Jakie są najczęstsze tryby awarii automatycznych zaworów kulowych

Automatyczne zawory kulowe są niezbędnymi elementami sterującymi w rurociągach automatyki przemysłowej. Jednakże, jako złożone systemy łączące dynamikę mechaniczną, elektryczną i płynów, z biegiem czasu są one podatne na awarie. Zrozumienie typowych trybów awarii automatycznych zaworów kulowych ma kluczowe znaczenie dla szybkiej diagnozy, minimalizacji przestojów i zapewnienia ciągłości procesu.

1. Awarie działania i pozycjonowania zaworu
Ten typ awarii zwykle objawia się niewykonaniem przez kulę zaworu pełnego skoku o 90° lub odchyleniem w dokładności pozycjonowania.
Niemożność całkowitego otwarcia lub zamknięcia (uderzenie niedostateczne)
Jest to jedna z najczęstszych usterek mechanicznych.
Profesjonalny punkt diagnostyczny: Niewystarczający moment obrotowy siłownika. Dzieje się tak często wskutek niedoszacowania warunków pracy podczas doboru zaworu, na przykład gdy rzeczywista maksymalna różnica ciśnień przekracza znamionowy moment obrotowy siłownika. Szczególnie po dłuższym zamknięciu zaworu moment zrywający jest znacznie większy od momentu roboczego i siłownik może nie być w stanie „uruchomić” kuli zaworu. Zanieczyszczanie/zestalanie mediów: Media o dużej lepkości lub zawiesiny zawierające kryształy lub cząstki krzepną pomiędzy gniazdem zaworu a kulą, znacznie zwiększając opór tarcia.
Wiązanie mechaniczne: Trzpień lub gniazdo zaworu może utknąć z powodu ciał obcych, nadmiernego zużycia lub rozszerzalności cieplnej (w warunkach wysokiej temperatury).
Odchylenie pozycjonowania lub drgania (zawory sterujące)
Jest to często widoczne w automatycznych zaworach kulowych używanych do regulacji, a nie do prostego przełączania.
Profesjonalne punkty diagnostyczne: Awaria pozycjonera lub niestabilne ciśnienie źródła powietrza. Siłowniki pneumatyczne wymagają stabilnego i precyzyjnego ciśnienia źródła powietrza w celu dokładnego pozycjonowania; siłowniki elektryczne mogą ulegać zniekształceniom sygnału sprzężenia zwrotnego z powodu zużycia potencjometru lub awarii płyty sterującej.
Nadmierna strefa martwa: Strefa martwa ustawiona w systemie sterowania jest zbyt duża, co powoduje brak reakcji siłownika na niewielkie zmiany sygnału.

2. Awarie uszczelnień i wycieków
Wyciek jest najbardziej krytyczną awarią automatycznych zaworów kulowych, bezpośrednio wpływającą na wydajność procesu i bezpieczeństwo środowiskowe. Wycieki można podzielić na wewnętrzne i zewnętrzne.
Wyciek wewnętrzny (wyciek gniazda)
Dzieje się tak, gdy medium przechodzi przez powierzchnię uszczelniającą pomiędzy kulą a gniazdem, nawet gdy zawór jest zamknięty.
Profesjonalne punkty diagnostyczne: Zużycie siedzenia: Jest to główna przyczyna. Wysokie różnice ciśnień, przepływ płynu z dużą prędkością lub twarde cząstki w medium powodują zużycie materiałów gniazd zaworów, takich jak PTFE i PEEK.
Niekompletne zamknięcie: Jak wspomniano powyżej, niewystarczający moment obrotowy uniemożliwia całkowite dociśnięcie kuli do gniazda.
Erozja mediów: Korozja chemiczna lub kawitacja parowa uszkadzają powierzchnię uszczelniającą.
Wyciek zewnętrzny (wyciek połączenia trzpienia lub korpusu)
Dzieje się tak, gdy medium wypływa z zewnątrz korpusu zaworu, zwykle przez uszczelnienie trzpienia lub połączenie kołnierzowe. Profesjonalne punkty diagnostyczne: Starzenie się lub uszkodzenie uszczelek: Długotrwała praca w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem powoduje, że uszczelnienia (takie jak pierścienie grafitowe i PTFE) tracą swoją elastyczność lub twardnieją.
Wygięty lub zużyty trzpień zaworu: Powtarzające się skręcanie i nacisk uszkadzają powierzchnię trzpienia zaworu, uniemożliwiając utrzymanie skutecznego uszczelnienia z dławnicą.
Wyciek na luźnym złączu korpusu: Śruby kołnierza są poluzowane lub uszczelki ulegają zużyciu.

3. Awaria siłownika i układu sterowania
Siłownik jest mózgiem i mięśniem automatycznego zaworu kulowego. Jego awaria prowadzi bezpośrednio do utraty funkcjonalności automatyki.
Awaria siłownika elektrycznego
Przepalenie silnika: najczęstszą przyczyną jest niewystarczający moment obrotowy siłownika, co skutkuje przedłużoną pracą silnika z utknięciem w martwym punkcie. Częste uruchamianie i zatrzymywanie może również powodować przegrzanie silnika.
Awaria wyłącznika krańcowego/momentu obrotowego: uniemożliwia to systemowi sterującemu odbieranie prawidłowych sygnałów „całkowite otwarcie” lub „całkowite zamknięcie” lub automatyczne wyłączanie zasilania w przypadku przeciążenia. Awaria skrzyni biegów: Przekładnie zużywają się lub pękają w wyniku uderzenia lub złego smarowania.
Awaria siłownika pneumatycznego
Niewystarczające lub niestabilne ciśnienie powietrza: Powoduje to niewystarczający nacisk lub moment obrotowy siłownika. Awaria centrali wentylacyjnej (FRL) jest częstą przyczyną pośrednią.
Starzejące się lub uszkodzone uszczelki: Uszkodzone uszczelki wewnątrz tłoka lub jarzma powodują wyciek gazu, uniemożliwiając skuteczną konwersję ciśnienia pneumatycznego na moment mechaniczny.
Awaria zaworu elektromagnetycznego lub elementu sterującego powietrzem: Przepalona cewka zaworu elektromagnetycznego lub zablokowana szpula uniemożliwiają prawidłowy przepływ powietrza.

4. Korozja i awarie materiałowe
W trudnych warunkach, takich jak przemysł chemiczny, morski i metalurgiczny, awaria materiału stanowi długoterminowe ryzyko operacyjne.
Pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC): Pod połączonym działaniem niektórych mediów korozyjnych (takich jak stal nierdzewna w środowisku zawierającym chlorki) i dużych naprężeń, dochodzi do kruchego pękania materiału, co może prowadzić do nagłego pęknięcia korpusu zaworu lub trzpienia. Kawitacja/erozja-korozja: Kiedy medium przepływa przez zmniejszoną powierzchnię portu z dużą prędkością lub zawór jest częściowo otwarty, powoduje podwójne uszkodzenie ścianki korpusu zaworu i gniazda zaworu na skutek erozji mechanicznej i korozji chemicznej.