防喘振阀检维修故障处理案例

防喘振阀检维修故障处理案例

防喘振阀在石化、化工、冶金领用使用比较广泛，比如石化、化工领用的空分装置的

压缩机上。再比如冶金行业的高炉鼓风机，在炼铁高炉中，风机的使用非常广泛。这些设备

上都安装有防喘振装置，而防喘振装置大多会使用到防喘振阀，也称作傍通阀或放空阀。防

喘振阀是压缩机或风机的一个保护装置，最终防止压缩机或风机发生喘振，防止设备产生加

速磨损、疲劳或损坏。

喘振就是压缩机或风机在正常工作时若流量减小，则出口压力升高，压缩机或风机工作点向喘振点移动。当流量减小到低于喘振点流量时，则会发生倒流现象。倒流到一定程度压缩机或风机出口压力下降，又恢复正向流动。这种气流在压缩机或风机中来回流动的现象称为喘振。此时，压缩机或风机会发出类似哮喘的巨大响声，同时压缩机或风机气体流量大幅波动、振动剧烈上升，若不能得到有效的控制可能对压缩机或风机造成严重损伤。

鼓风机（特别是轴流风机）是严格禁止在喘振工况运行的，防喘振保护控制系统就是通

过监控实时工况点在防喘振曲线图上的位置变化来对防喘振阀进行控制，从而避免风机进入

喘振区。风机排气压力超高、进气阻力大或原动机失速均会造成喘振。（见图1）

图1 高炉风机防喘振控制装置和利时系统画面

喘振的危害性极大，当压缩机或风机发生喘振后，不能正常工作，出口压力减小，低于出口管道系统压力，使气体从管道系统向压缩机或风机倒流，直到管道系统中压力低于压缩机或风机出口压力，此时倒流停止，压缩机或风机恢复工作，但是当出口管道系统的压力恢复到原值时，通过压缩机或风机的气体流量再一次减小，这时又发生喘振，如此反复，使系统呈周期性震荡，在整个过程中，压缩机或风机组强烈振动，伴有异常噪声，对压缩机或风机内部的迷宫式密封、轴承和叶轮等附属设施造成极大的损伤，严重时压缩机或风机会受到损坏，与机组出口相连的管道也发生周期振动，官道上的压力表、温度表及进口相连的管道也发生周期振动，管道省的压力表、温度及进口处流量计发生大幅的摆动，与此同时，压缩机或风机在短时间内反复从空载道过载，这对驱动系统都是非常不利的。

而防喘振就是防止压缩机或风机在工作中出现喘振现象的发生。而防喘振控制通常采用两种方法：1.在压缩机或风机段间进出口安装回流阀，利用回流量提高压缩机或风机气体流量（见图2）；2.在压缩机或风机出口安装放空阀，利用放空来提高压缩机或风机气体流量（见图3）。这些回流阀或者放空阀也称作为防喘振阀。

图2 回流阀安装方式图 3 放空阀安装方式

防喘振控制最终目的是通过防喘振PID回路控制防喘振阀的开度，保证压缩机或风机内有足够的气体流量，使压缩机或风机工作在安全区域，喘振线是机组临界工况下风机入口风量与风机出口压力对应的二维曲线，如右图所示。喘振线左侧为喘振区，右侧为工作区。考虑到为防喘振系统留下足够的安全裕度值（设定），在喘振线右侧平行于喘振线设置一条防喘振线，工作点进入喘振线和防喘振线之间的区域时，系统将会进行保护动作。当工作点越过防喘振线，系统发出喘振报警，当喘振报警持续一段时间（设定），在防喘振调节阀PID运算输出的基础上叠加一定的开度输出，直到工作点远离防喘振线设定值后再无扰地取消开度叠加。（见图4、图5所示）

图4 喘振线和防喘振线图5 1-5曲线为不同转速下的性能曲线

防喘振控制就是当压缩机或风机在输出压力一定而流量减小到某一数值时，就将发生喘振。为了防止喘振发生，要保持流量不进入喘振区。压缩机或风机在运行中，当管路系统阻力升高时，流量将随之减小，有可能降低到允许值以下。防喘振系统的任务就是在流量降到某一安全下限时，自动地将通大气的放空阀或回流到进口的旁通阀打开，增大经过压缩机或风机的流量，防止进入喘振区。在涡轮增压器上也有广泛应用，在涡轮增压器和节气门之间会产生很大的背压，打开喘振阀，使增压器压气机前后压力平衡，避免增压器喘振。

防喘振意义：

图6 旧阀现场附件图图7 新阀现场附件图

2、河北文丰钢铁防喘振阀开关滞后

河北文丰钢铁高炉风机装置，防喘振阀使用的是KOSO高性能蝶阀710E-7337RB-DH，该阀由气缸执行机构和阀本体以及相关附件组成。

故障现象：在机组启动或运行过程中，阀门开关响应滞后。

故障分析及处理：由于防喘振阀长期使用，使用年限将近6年，中间未做保养维护，执行机构存在密封圈老化，气缸润滑脂不足，使得输出力矩不足，再加上填料老化，使得阀门开关时，阀杆阻力增大，造成阀门开启扭矩增大，综上所述阀门在开关响

应速度上整体滞后，甚至严重的造成阀门无法打开。经过现场拆解更换执行机构密

封圈，更换润滑脂后，更换填料，阀门重新正常使用，在开关响应时间上达到出厂

要求。

3、在霸州新利钢铁、天津钢管厂等也遇到阀位不当故障

故障现象：在机组启动或运行过程中，防喘振阀指令和实际阀位相差过大，如不及

时处理，可能就会造成停车。

故障分析及处理：由于防喘振阀有高灵敏度、高可控性，动作反应快等特点，在使

用过程中容易出现故障，其快速开关，以及管线振动，导致防喘振阀的阀位出现零

点漂移，引起阀位不当故障。出现这种情况，就需要现场就定位器重新进行零点调

试，直到防喘振阀和实际阀位对应一致。同时也要对相关附件进行气密性检查，如

果有问题也会造成阀门喘动，或者开关不到位，或者响应速度降低等问题出现。

总结：就以上故障问题总结，用户现场要定期做好巡检，这样可以对部分防喘振阀门问题做预防性处理，保证设备长周期运转。现场压缩机或风机机组巡视内容建议如下：

1、气源、定位器输入/输出信号的压力指示；

2、气动信号线、执行机构、风管及连接是否有泄漏；

3、阀位指示是否正常；反馈杆是否可靠连接，调节阀及其附件、连接管线、配管是否

有损坏或松动；

4、周期性观察和记录：防喘振阀的调节灵敏度、开关时间、阀本体是否密闭以及阀门

开启有无卡涩或滞后现象。

就以上常见问题，巡视期间如发现有异常应及早排查和解决，对于部分问题要做定期检查和预防性处理。

结语：防喘振阀具有高灵敏度、高可控性，动作反应快等特点。由于防喘振阀这些特点，使得防喘振阀在使用过程中就容易出现故障，因此用户在现场定期巡检的的基础上也要做好周期性的检维修保养工作，防患于未然，这样才可以保证机组长周期稳定、安全的运行。长远的从稳定性、安全性以及能耗环保上考虑，也必将会给公司带来巨大的经济效益。就防喘振阀在各行业装置上的应用，我公司欢迎各位用户就相关现场使用或检维修服务方面的技术、疑难问题或经验相互交流和学习，相信在大家共同努力与合作下，所有问题都会迎难而解。

北京科萨阀门技术服务有限责任公司

2014/11/5