阀门单体调试技能secret

阀门单体调试技能secret
阀门单体调试技能培训教材
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前言
本培训教材系根据某有限公司电动阀门单体调试要求，结合某核电站阀门的《操作和维修手册》来编写的基础理论、构造、用途、功能、故障判断等方面。

目的是为了使大家进一步熟悉电动阀门，了解阀门的基础理论、构造、用途、功能、故障判断等，掌握单体调试时的注意事项。

由于编者水平有限，难免有诸多纰漏，欢迎大家批评指正。

1某核电站电动阀门简介
某核电站一期工程建设规模为2台1000MW级的压水堆核电机组。

某核电站的电动阀门共有6510台，电动调节阀572台，分布在现场各个厂房中。

电动阀中俄供图拉电动头占大多数，共有4400台，其余为捷克、法国、德国以及国产电动头。

而调节阀中俄供292台，占总数的一半。

法国伯纳德共154台，其余为德国和国产。

2某核电站工艺阀门KKS码解读
主要管道上的手动阀 <取AA01>001-099
自压式控制阀 <取AA10>101-199
内控阀 <取AA20>201-299
测量管线上第一道隔离阀 <取AA30>301-399
安全阀 <取AA40>
疏排水、通风 <取AA50>501-599
截止阀、逆止阀 <取AA60>601-699
采样阀 <取AA70>701-799
安全壳隔离阀 <取AA80>801-899
3电动阀门的总体分类
3.1阀门的用途
1) 通或截断管路中的介质。

如截止阀。

2) 调节、控制管路中介质的流量和压力。

如调节阀。

3) 改变管路中介质流动的方向。

如三通阀。

4) 阻止管路中介质的倒流。

如止回阀。

5) 分离介质。

如蒸汽疏水阀。

6) 保护系统，防止超温、超压。

如安全阀
7) 其它特殊用途。

如液位指示器。

3.2阀门的类型
1) 阀门按结构型式分：
闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、旋塞阀、调节阀、减压阀、节流阀、隔膜阀、安全阀、卸压阀、止回阀、疏水阀、排汽阀、三通阀、角阀等；
2) 阀门按用途分:
关断类(例：闸阀、截止阀)；
调节类(例：调节阀、节流阀)；
保护类(例：安全阀、止回阀)；
疏水排气类(例：疏水阀、溢流阀)；
导流类(例：三通阀、角阀)；
3) 阀门按压力分:
真空阀(绝对压力<0.1Mpa)；
低压阀(公称压力Pg<1.6 Mpa)；
中压阀(公称压力<2.5 Mpa—6.4 Mpa);
高压阀(公称压力<10--80 Mpa)；
超高压阀(公称压力≥100 Mpa)；
4) 阀门按温度分:
超低温阀(适用温度为-100℃)；
常温阀(适用温度为-40--200℃)；
中温阀(适用温度为120--450℃)；
高温阀(适用温度为450--600℃)；
耐热阀(适用温度为600℃以上)；
5) 阀门按通径分:
小口径阀门(公称通径<40mm)；
中口径阀门(公称通径为50--300mm)；
大口径阀门(公称通径＞1400mm)；
6) 阀门按驱动方式分：
电动(单级传动、多级传动)；
气动；
液动；
气-液动；
电-液动；
电磁-液动；
手动(单级传动、多级传动)；
7) 阀门按连接形式分：
内螺纹连接；
外螺纹连接；
内、外螺纹连接；
法兰连接；
焊接(对焊、承插焊)；
对夹式连接；
卡箍连接；
卡套连接；
8) 按阀体材料分：
非金属材料阀门(如陶瓷阀门、塑料阀门等)
金属材料阀门(如钛合金阀门、碳钢阀门、合金钢阀门等)
金属阀体衬里阀门(衬铅阀门、衬塑料阀门、衬胶阀门等)
4阀门的基本性能
阀门的各项基本性能是衡量阀门产品设计水平和加工质量的主要指标，也是对阀门的使用、检修情况进行判断的基本依据。

阀门的基本性能包括强度、密封、流阻、动作和使用寿命等五个方面。

1.强度性能
是指阀门承受介质压力的能力。

阀门是承受内压的机械产品，因而必须具有足够的强度和刚度，以保证长期使用而不发生破裂或产生变形。

对一回路系统用阀在运行工况下强度性能的评价，应依据适当的强度理论、按照有关规范中的规定进行。

2.密封性能
是指阀门各密封部位阻止介质泄漏的能力，它是阀门最重要的性能指标。

阀门的密封部位有三处：启闭件与阀座两密封面间的接触处；填料与阀杆和填料函配合处；阀体与阀盖的连接外。

其中前一处的泄漏叫做内漏，也就是通常所说的关不严，它将影响阀门截断介质的能力。

对于截断阀来说，内漏是不允许的。

后两处的泄漏叫做外漏，即“跑、冒、滴、漏”，它将影响装置的正常运行，外漏更是不允许的，否则，相当于小破口失水事故。

因而阀门必须具有可靠的密封性能。

3.流动阻力（流阻）
介质流过阀门后会产生压力损失，即阀门对介质的流动阻力。

介质为克服阀门的阻力就要消耗一定的能量，阀门的局部流动损失就用介质流过阀门的压力损失来表示。

阀门流动阻力的大小用局部阻力系数ζ来表示，它与阀门类型、结构形式、阀内通道的尺寸、通道内表面加工状况等因素有关，要通过试验来确定它的数值。

4.动作性能
（1）启闭力和启闭力矩：
开启或关闭阀门所必须施加的作用力或力矩。

它用于克服阀杆与填料间、启闭件与阀体间等处的摩擦力；及保证密封面形成一定的密封比压等。

在启闭过程中，启闭力和启闭力矩是变化的，其峰值在启、闭的瞬间出现，因此要注意阀门的启闭操作方式，避免损伤密封结构，拉断阀杆。

（2）启闭速度
启闭速度用阀门完成一次开启或是关闭动作所需要的时间来表示。

一般对阀门的启闭速度无严格要求，但有些工况对启闭速度有特殊要求，如有的要求迅速开启或关闭，
以防止发生事故；有的要求缓慢关闭，以防止产生水击。

（3）动作灵敏度和可靠性
指阀门对于介质参数变化作出反应的敏感程度。

对于节流阀、减压阀、调节阀等用来调节介质参数的以及安全阀、疏水阀的具有特定功能的阀门来说，其动作的灵敏度与可靠性是十分重要的性能指标。

5.使用寿命
它表示阀门的耐用程度，是阀门的重要性能指标，并有很大的经济意义。

通常以能保证密封要求的启闭次数来表示，也可以使用时间来表示。

6.其他
如耐久性、耐腐性、可操作性、工艺性能等。

5 单体调试的先决条件
5.1 用于试验检查的仪器、仪表的要求
用于试验检查的仪器、仪表应标定合格，且在有效期内
主要包括兆欧表、万用表、钳型电流表、秒表、回路校验仪、直尺
5.2 机械部分检查：
（1）检查电动阀门的外观是否完好，阀体、阀盖、阀杆有无变形、裂纹、腐蚀、划痕等异常情况，手柄、连接螺栓、机械指示盘等是否有缺陷。

如果有异常情况应提交缺陷报告单或不符合项申请单让相关责任单位进行处理；
（2）部件是否齐全；
（3）手动检查阀门是否操作灵活，全开/关一次；
（4）设备的标牌，并检查是否正确。

5.3 电仪部分的检查
（1）检查电机的绝缘性能；
（2）检查电机的直流电阻和三相是否平衡；
（3）检查接线盒的密封圈是否完好。

5.4 润滑油的检查（可及部位）
（1）检查阀杆螺纹处的润滑情况，必要时更换润滑油脂（型号待定，由JNPC与俄方共同确定）；
（2）检查阀杆与阀杆螺母及轴承处润滑情况，必要时利用油枪加注规定的润滑油脂；（3）电动装置传动机构检查，并润滑；
（4）检查齿轮箱内涡轮涡杆的润滑情况，判断是否需要添加润滑油。

6 阀门的驱动装置调试
工业设施中的阀门装置，不管是闸阀、蝶阀、旋塞阀或其他形式的阀门，在过去一般都是利用体积庞大而笨重的操作轮、阀杆和齿轮系统通过人工来进行操作的。

随着工业自动化水平的不断提高以及高温、高压工质的采用，为了节省工作人员，减轻工作人员的劳动强度，提高生产过程的自动化水平，现在则越来越多地采用远距离机动操纵的方式。

阀门的远距离操纵装置称之为阀门的驱动系统。

根据阀门驱动系统所用动力源的种类，阀门驱动系统可分为电动驱动式、气动驱动式和液压驱动式三种类型。

6.1电动式驱动系统
电动式驱动系统以电力作为动力源。

虽然工业中使用的电动式驱动系统有多种类型，但它们都是通过电机将电能转化为机械能后，经过一套减速装置再去驱动所操纵阀门的开启或关闭的。

所不同的只是在减速装置的结构形式和安全保护系统上有所区别。

下面对几种常用的电动伺服系统进行介绍。

6.1.1焦威勒尔与卡德尔伺服系统
该系统由电机、减速装置及安全保护装置组成，如图6.1-1所示。

1.减速装置
该系统的减速装置通常为两级减速。

第一级由螺旋齿轮付减速，其减速比有三种：1/2、1/3、1/1.5。

第二级由涡轮涡杆付减速，减速比视伺服电机而异。

有时根据需要也可以用涡轮涡杆付组成第三级减速。

2.安全保护装置
为了防止阀门在开启或关闭过程中因阀杆（或门芯）卡涩或因某种原因而使电机过
载造成设备损坏，该伺服系统设计有扭矩限制器、行程结束控制器及应急手操系统等安全保护装置。

扭矩限制器和行程结束控制装置均安装在与伺服系统连为遗体的控制盒内。

(1)行程结束控制器行程结束控制器的作用在于当阀门开启或关闭行程结束时,切断电机电源,停止阀门的开启或关闭动作。

行程结束控制器的结构如图6.1-1所示。

它由与传动轴蜗杆相啮合的行程感应蜗轮、行程信号传动轴、正齿轮付、两个凸轮和两个行程结束微动开关组成。

当阀门开启或关闭时，主传动轴顶端的蜗杆带动行程感应蜗轮转动，将阀门的开度信号通过传动轴使具有一定减速比的正齿轮付（减速比根据阀门全行程转数和使凸轮旋转270°设计的，考虑凸轮宽度，齿轮旋转必须小于280°）带动凸轮旋转。

行程结束时，凸轮触动行程结束微动开关的触头，切断电机电源，结束阀门的开启或关闭动作。

保证阀门和电机不致因过分的开启或关闭动作而造成损坏。

为了保证行程结束控制器可靠的工作，在伺服系统投入运行之前应对行程结束控制器进行调较。

其调较步骤如下：
①检查扭矩限制器应处于“保险”状态，伺服系统的工作环境符合有关的使用条件。

②顺时针方向转动手动操纵轮关阀门并保留一定的行程余量，调节关阀行程结束凸轮,使行程结束微动开关的触头辈触动而断开电源。

③电动操纵将阀门部分开启,然后进行一次电动操纵关闭,检查行程结束时控制器是否正确动作。

否则,利用触头调节按钮重新进行调节。

④逆时针方向旋转操纵轮开启阀门并保留一定的行程余量，调节开阀行程结束凸轮，使行程结束微动开关的触头被触动而断开电源。

⑤按关阀操作那样用电动方式操作一次，以检查控制器是否正确动作，否则重新进
行
调
节。

图6.1-1 焦威勒尔与卡德尔伺服系统
(2)扭矩限制器
扭矩限制器能保证伺服电机在故障过载时或者在需要获得持续负载的情况下，在操纵完成时停止转动。

可以认为扭矩限制器是伺服系统的第二重安全防护线。

扭矩限制器如图6.1-2所示，它由测力器、凸轮和扭矩限制微动开关等组成。

图6.1-2 行程结束机构和扭矩限制器示意图
测力器由一个安装于铸铁套筒里的蜗杆和一些弹簧垫圈构成。

蜗杆与传动轴上的蜗轮相啮合，当所传递的扭矩超过预定值时，铸铁导管作横向运动。

系统的运动带动控制盒内一组凸轮运动，触动扭动限制微动开关，使电机电源切断。

扭矩限制器动作力矩的调整是通过调整垫圈安放尺寸和凸轮偏转角来完成的。

为使
限制器垫圈压缩的全行程上保留一个间隔，触头断开前凸轮的最大偏转角为15°。

为了保证扭矩限制器工作的可靠性，在伺服系统投入运行之前，应对扭矩限制器进行调较。

其调较步骤如下：
①在接线端短接关阀行程结束微动开关。

②用手关闭阀门并保留一定间隔，调节关阀行程结束凸轮使行程结束微动开关触头
动作。

由于此触头为一个转接器，因此，当行程结束微动开关断开时就接通了关
阀扭矩限制器微动开关。

③用电动操纵将阀门部分开启，然后进行一次电动操纵关阀，直至关阀扭矩限制器
凸轮触动关阀扭矩限制微动开关切断电机电源时为止。

若关阀扭矩限制器不能正
确动作，则应调整关阀扭矩限制微动开关的调节旋钮，直至调好为止。

在此过程
中应注意关阀行程结束凸轮应在扭矩限制器动作之前使自己的触头动作，否则说
明关阀行程结束控制装置未调好，应重新进行调整。

④在接线端短接开阀行程结束微动开关。

⑤用手动操纵打开阀门并保留一定间隔，调节开阀行程结束凸轮，使开阀行程结束
触头动作。

⑥用电动操纵将阀门部分关闭，然后进行一次电动操纵开阀，直至开阀扭矩限制器
动作切断电源时为止。

⑦检查并确认各触头都正确动作后，伺服系统才能投入运行。

（3）安全保护装置动作方式的选择
行程结束控制器和扭矩限制器这两种安全保护装置在工作时的动作方式如何选择，主要取决于伺服系统所控制的阀门类型。

①对于平座式阀门由于此类阀门的开或关是通过闸板实现的，所以“开”和“关”的断路是通过行程结束触头实现的，扭矩限制器处于“保险”的地位。

②对于斜座式阀门由于此类阀门要求在闸板上保持持续压力以保证密封性,所以,“开阀”断路是由行程结束触头实现的。

而“关阀”断路则有两种方式。

第一种方式是用扭矩限制器实现“关阀”断路，第二种方式是将行程结束触头调节到当扭矩限制器开始颤动时动作。

这种方式的优点有二，其一，不致于使闸板在底座间嵌入过深，从而保证开阀操作顺利进行。

其二，扭矩限制器处于“保险”地位，增加了安全性。

③截止阀和类似的阀门调节器或蝶阀“开阀”状态通过行程结束触头实现断路“关阀”状态通过扭矩限制器实现断路，行程结束触头接入旁路。

④带有反向密封装置的阀门，当阀门全开后，其密封由在扭矩限制器开始颤动时动作的开阀行程结束触头来实现。

（4）应急手操系统
为了保障在电机故障或断电情况下，阀门仍能正确工作，该系统设置了应急手操系统。

系统在一般情况下是脱开的，只有通过手动操纵才能接通。

该系统的手操装置有可脱开式和随动式两种类型。

①可脱开式手操系统
可脱开式手操系统如图6.1-3所示，在进行手动操作时，通过推压操纵轮手柄使手操轮传动轴与传动蜗杆合成一体。

与此同时引起与行程结束开关串连的一个或两个触头断开，从而使伺服电机的电路中断，保证在手动操作过程中操作员的安全。

图6.1-3 可脱开试手轮
手柄带有止动机构，可避免在操作时需持续施加推力。

手动操作结束后，止动机构自动解除。

②随动式手操系统
随动式手操系统如图6.1-4所示。

该系统蜗杆与正齿轮传动轴之间用爪型离合器连接。

图6.1-4 随动试手操系统
在进行手动操纵时，掀动传动装置C1，使爪型离合器退出合，从而使电机系统脱开而手操纵轮接通，与此同时自动闭锁装置L则使电动系统保持位置。

当重新投入电动时，自动闭锁装置失效，回动弹簧导致手操轮退出转入电动状态。

6.1.2 彼尔纳德伺服系统
彼尔纳德伺服系统结构入图6.1-5所示，它主要由电动机、减速器和保护装置组成。

1.减速装置
该伺服系统的减速装置由一级或两级直齿轮、一对锥齿轮和一对涡轮杆付组成。

2.安全保护装置
该伺服系统的行程结束控制机构见图6.1-5。

它由一些独立的凸轮组成，每个凸轮后有一个微动开关，这些凸轮由减速器传动轴上的蜗轮蜗杆付传动装置控制。

凸轮做小于一周的旋转，当凸轮旋转到对应于阀门行程结束时的角度时，凸轮上的传动销触动相应的行程结束微动开关，切断电机电源，停止阀门的开启或关闭动作，这些凸轮除了可以进行行程结束保护外，还可以用来带动反映阀位信号的电位器动作，将阀位信号以电信号的形式传递给调节系统或阀位显示表。

图6.1-5 彼尔纳德伺服系统的详图
（2）扭矩限制器
该系统的扭矩限制器如图6.1-6所示。

它由一个限力器和扭矩限制微动开关组成。

限力器由行星式减速器和限力弹簧组成。

它如同一个测力天平，随时测定被操纵装置的力矩。

当传动装置的扭矩在正常范围内时，通过行星减速器外壳传递的力矩小于限力弹簧的初始张力，行星减速器外壳在两弹簧作用下保持平衡状态。

一旦通过行星减速器外壳所传递的力矩大于弹簧的初始张力时，行星减速器外壳则产生一定的位移，触动
扭矩限制微动开关，切断控制电流使电机停止转动。

图6.1-6 扭矩限制器
扭矩限制器的调节主要是根据具体设备限矩值，通过调整限力弹簧的初始张力来进行的。

弹簧初始张力越大，限矩值越大。

进行调整的时候，允许两个弹簧的紧度有所差异。

6.1.3 若托克伺服系统
若托克伺服系统的特点是电机、减速器、安全保护装置等全都有密封罩保护，具有良好的防水、防爆能力。

1.减速器与手操装置
若托克伺服系统的减速器由蜗轮、蜗杆组成。

其手操纵轮利用爪形连接器可以直接移动或永手柄很方便地与传动轴进行连接。

启动电机时，手操轮自动脱开。

如图 5.1-7所示。

2.安全保护装置
（1）行程结束装置
行程结束控制机构如图6.1-8所时，它有螺纹轴、斜齿轮、停止限动器螺母、调节螺母等组成。

图6.1-7离合系统
图6.1-8 扭矩限制器和行程结束停止机构组件
开阀或关阀时，阀位的变化经传动机构带动斜齿轮，使停止限动器螺母在螺纹轴上移动，当开阀或关阀行程结束时，停止限动器螺母同时使电机停转触头和远距离信号触头接通，使开阀或关阀动作停止并发出开阀或关阀信号。

如有必要可以取消行程结束制动系统，电机的停转只靠扭矩限制器实现。

（2）扭矩限制器
扭矩限制器的工作原理如图5.1-9所示。

正常时凸轮触头机构处于中间位置，电机轴后的两组弹簧垫圈不发生变形。

当扭矩增大时，传动轴作用于蜗杆上的反作用力使电机轴作轴向运动，同时挤压弹簧片。

电机轴的轴向运动经过一个螺旋斜面传动装置转换为与电机轴组成一定角度方向的运动，在凸轮的带动下由一个销头触动微动开关触头、切断电机电源。

图6.1-9 扭矩限制器功能
行程结束或扭矩限制器的调节均可以通过调节面板上的调节旋扭来完成。

6.1.4限扭伺服系统
1.减速器与手操装置
限扭伺服系统的减速器由蜗轮蜗杆付组成。

也有先通过正齿轮系作初级减速后再经蜗轮蜗杆付进行减速的。

它的手操纵轮利用爪形连接器可以很方便地与传动螺纹轴实现离合。

2.安全保护装置
（1）行程结束控制装置
这种伺服系统的行程结束控制装置由2个或4个转动件组成的转子开关。

如图6.1-10所示。

图6.1-10 转子式开关转动件示意图
对于有2个转动件的转子开关，在阀门的启、闭过程中，阀门开度信号通过蜗轮蜗杆传递到转子开关的传动轴上，经一中间齿轮系减速后带动转动件转动。

每个转动件经调节都可以对相对其他转动件独立。

每个转动件均有4个触头，其中一个主触头三个辅助触头。

这些转动件和触头的功用视配用的阀门形式而定。

如果配用截止阀或楔形阀，则第一个转动件的主触头用于接通关阀指示灯。

在这种情况下，利用扭矩限制器开关来实现行程结束的电机断电工作。

如果是平行阀、蝶阀或旋塞阀，其闭合完全取决于阀堵件的位置和状态。

开阀行程结束由第二个转动完成。

除上述的主触头外，每个转动件另外三个辅助触头主要用于闭锁系统、信号系统和传动系统的电路控制。

如果是4个转动件开关，则前两个转动件用途如前所述，另两个辅助转动件经调节后，可以实现在阀位行程的任何地方动作，执行闭锁、指示及其他功能。

（2）扭矩限制器
扭矩限制器如图6.1-11所示,它主要由蜗轮、可以在花键上滑动的蜗杆、颈轴（或锥头）等组成。

蜗杆由一个弹簧定位，当阀门在开启和关闭时或开、关过程中出现阻塞时，蜗杆输出的力矩超出正常力矩，使蜗杆沿花键轴移动并带动颈轴（锥头）位移，触动微动开关切断电机电源。

图6.1-11a 扭矩限制器图6.1-11b 扭矩限制器开关
6.2电动伺服系统的维护
1.运行中应定期检查电动驱动系统各个传动部件的润滑情况，若发现情况不良时应添加
润滑剂。

2.运行中若发现行程结束装置和扭矩限制器不能正常工作时应先通过调整其相应的调
节旋钮或开关，若仍然不能使其正常工作，则应立即切换为手动操纵，并查出原因进行修复。

3.运行中若发现电机故障，则应立即切换为手动操纵，待电机修复后再切换为电动操纵。

4.阀门检修时，应对驱动系统各传动部件的磨损情况进行检查，磨损较严重的部件应及
时予以更换。

5.电动驱动系统扭矩限制器的限力计应定期进行校验，以确保扭矩限制器的正确动作。

6.3 力矩曲线图
图中虚线为开力矩曲线，实线为关力矩曲线。

可以看出对于第一种，开力矩随着数值的增加力矩值也增加，即成正比。

对于第二种，刚好与第一种相反，力矩值随着数值
增加反而减少，即成反比。

所以在调节力矩值时要看清型号，对照图纸才可以实施。

6.3 阀门故障及其排除方法
号故障
俄供电动阀门接线图
附录：阀门实物照片电动截止阀。