控制閥振動的主要原因是什么？

控制閥振動指的是閥門在操作過程中出現快速的關閉和打開現象，表明控制閥無法穩定保持在一個適當的位置以維持預定的工藝條件。這種情況會導致閉環系統中的過程變量在其設定點附近波動。

振動的原因可能包括以下原因：

控制器問題：控制器設置不當或其內部組件故障可能導致控制信號不穩定，進而引起閥門振動。

控制閥部件故障：閥門特定組件（如閥芯、閥座或執行機構）的磨損或損壞也可能導致振動現象。

操作方式的影響：有時，即使硬件本身沒有缺陷，不合適的操作方法或流程設計也能引發振動。

持續存在的閥門振動不僅會損害壓蓋密封的性能，還可能導致顯著偏離所需的設定點，影響生產效率與產品質量。因此，準確識別造成振動的根本原因至關重要，以便實施必要的糾正措施，解決振動問題，并提升控制回路的整體性能。

本文將深入探討引起閥門振動的各種潛在因素及其診斷方法，旨在幫助讀者更好地理解和處理這一常見但復雜的工業控制難題。通過了解這些信息，工程師和技術人員可以更有效地維護和優化他們的控制系統，確保生產工藝的平穩運行。

什么原因導致閥門振動？

1、控制回路問題

將控制器模式從自動切換為手動，并按照常規方法評估響應，以確定問題是否出在環路內。

如果振蕩停止，則說明回路出現故障。這些問題通常出現在非線性過程中。由于滯后效應，也可能會出現“獵殺"現象。其結果是過程環路表現遲緩。

控制器的配置無法解決這一機械問題。由回路問題引起的控制閥卡死可通過適當調整控制器來解決。如果手冊中沒有說明，則可能是其他原因，如工藝變量的實際差異、閥門尺寸等。 

2、控制閥的尺寸

閥門的可控性在很大程度上受控制閥尺寸的影響。流量系數（簡稱Cv）是指在1psi壓力下降的情況下，打開的閥門可通過600°F的水量。

Cv由閥門設計確定，并保持不變。若閥體樣式或閥內件不同，即使相同尺寸的控制閥也可能有不同的Cv值。當總工藝增益較低或高時，控制閥尺寸的問題就會顯現出來。控制閥尺寸往往基于未來流量增加的需求而選定，這可能導致所選閥門尺寸略大于當前應用要求，從而影響控制精度。

過大的閥門會導致開度和關度過大，引起卡死、填料損壞及控制不精確。相反，過小的閥門需要較大的壓降才能維持適當的流量，且可能缺乏必要的容量，增加泵的壓力并提高氣蝕的風險。氣蝕和閃蒸是造成控制閥內件損壞的主要問題，進而導致工藝控制的波動。 

3、控制閥門定位器

為了使控制閥執行器處于控制過程變量所需的平衡位置，閥門定位器通過調節氣壓實現。

它有一個閥芯來控制氣流，但長期使用或空氣中的灰塵顆粒可能導致閥芯磨損，使其卡在某個特定位置，導致氣壓異常升高。一旦氣壓升高，閥芯會從卡滯位置釋放，引發過沖，導致閥門位置不穩定，失去對閥門的有效控制，造成偏移。

由于周圍工藝罐的輻射熱，閥門定位器可能暴露在高溫下，這也是定位器導致控制閥卡滯的一個因素，可能導致定位器密封件和管道損壞。定位器利用反饋鏈路檢測閥門的實際位置，從而調整輸出。如果因流體力或摩擦力等原因導致反饋鏈路失效，閥門可能無法正確運行。現代智能定位器具備識別此類偏差的功能。

4、閥門行程中的靜摩擦

當閥門遭遇靜摩擦（即卡滯）時，在特定位置停止移動，需額外施加力才能重新啟動。此現象的原因可能是硬化的壓蓋填料或閥芯內的粘性流動。當施加的力足以克服卡滯點時，閥門會進入過沖位置，導致過程變量超出設定點。監控控制器輸出與過程變量之間的關系可以觀察到這種卡滯現象。

閥門執行機構的尺寸應合適，且壓蓋密封上的扭矩應在可接受范圍內，以避免卡滯。

5、硬件缺陷

此外，閥芯內部的磨損也可能導致閥門卡滯，使得閥門無法關閉。閥芯損壞會導致調節閥在高工作范圍內失去控制能力。

在控制閥中，壓蓋填料用于防止工藝介質泄漏出閥體。如果損壞，會導致閥蓋處泄漏，威脅工作環境安全。閥門執行機構中的泄漏是導致閥門“獵殺"的另一個因素。

閥桿最初由閥門定位器精確定位，但由于泄漏，閥桿會不斷移動，迫使定位器反復調整輸出，形成閥桿位置的無限搜索。這是控制閥在穩態控制信號下常見的追尾現象之一。

如何阻止閥門振動？

1、振蕩的分析和診斷

回路問題或其他影響因素會導致控制閥出現振蕩現象。將控制器切換到手動模式，并觀察振蕩是否停止，以確定問題根源。如果振蕩停止，則表明問題是由于回路本身的問題導致的，可以通過適當的調整來解決。

內部振蕩可能是由調整不當或機器故障引起的。若在手動模式下閥門仍然表現出不穩定行為，則問題可能源自閥門組件損壞或工藝參數的變化。

卡滯和定位器過沖是造成控制閥卡滯的最常見原因。通過圖表可以清晰地展示存在卡滯現象時閥門的輸出響應情況。

2、控制閥卡死的主要原因是什么？

要判斷控制閥卡死是由于控制器調整不當還是控制閥本身的機械故障，建議暫時旁路控制器輸出，向控制閥執行器提供恒定壓力，然后觀察其輸出響應。

線性電位計（位置變送器）用于檢測閥桿的移動，而壓力傳感器（智能定位器）則用于測量定位器的輸出壓力。通過將這些傳感器連接到數據采集系統，并使用監控軟件（如Labview）可視化這些數據，即可生成閥桿行程與控制器輸出之間的對比圖。

3、控制閥卡死的主要原因是什么？

微控制器接收來自控制器設定點和壓力傳感器的輸入信號。當注意到壓力偏離設定值時，如果這種偏離超過五次，則被視為“獵殺"行為。在這種情況下，控制器的輸出會被隔離，電流壓力轉換器（I-P轉換器）會自動產生一個與設定點相對應的壓力，并將其作為輸入提供給控制閥定位器。幾秒鐘后再次檢查偏差情況。如果發現偏差減小，則說明調節閥及其附件沒有問題。

因此，需要對控制器回路進行特別調整。但如果閥門依然存在問題，則可能是壓蓋密封造成的內件損壞或卡滯。借助帶有死區的曲線圖，可以很容易地找到卡滯的具體位置。在持續出現跳動但無證據顯示存在死區的情況下，振動的發生很可能是由于閥芯等部件的損壞所引起的。這種方法還可以幫助確定捕獵現象是否在整個控制范圍內都存在，或者僅限于某些特定的操作區間。

4、控制閥維護程序

如果控制閥在操作過程中出現卡滯現象，涉及的故障排除步驟較為復雜