）采用介质自上而下流动的角形阀。由于角形阀中的介质直接流向阀体内部下游管道的中心，而不是像球形阀一样直接冲击体壁，所以大大减少了冲击阀体体壁的饱和蒸汽气泡数量。

（2）带有旋启式阀瓣的阀门结构也是一种有效方法。在阀体内部下游一侧安装旋启式阀瓣，把阀体下游的压力控制在饱和蒸汽压力以下，使闪蒸出现在下游管线，有一段下游管线来承受闪蒸的破坏。

薄膜调节阀

2.材料选择

一般情况下，硬度校高的材料更能抵御闪蒸和气蚀的破坏。对于那些肯定会受到流体冲击的阀内区域，如阀座表面，选择尽可能硬的材料。硬质合金钢是常用的抗腐蚀材料，如电力行业经常选用铬钼合金钢阀门。对于角形阀，其阀体可采用碳钢结构，但其下游管道需要选用硬度高的材料，因为其闪蒸发生在阀体下游。对于球形阀，最好采用合金钢阀体，因为闪蒸出现在阀体内部。

3.系统设计闪蒸现象跟系统设计密切相关。

图2-1为调节阀将闪蒸水排向设备的系统。图2（a)的闪蒸出现在调节阀与设备之间的管道里，闪蒸破坏只会出现在这个区域。图2(b)的闪蒸出现在阀门下游和设备中，所以设备相对于管道来说必须具有更大的容积来防止高速气泡冲击材料表面。可见，良好的系统设计能帮助防止闪蒸破坏的发生。

在通过薄膜调节阀的流体，常常会产生闪蒸和气蚀现象。这些现象既能引起调节阀流通能力Kv值减小，又能产生噪声、振动及对材料的损坏。因此控制和降低调节阀闪蒸、气蚀的影响是阀门选型设计中必须要考虑的问题。今天我们就先分析分析薄膜调节阀闪蒸和气蚀的原因吧。

1.闪蒸和气蚀的简单判定

闪蒸和气蚀与调节阀的阻塞流险切相关，为了更好的理解闪蒸和气蚀现象，我们首先需要了解什么是阻塞流。阻塞流是指不可压缩或可压缩流体在流过控制问时，所能达到的极限或最大流量状态。无论何种流体，在入口压力PI固定的情况下，随着出口压力P2的还浴减小，流过调节测的流量逐渐增加，当出口压力P2减小到某一个临界压力Pc以后，调节阀的流量不再增加，这个极限流量就是阻塞流。

为了分析问题的方便，我们可以简单的认为阀门的最大允许计算压力降Pmux=P1-Pc，如果阀门上的压ch（P1-P2)大于Pmax，那么就会产生闪蒸或气蚀。

薄膜调节阀

2.闪蒸和气蚀与调节阀缩流断面处的压力以及阀门两侧压差有关

调节阀实际上是一个节流缩径元件。随着液体通过缩径，流束会变细或收缩，流束的最小横断面出现在实际缩径的下游，该最小断面称为缩流断而，如图所示。

薄膜调节阀的缩流断面

为维持流体稳定地流过阀门，在截面最小的缩流断面处，流速必须是最大的。流速（或动能）的增加伴随着缩流断面处压力（或势能）的大大降低。再往下游，随着流束扩展进入更大的区域，速度下降，压力增加；但下游压力P2不会完全恢复到与阀门上游P1相等的压力，阀门两侧的压差(P=P1-P2)表示阀门中消耗的能量。

薄膜调节阀分3种情况来说明闪蒸和气蚀现象：

（1）如果缩流断面处的压力降到液体的饱和蒸汽压力以下（由于该点处速度增加），气泡就会在流束中形成。随着缩流断面处的压力进一步降到液体的饱和蒸汽压力以下，气泡会大量地形成。在此阶段，闪蒸和气蚀之间没有差别，但是对阀门结构损坏的可能性肯定存在。

（2）如果调节阀出口的压力仍低于液体的饱和蒸汽压力，气泡将保持在阀门的下游，我们就说过程发生了“闪蒸”。

（3）如果下游压力恢复使得阀门出口压力高于液体的饱和蒸汽压力，气泡会破裂或向内爆炸，从而产生“气蚀”。

很明显，高恢复气动调节阀比较容易发生气蚀，因为它的下游压力更有可能升至液体饱和蒸汽压力之上。调节阀的闪蒸和气蚀原因就说到这，之后文章我们将会接着分析它们的危害。

之前我们讲到了电动调节阀执行器在我国的现状，今天我们接着上文继续分享电动调节阀执行器的基本原理，这样就能全面了解它了！

图1-电动调节阀

传统的电动调节阀执行器功能相对简单，采用伺服放大器和执行机构就可以完成基本的功能设计，但是智能型电动调节阀执行器要完成人机交互、智能控制、通讯等一些相对比较复杂的功能，这就要求在传统电动调节阀执行器的基础上增加一些新的模块来支撑这些功能。智能电动调节阀执行器的结构示意图如图2所示。

图2-智能电动调节阀执行器结构示意图

由图2可知，智能电动调节阀执行器的基本功能模块主要由主控单元、接口模块、电源模块、功率驱动模块、伺服驱动控制模块、检测反馈模块组成。智能电动调节阀执行器主控单元通过接受CAN总线传送的上位机命令并结合所要调控的对象（如阀门）的检测传感器反馈回来的信号，主控CPU据此计算所需的速度控制信号，然后将该信号传送至何服驱动控制模块，功率驱动模块驱动电机转动，使被控对象（阀门）的开度在理想的时间内达到一个合理的位置。智能电动调节阀执行器利用了现场总线通信技术将伺服放大器和功率驱动模块紧密联系起来，实现了主控单元和执行机构的双向通讯、在线标定、自我诊断、保护等多种功能，很大程度上提高了控制精度和设备运行的安全性。

任何一种技术的进步都和相关其他技术的进步有着非常紧密的关系，执行机构的发展也离不开微电子技术、电力电子技术、自动控制技术、网络技术、机电一体化技术等技术的进步。伴随这些相关技术的发展，智能电动调节阀执行机构的发展趋势为：智能变频技术、模块化设计技术、高效变频电机及传动技术、S9工作制、动态力平衡定位技术、故障诊断及保护技术、现场总线技术、抗电磁干扰技术、机电一体化结构、数字控制技术等等。

气动调节阀可以运用到大型火力发电厂中，但是锅炉减温水系统设计对气动调节阀使用寿命有很大的影响，今天我们通过一个案例中的一期、二期和三期锅炉减温系统，看看它们的不同对调节阀到底有多大的影响！

如大型发电厂一、二期机组装机容量为4×300MW，分别在2008年7月至2012年10月期间先后投入生产运行，采用倒U型布置，切向燃烧，固态排渣，平衡通风；过热器系统布置2级减温水进行汽温调节，再热器系统布置1级事故喷水，由于摆动式燃烧器执行机构质量不好，燃烧器喷嘴已固定，不能调节再热汽温，主要依靠减温水进行再热汽温调节。

气动调节阀

三期为2×660MW机组，分别在2018年7月和2018年10月投入生产运行。三期锅炉减温水系统调节阀自投产至今，一直运行良好，没有更换过任何阀内组件，而一、二期减温水系统调节阀，到目前为止，已更换过4个国内外厂家的调节阀，大大增加了检修费用，为此我们对调节阀本身结构以外的情况，进行了全面分析，借此想找出解决问题的办法。

一、二期和三期过热器减温水引自给水泵出口，再热器减温水则引自给水泵中间抽头，以过热减温水系统为例说明它们在系统布置上的不同，系统布置见图2。

过热减温系统示意图

通过减温水系统布置图，可以看出主要以下4点不同，使调节阀在使用过程中产生性能上的一些差异，三期减温水系统布置要优于一、二期减温水系统布置，三期减温水调节阀的寿命远远大于一、二期减温水调节阀。主要区别见以下内容：

一、二期减温水系统在调节阀后的管道上没有止回阀，正常运行过程中，调节阀前后的阀门始终在全开位置，当气动调节阀关闭后，再热和过热蒸汽反串到调节门出口，由于过热蒸汽和给水温度差最高达到350度，再热蒸汽和给水温度差最高达到180度，如此高的温度差，很容易造成调节门阀笼和阀芯之间产生间隙而泄漏，阀体与阀底结合的密封垫产生老化而损坏。根据我们近几年解体调节阀的经验，阀体与阀底结合的金属密封垫，一般寿命不超过3年。2004年#1和#3锅炉过一减温水调节阀损坏，就是由于阀体与阀底结合的金属密封老化损坏，造成运行中泄漏冲刷阀体无法修复。

气动薄膜调节阀

一、二期减温水系统在进水母管上没有滤网而三期减温水进水母管上则装有孔径2.0mm的滤网，这样当在滤网前的给水系统上进行检修工作时，不慎落入到管道内的杂质，可以在进入调节门前被过滤，杂质不会堵塞调节阀流通通道，引起调节阀调节性能发生大的变化；如果杂质卡涩结合面还会引起阀门内漏，例如2008年#1锅炉大修和2010年#3炉大修，四管水压试验上水时，发现再热器减温水调节阀流量不足，水压试验完毕后，解体调节阀，发现阀笼孔内堵塞了不少金属颗粒，是由于汽机侧给水系统更换阀门，造成杂质进入减温水系统所致，如果在进水母管上安装滤网可以过滤杂质，避免杂质堵塞调节阀流通通道，大大延长调节阀的使用寿命。

自力式调节阀我们在之前的文章有写到过，但是没有具体写到它的工具原理，那么今天我们就把这一课给补上，希望在今后你使用自力式调节阀上能够更加得心应手，处理故障更加及时。

图1-自力式调节阀

1.自力式调节阀的工作原理

自力式调节阀是当前市场上新出现的一种调节阀类型，自力式调节阀相比传统的手动式流量调节阀的优越之处是它能够实现自动的流量调节，而不需要借助外部的动力就可以完成。在实际使用过程中发现，在封闭式的水循环系统中使用这种自力式的调节阀可以便于实现系统的流量分配、动态平衡，从而达到简化系统调试的目的。基于这些优点，自力式的调节阀在供热空调工程中得到了众多厂商的青睐。自力式调节阀属于双阀组合结构，由一个手动调节阀和自动平衡阀共同组成，它们分别负责设定流量和维持流量恒定工作。

在手动调节阀中，KVS是手动调节阀阀口的流量系数，而P2-P3是手动调节阀阀口两侧的压力差系数。KVS的大小与开度密切相关，开度不变，KVS为变数，如果P2-P3不变，C也不发生变化。P2-P3保持不变主要取决于平衡阀。譬如进出口的压差Pl-P3变大，就运用动感压膜与弹簧的作用力促使平衡开关自动调小，P1-P2会变大，保持P2-P3不变，因此形成固定；相反P1-P3变小，平衡开关自动调大，P1-P2会变小，保持P2-P3不变，从而完成固定”手动开关调节组的每个阀门打开的角度大小都有一个与之相对应的流量，每个阀门打开的角度与流量之间的关系由试验台出示实验标准决定，同时也有相应的开度显示与锁定设备。

图2-法兰口自力式压力调节阀

2.自力式调节阀阀在混水系统中的应用

自力式调节阀不需要借助外来的动力而是依靠自身介质的压力差来实现控制，自力式调节阀配备了自动控制流量的元器件，该元件能够实现流量衡定，通过这一功能从根本上解决了水力失调的问题。自力式调节阀的安装非常简单且便于调节，使用过程中消耗的能量较少，其增加的供热面积可达到25%-30%之间，大大提升了其运行的稳定性，保证了供暖的质量。我们在进行混水系统的改造时，先对水力进行计算，对供暖面积、环流量以以及相应的供热管径等因素进行分析以后，根据这些数据信息选择合适的流量控制阀，根据温度来调节流量的大小，然后借助自力式调节阀的独特功能来实现稳定混水的压力、流量以及温度等，从而充分保证了混水站之间能够获得一个相对稳定的流量，保证了系统的平衡运行。

工业生产过程自动调节系统一般由检测器、调节阀、执行器和调节对象组成，其中执行器是不可缺少的重要组成部分，作为工业过程控制系统中终端产品，其在自动控制系统中发挥着其他产品不可替代的作用。今天我们就来说说电动调节阀执行器在我国的发展现状！

图1-电动调节阀

我国从20世纪50年代末开始仿制前苏联、西德的气动调节阀开始，经过20世纪60年代中期的行业调整，逐渐形成了我国自己的气动调节阀系列产品；20世纪70年代初，逐渐开发了DDZ-I、DDZ-II型电动执行器；20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，无触点DKJ型角行程和DKZ型直行程电动执行机构进入市场，这也是我国最早的、唯一生产的电动执行器；20世纪90年代初，仪器仪表行业组织了DDZ-S仪表与执行机构的联合开发，初步实现了控制仪表和过程控制的数字化技术。

由于我国工业技术基础薄弱，水平相对偏低，在工业生产过程中的自动化程度比较低，所以对控制仪器仪表的要求普遍不高，这就客观上致使一些厂家不在这个方向上投资，再加上国家在建国后一段时间内没有认识到发展执行机构的重要意义。综合这些原因，我国电动调节阀执行机构的发展速度远远落后于其他控制仪表。改革开放以来，执行器发展速度加快了很多，但是技术的进步在客观上是有个过程的，只有相关的技术都取得进步才能促使执行器更快的发展，近些年来一些厂家为了片面追求效益，只引进国外产品组装，相对的技术消化和技术人才的梯队培养没有跟上，致使国内的相关技术相比国外先进技术落后十几年的时间。

图2-气动调节阀

目前，国内有几十家电动调节阀执行器厂商，但是在控制精度、智能化水平和安全性能等方面处于较低的水平，相比国外，品种规格还是相对单一，没有形成系列化，另外在防爆、核级产品和特殊环境的产品上基本上还是全部需要从国外进口。

随着我国工业水平不断提升，在不久的将来中国制造的电动调节阀执行器必将超越进口水平！

随着自动化程度的不断提高，气动薄膜调节阀的需求数量在不断上涨。气动薄膜调节阀平常只关注性能等问题，却忽略了诸如阀杆连接件、排气阀、反馈杆等细节问题，使得阀门整体稳定性和运行精度普遍偏低，给生产造成严重影响。今天就来说说存在的问题和解决方法！

1、推杆与阀杆之间的连接方法（阀杆连接件）：

传统的连接方法是阀杆加工为外螺纹，推杆加工成内螺纹。安装时阀杆旋进推杆内，利用阀杆上的双螺母进行缩紧。此方法调整阀杆行程和预紧力较为方便，但对于长期使用的阀门，尤其是容易产生喘振的阀门，双螺母锁紧的效果并不理想。在汽水系统和高压环境下曾多次发生锁紧螺母松动，阀杆下移造成阀门开度偏能过大，而引起工艺事故。同时螺纹连接形式检修阀芯时，拆装调整难度大、时间长、工作效率低。现在部分调节调生产企业，设计和采用的锻造罗纹双夹板机构，不仅本身具有防松结构，而且连接强度高，安装、检修非常方便。采用此种结构能够有效防止了由于阀杆连接件所引发的阀门故障。

气动薄膜调节阀

2、气动薄膜调节阀膜头排气孔的处理：

调节阀绝大部分安装在室外，膜头上排气孔的处理不当或排气帽设计不合理，极易造成雨水、灰尘，以及生产中泄漏的有害物质进入膜室，造成膜片老化、开裂、弹簧生锈断离等故障发生。尤其对于正作用执行机构，排气孔在膜头顶部，更应引起注意。许多调节阀生产广家考虑到配件的通用型，正、反作用执行机构的上下膜盖设计是相同的。用于正作用时，上膜盖的开孔用于进气，下膜盖的开孔用于排气。

反之用于反作用阀门时上膜盖的开孔用于排气，下腹盖的开孔用于进气。由于忽略排气孔的处理，或处理不当引发的如膜片漏气破裂、膜头内弹簧、螺栓腐蚀撕裂的故障也时有发生，阀门的整体耐用性受到较大影响。现有调节阀的排气孔处理一般只是一个塑料排气帽或者是一个简单的气源接头，耐用性和防水防溅功能较差。在工作实践中笔者备使用消音器处理排气孔，其方法效果较好，它既能保证进排气通畅，又可以防止灰尘和液体进人，并且成本低廉，安装方便。

图2-气动薄膜调节阀

3、气动薄膜调节阀反馈杆：

要保证调节精度，减小调节回差，关注阀馈杆的设计显得尤为重要，其主要内容包括：

①推杆反馈拴与定位的连接方式；

②反馈杆与定位器反馈杆开口的配合精度。无论是基于力平衡的调门定位器，还是智能定位器中电调位置反馈器，要得到阀门的位置都必须从这一个“小铁杆”获取，可以说它是保证调节精度和回差的关键环节。

1、大开度工作延长寿命法

让气动薄膜调节阀一开始就尽量在最大开度上工作，如90％。这样，汽蚀、冲蚀等破坏发生在阀芯头部上。随着阀芯破坏，流量增加，相应阀再关一点，这样不断破坏，逐步关闭，使整个阀芯全部充分利用，直到阀芯根部及密封面破坏，不能使用为止。同时，大开度工作节流间隙大，冲蚀减弱，这比一开始就让阀在中间开度和小开度上工作提高寿命1～5倍以上。如某化工厂采用此法，阀的使用寿命提高了2倍。

图1-气动薄膜调节阀-三通

2、减小S增大工作开度提高寿命法

减小S，即增大系统除调节阀外的损失，使分配到阀上的压降降低，为保证流量通过气动薄膜调节阀，必然增大气动薄膜调节阀开度，同时，阀上压降减小，使气蚀、冲蚀也减弱。具体办法有：阀后设孔板节流消耗压降；关闭管路上串联的手动阀，至调节阀获得较理想的工作开度为止。对一开始阀选大处于小开度工作时，采用此法十分简单、方便、有效。

3、缩小口径增大工作开度提高寿命法

通过把阀的口径减小来增大工作开度，具体办法有：①换一台小一档口径的阀，如DN32换成DN25；②阀体不变更，更换小阀座直径的阀芯阀座。如某化工厂大修时将节流件dgl0更换为dg8，寿命提高了1倍。

4、转移破坏位置提高寿命法

把破坏严重的地方转移到次要位置，以保护阀芯阀座的密封面和节流面。

图2-气动薄膜调节阀

5、增长节流通道提高寿命法

增长节流通道最简单的就是加厚阀座，使阀座孔增长，形成更长的节流通道。一方面可使流闭型节流后的突然扩大延后，起转移破坏位置，使之远离密封面的作用；另一方面，又增加了节流阻力，减小了压力的恢复程度，使汽蚀减弱。有的把阀座孔内设计成台阶式、波浪式，就是为了增加阻力，削弱汽蚀。这种方法在引进装置中的高压阀上和将老的阀加以改进时经常使用，也十分有效。

6、改变流向提高寿命法

流开型向着开方向流，汽蚀、冲蚀主要作用在密封面上，使阀芯根部和阀芯阀座密封面很快遭受破坏；流闭型向着闭方向流，汽蚀、冲蚀作用在节流之后，阀座密封面以下，保护了密封面和阀芯根部，延长了寿命。故作流开型使用的阀，当延长寿命的问题较为突出时，只需改变流向即可延长寿命1～2倍。

图3-气动调节阀

7、改用特殊材料提高寿命法

为抗汽蚀（破坏形状如蜂窝状小点）和冲刷（流线型的小沟），可改用耐汽蚀和冲刷的特殊材料来制造节流件。这种特殊材料有6YC－1、A4钢、司太莱、硬质合金等。为抗腐蚀，可改用更耐腐蚀，并有一定机械性能、物理性能的材料。这种材料分为非金属材料（如橡胶、四氟、陶瓷等）和金属材料（如蒙乃尔、哈氏合金等）两类。

8、改变阀结构提高寿命法

采取改变阀结构或选用具有更长寿命的阀的办法来达到提高寿命的目的，如选用多级式阀，反汽蚀阀、耐腐蚀阀等。