阀门故障诊断技术综述

阀门故障诊断技术综述

王中为

河南龙宇煤化工有限公司 河南省永城市476600

摘要：阀门是现代工艺系统中的重要控制组件，其可靠性对整个系统的正常运行至关重要，阀门故障诊断技术是一种操作参数，通过传感器监控阀门，检测其异常、识别和预测阀门故障。阀门故障诊断技术是通过在阀门运行时处理和分析测量数据来确定阀门的状态，并确定预测阀门状态所需的阀门维护策略。该技术的主要测试包括阀门状态信号的采集和传输、阀门状态信号的处理和故障特性的提取、阀门故障机理的建立和阀门维修策略。

关键词：故障诊断;阀门状态

引言

阀门虽然在工业生产中占用的空间很小，但对整个生产过程具有重大影响。因此，有必要加强阀门故障的有效排除，以最大限度地提高设备的可靠性和可行性，阀门故障不是偶然的，而是科学合理地认识和解决的问题的慢性积累。

1阀门故障诊断的发展历程

阀门是工业生产中应用最为广泛的控制设备，它的功能、性能以及结构决定了阀门故障的诊断技术，这一诊断技术随着工业生产的发展而不断进步。最早出现故障诊断技术是在二十世纪五十年代，人们首先开始研究工业生产中阀门常见故障的诊断方法，并开始结合当时的传感器、信号处理方法以及数据采集仪器等，开发了阀门故障诊断系统。随着工业生产中对阀门应用需求越来越高，故障诊断技术在不断改进，并逐渐应用于工业生产中。阀门故障诊断系统以检测阀门状态为主要目标，根据不同的检测目的选择相应的检测方法。在二十世纪九十年代以前，我国就已经开始应用故障诊断技术，当时主要应用在石油、化工、冶金等行业中。随着阀门维修技术以及工业生产水平的不断提高，相关人员在二十世纪九十年代对阀门状态进行了检测试验与研究。随着时间的不断发展以及工业生产水平的不断提高，对阀门故障诊断技术提出了更高要求。阀门故障诊断系统需要具有较强的抗干扰能力、较高的检测精度与分辨率、较快的响应速度等特点。

2阀门故障原因分析

2.1日常维护不足

阀门在长期使用过程中损坏，在某些情况下，阀门仅稍有损坏，如果没有精密仪器的帮助，很难发现这些潜在问题。第一，短期内未能有效解决阀门故障问题，长期积累造成的损害越来越大，严重阻碍了核电站非旋转设备机械修复方面的进展，近期几乎无法改善和解决。第二，没有完善的阀门维护系统，阀门是核电站非旋转设备机械维修的特殊部件。如果系统在维护方面性能不足，则会带来更多挑战，具体影响不会得到改善，后续任务将难以实现预期目标。

2.2阀门质量有待提高

(1)一些阀门制造商对阀门质量不够重视，采用了一些技术方法。阀门似乎符合核电站非旋转设备机械维修的要求，但运行时间短，不能为长期工作提供额外的支持和确定性，造成了一些缺陷和不足。

(2)在提高阀门生产质量方面，缺乏对受影响地区的有效监测。核电站非旋转设备的机械维修时，应考虑到多个部门阀门质量的提高，可能导致轻微下降。

(3)长期、不强化阀门质量管理，导致阀门质量高，使核电站非旋转设备的长期维护难以支持。

3阀门诊断技术的应用对策

3.1应用原则

阀门出现故障，可能对核电工程的非转动设备机械维修造成很大损失，因此必须选择合适的阀门诊断技术。选择阀门诊断技术的过程中，至少需要以下2个环节。首先，要对阀门故障类型有一个初步判断。例如：有些故障的严重程度较高，必须快速应用高精度、高可行性的诊断技术来完成；有些故障的严重程度较低，可以在深入研究或者是在相关数据仔细搜集以后，再选择诊断技术。仅从这一点来看，阀门故障的处理有一定难度，因此要在工作中保持高度的健全性。然后，应合理考虑阀门的实际工作条件、影响因素。例如：在阀门诊断技术的实施过程中，应充分结合核电工程的非转动设备机械维修的技术指标来完成，这样不仅能使整体工作得到良好的发展，同时保证后续工作的进行。

3.2阀门故障分析及诊断技术要点

现阶段的生产、加工体系当中，阀门是重要组成部分，在其故障分析和诊断过程中，除了要选择正确的方式、方法，还必须落实在工作要点上，这样不仅能妥善安排、解决多方面的问题，还能大幅提升产品的安全性、稳定性。例如：用钳形推力传感器（C-Clamp）测量闸阀阀杆推力时，测量误差最大可达20%，往往超出了阀门执行器输出力预留的裕度。显然，此时用阀杆推力的测量结果来判断阀门的启闭性能，结果的可信度较差。在阀门故障分析过程中，需开展同类对比分析，观察其是否有“老毛病”的特点，而后再对故障做出排查，必要时更换阀门，彻底解决问题。诊断阀门故障时要选用先进的仪器和设备，最大限度提高工作的可靠性、可行性。例如，利用计算机分析技术模拟、分析故障，能够了解故障的来源和产生的具体条件，这样就能最大限度改善原有的问题，促进整体工作的进步。

3.3提高决策系统的智能性

阀门故障诊断决策系统智能性的不够主要问题在于基础故障数据较少，决策缺乏实际依据。因此必须建立阀门数据库，收集阀门运行的状态数据。国外的阀门制造商、阀门用户和研究院开始联合建立阀门数据库，但是国内还没有实施类似的计划。阀门的数据库不仅包含阀门在整个寿命过程中的运行状态数据，更包含阀门设计、加工、装配和试验各环节的数据记录。运用阀门数据库，可以综合分析影响阀门健康状态的关键因素，改进薄弱环节来提升阀门寿命。然而，建立阀门数据库是个庞大的系统工程，阀门的种类繁多，工况各异，依靠单一的力量根本无法完成。只有在行业协会领导下，各阀门制造商、设计院和阀门用户相互联合，数据共享，才能推动阀门数据库的建立，提升阀门故障诊断技术的水平。

3.4加强早期的故障诊断研究

阀门使用现场往往环境较为恶劣，如存在高温，空间狭小和有毒介质泄漏等问题，操作人员在现场进行诊断时存在一定的危险性，因此，现有阀门诊断实施的频率较低。现有的诊断一般都是在阀门出现明显故障征兆后的事后诊断，这种诊断方法很难发现早期微弱的故障。利用网络技术对阀门进行远程在线诊断，一方面可以让操作人员远离危险环境进行诊断，提高作业的安全性;另外通过组网技术，将现场的关键阀门联系起来，提高诊断的效率。更为关键的是基于网络的实时连续监测有利于早期微弱故障的发现。基于网络的远程在线诊断技术需要将现有的阀门故障诊断技术，DTU技术和网络技术相结合，在阀门使用现场设立在线监测点，采集阀门的运行数据，在技术力量较强的研究所或企业建立诊断分析中心。诊断分析中心获得远程传输的阀门运行数据后，对阀门状态进行判断，再远程提供检修建议。这在提高阀门运行的可靠性和降低阀门维护成本方面具有很大的优势。未来建立过程控制系统时将越来越多地考虑运用该项技术。

3.5提高检测结果的精度和可靠性

如果检测结果的精度和可靠性出现问题，即便后续的分析方法和决策系统再先进，诊断的结果也有可能是错误的。现有检测设备精度不高的原因主要是由检测原理本身所造成的，因此很有必要吸收利用当前摩擦学、材料学、电子学和测量学的相关先进成果，结合阀门本身的特点研发出高精度、高可靠性的检测设备。对于某些重要的阀门状态参数，可以采用不同的检测设备对其测量，以提高检测结果的可靠性。

结语：

阀门故障诊断技术的应用，能及时发现故障原因，有效提高阀门的质量与使用寿命，降低维修费用，保证阀门安全可靠地运行。在现阶段故障诊断技术中，阀门振动信号诊断方法是一种较为常用的方法。目前应用最为广泛的诊断方法为状态监测与故障诊断系统，该系统能够实现在线监测与故障诊断。随着工业水平的不断提高，对阀门性能以及功能的要求也在不断提高。在这种情况下，必须不断优化故障诊断技术，才能更好地促进工业生产的发展。

参考文献：

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[2]黄燕, 周密, 黄卫星,等. 阀门故障分析及其分类[J]. 阀门, 2007(6):4.

[3]沈峰. 电动阀门故障分析与研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2017(24).