控制阀振动的主要原因是什么？

控制阀振动指的是阀门在操作过程中出现快速的关闭和打开现象，表明控制阀无法稳定保持在一个适当的位置以维持预定的工艺条件。这种情况会导致闭环系统中的过程变量在其设定点附近波动。

振动的原因可能包括以下原因：

控制器问题：控制器设置不当或其内部组件故障可能导致控制信号不稳定，进而引起阀门振动。

控制阀部件故障：阀门特定组件（如阀芯、阀座或执行机构）的磨损或损坏也可能导致振动现象。

操作方式的影响：有时，即使硬件本身没有缺陷，不合适的操作方法或流程设计也能引发振动。

持续存在的阀门振动不仅会损害压盖密封的性能，还可能导致显著偏离所需的设定点，影响生产效率与产品质量。因此，准确识别造成振动的根本原因至关重要，以便实施必要的纠正措施，解决振动问题，并提升控制回路的整体性能。

本文将深入探讨引起阀门振动的各种潜在因素及其诊断方法，旨在帮助读者更好地理解和处理这一常见但复杂的工业控制难题。通过了解这些信息，工程师和技术人员可以更有效地维护和优化他们的控制系统，确保生产工艺的平稳运行。

什么原因导致阀门振动？

1、控制回路问题

将控制器模式从自动切换为手动，并按照常规方法评估响应，以确定问题是否出在环路内。

如果振荡停止，则说明回路出现故障。这些问题通常出现在非线性过程中。由于滞后效应，也可能会出现“猎杀"现象。其结果是过程环路表现迟缓。

控制器的配置无法解决这一机械问题。由回路问题引起的控制阀卡死可通过适当调整控制器来解决。如果手册中没有说明，则可能是其他原因，如工艺变量的实际差异、阀门尺寸等。 

2、控制阀的尺寸

阀门的可控性在很大程度上受控制阀尺寸的影响。流量系数（简称Cv）是指在1psi压力下降的情况下，打开的阀门可通过600°F的水量。

Cv由阀门设计确定，并保持不变。若阀体样式或阀内件不同，即使相同尺寸的控制阀也可能有不同的Cv值。当总工艺增益较低或高时，控制阀尺寸的问题就会显现出来。控制阀尺寸往往基于未来流量增加的需求而选定，这可能导致所选阀门尺寸略大于当前应用要求，从而影响控制精度。

过大的阀门会导致开度和关度过大，引起卡死、填料损坏及控制不精确。相反，过小的阀门需要较大的压降才能维持适当的流量，且可能缺乏必要的容量，增加泵的压力并提高气蚀的风险。气蚀和闪蒸是造成控制阀内件损坏的主要问题，进而导致工艺控制的波动。 

3、控制阀门定位器

为了使控制阀执行器处于控制过程变量所需的平衡位置，阀门定位器通过调节气压实现。

它有一个阀芯来控制气流，但长期使用或空气中的灰尘颗粒可能导致阀芯磨损，使其卡在某个特定位置，导致气压异常升高。一旦气压升高，阀芯会从卡滞位置释放，引发过冲，导致阀门位置不稳定，失去对阀门的有效控制，造成偏移。

由于周围工艺罐的辐射热，阀门定位器可能暴露在高温下，这也是定位器导致控制阀卡滞的一个因素，可能导致定位器密封件和管道损坏。定位器利用反馈链路检测阀门的实际位置，从而调整输出。如果因流体力或摩擦力等原因导致反馈链路失效，阀门可能无法正确运行。现代智能定位器具备识别此类偏差的功能。

4、阀门行程中的静摩擦

当阀门遭遇静摩擦（即卡滞）时，在特定位置停止移动，需额外施加力才能重新启动。此现象的原因可能是硬化的压盖填料或阀芯内的粘性流动。当施加的力足以克服卡滞点时，阀门会进入过冲位置，导致过程变量超出设定点。监控控制器输出与过程变量之间的关系可以观察到这种卡滞现象。

阀门执行机构的尺寸应合适，且压盖密封上的扭矩应在可接受范围内，以避免卡滞。

5、硬件缺陷

此外，阀芯内部的磨损也可能导致阀门卡滞，使得阀门无法关闭。阀芯损坏会导致调节阀在高工作范围内失去控制能力。

在控制阀中，压盖填料用于防止工艺介质泄漏出阀体。如果损坏，会导致阀盖处泄漏，威胁工作环境安全。阀门执行机构中的泄漏是导致阀门“猎杀"的另一个因素。

阀杆最初由阀门定位器精确定位，但由于泄漏，阀杆会不断移动，迫使定位器反复调整输出，形成阀杆位置的无限搜索。这是控制阀在稳态控制信号下常见的追尾现象之一。

如何阻止阀门振动？

1、振荡的分析和诊断

回路问题或其他影响因素会导致控制阀出现振荡现象。将控制器切换到手动模式，并观察振荡是否停止，以确定问题根源。如果振荡停止，则表明问题是由于回路本身的问题导致的，可以通过适当的调整来解决。

内部振荡可能是由调整不当或机器故障引起的。若在手动模式下阀门仍然表现出不稳定行为，则问题可能源自阀门组件损坏或工艺参数的变化。

卡滞和定位器过冲是造成控制阀卡滞的最常见原因。通过图表可以清晰地展示存在卡滞现象时阀门的输出响应情况。

2、控制阀卡死的主要原因是什么？

要判断控制阀卡死是由于控制器调整不当还是控制阀本身的机械故障，建议暂时旁路控制器输出，向控制阀执行器提供恒定压力，然后观察其输出响应。

线性电位计（位置变送器）用于检测阀杆的移动，而压力传感器（智能定位器）则用于测量定位器的输出压力。通过将这些传感器连接到数据采集系统，并使用监控软件（如Labview）可视化这些数据，即可生成阀杆行程与控制器输出之间的对比图。

3、控制阀卡死的主要原因是什么？

微控制器接收来自控制器设定点和压力传感器的输入信号。当注意到压力偏离设定值时，如果这种偏离超过五次，则被视为“猎杀"行为。在这种情况下，控制器的输出会被隔离，电流压力转换器（I-P转换器）会自动产生一个与设定点相对应的压力，并将其作为输入提供给控制阀定位器。几秒钟后再次检查偏差情况。如果发现偏差减小，则说明调节阀及其附件没有问题。

因此，需要对控制器回路进行特别调整。但如果阀门依然存在问题，则可能是压盖密封造成的内件损坏或卡滞。借助带有死区的曲线图，可以很容易地找到卡滞的具体位置。在持续出现跳动但无证据显示存在死区的情况下，振动的发生很可能是由于阀芯等部件的损坏所引起的。这种方法还可以帮助确定捕猎现象是否在整个控制范围内都存在，或者仅限于某些特定的操作区间。

4、控制阀维护程序

如果控制阀在操作过程中出现卡滞现象，涉及的故障排除步骤较为复杂