Regelventil

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Häufige Störungen des Regulierventils sowie Lösungsmöglichkeiten: Das Regulierventil wird vor Ort installiert und steht in direktem Kontakt mit dem Medium. Unter Bedingungen hoher Temperaturen und Drucke, extremen Kälten sowie starken Korrosionsfaktoren entstehen schwierige Umweltbedingungen. Die Qualität und Zuverlässigkeit des Ventils beeinflussen nicht nur die Genauigkeit der Regulierung, sondern auch die Sicherheit des Produktionsystems sowie die Umweltverschmutzung. In einigen Fällen ist eine automatische Steuerung dringend erforderlich, doch lässt sie sich oft nicht umsetzen, weil die Regelventile den Anforderungen vor Ort nicht gerecht werden. Häufig treten bei diesen Ventilen Probleme wie Verklemmungen, beschädigte Membranen, träge Reaktionen, starke Lecks, unzureichender Druck, schlechte Schließfähigkeit, begrenzter Regelbereich, Vibrationen, Pfeifgeräusche sowie äußere Lecks auf. 　　Häufige Regelventile sind Einwegventile, Zweiwegventile, Zylinderventile, Winkelventile, Dreiecksventile, Schmetterlingsventile, Kugelventile sowie voll funktionsfähige, ultraleichte Ventile. Spezielle Ventile umfassen Hochdruckventile, Hochtemperaturventile, korrosionsbeständige Ventile sowie schnell schließende Absperrventile. 　　Oft ist die Fehlerhäufigkeit von Regelventilen höher als bei anderen Messgeräten. Um Fehler analysieren und beurteilen zu können, müssen Messgerätefachleute sich mit den häufigen Fehlern von Regelventilen auskennen. Ventilpositionierer und Handrad sind Teil der Regulierventile. 　　Probleme mit der Regulierventil-Steuerung (Aktor V):
① Der Ventilkern ist abgefallen, der Ventilstab ist gebrochen oder verdreht – außerdem sind die Stifte des Schmetterlingsventils gebrochen.
② Der Ventilkern ist fest mit dem Ventilsitz oder den Buchsen verbunden; außerdem befinden sich Fremdkörper im Ventilkörper, die das Ventil blockieren.
③ Die Membran ist gerissen oder es gibt Lecks im Zylinder. Zudem sind die Entlüftungsöffnungen der Membran verstopft, oder die „O“-Ringe sind abgenutzt und leckgeschädigt.
④ Die Ventilsprünge sind nicht richtig eingestellt, das Ventil ist beschädigt oder der Ventilrahmen ist gebrochen.
⑤ Das Ventil befindet sich in seiner Endposition – es gibt keine Möglichkeit zur Regulierung. Zudem wurde das falsche Ventil ausgewählt, oder das Ventil hat bereits eine bestimmte Öffnung.
⑥ Der Reibungswiderstand am Ventilstab ist zu hoch (z. B. aufgrund von zu festen Dichtungen oder hoher Temperaturen). Dadurch ist die Bewegung des Ventils langsam, und die Leistung des Aktors reicht nicht aus.
⑦ Der Ventilstab ist entweder zu lang oder zu kurz – dadurch ist die Bewegung des Ventils eingeschränkt, und es entsteht viel Lärm.
⑧ Es kommt zu starken Lecks am Ventil; außerdem sind die Führungsbuchsen des Ventils stark abgenutzt.
⑨ Der Ventilkern ist stark abgenutzt oder korrodiert; außerdem ist die Verbindung zwischen dem Ventilstab und dem Ventilkern nicht sicher genug.
⑩ Das Ventil wird durch ein Limitiertes System blockiert – entweder ist das Handrad nicht richtig justiert, oder es gibt Probleme mit der Elektromagnetventilsteuerung. 　　2. Probleme mit dem Ventilpositionierer (VP):
① Es gibt Probleme mit der Luftversorgung oder dem Eingangssignal – die Druckwerte sind zu niedrig oder zu hoch, außerdem gibt es Lecks in Dämpfern, Anschlüssen, Rohren und am Positionierer selbst.
② Die Düsen, Drosselöffnungen sowie der Verstärker des Positionierers sind schmutzig, verstopft oder funktionieren nicht richtig.
③ Die Rückkopplungskomponenten sind nicht richtig montiert oder befestigt; sie können sich lösen oder durch Vibrationen beschädigt werden.
④ Die mechanischen Teile im Inneren des Positionierers sind locker, abgenutzt oder alt – dadurch entstehen Schwingungen.
⑤ Der Positionierer wurde nicht richtig kalibriert, wodurch seine Funktion gestört wird. 　　5. Prozessbezogene Probleme: 　　①. Im Rohr befinden sich Fremdkörper (oder Kristalle des Mediums), die den Ventilkern blockieren oder anheben – dies kann auch auf eine unzureichende Reinigung der Anlagenteile zurückzuführen sein. 　　②. Der Prozess weicht von den vorgesehenen Bedingungen ab, wodurch der Regelventil nicht richtig funktioniert. 　　③. Das Prozesssystem ist nicht in Ordnung. 　　④. Falsche Bedienung des Prozesses – beispielsweise falsche Einstellung der Anschlüsse oder unsachgemäße Handhabung des Handrads. 　　 　　2 Erfahrungen mit der Prüfung und Wartung verschiedener Regelventile (einschließlich Lüftungsventile) sowie Positionierer 　　 Regelventile sind ein wichtiger Bestandteil des Regelungssystems. Sollten bei den Regelventilen Störungen auftreten, funktioniert das gesamte Regelungssystem nicht mehr. Deshalb muss die Prüfung und Wartung der Regelventile sorgfältig durchgeführt werden. Im Folgenden werden einige Ventiltypen erläutert. 　　1. Pneumatische Membranregelventile 　　 a. Pneumatische Membranregelventile mit Positionierer 　　 Bei der Überprüfung solcher Ventile wird zunächst der Druck der Luftversorgung ermittelt. Anschließend wird das Ventil gemäß den Vorschriften überprüft, um sicherzustellen, dass seine Linearität sowie Empfindlichkeit den vorgeschriebenen Anforderungen entsprechen. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei bei der Montage des Ventilpositioniers: Wenn das Ventil zu 50 % geöffnet ist, muss der Rückkopplungsarm des Positioniers in einer horizontalen Position sein. 　　 b. Pneumatische Membranregelventile ohne Positionierer Bei pneumatischen Membranregelventilen ohne Positionierer muss bei der Kalibrierung besonders auf den Signalbereich des Regelventils geachtet werden. Der Springbereich – also der Signalbereich – ist auf dem Etikett angegeben; die Kalibrierung erfolgt anschließend entsprechend diesem Signalbereich. 　　2、Zylindrische Regelventile 　　 Zylindrische Regelventile weisen Vorteile wie eine hohe Leistung sowie eine schnelle Reaktion auf Steuerbefehle auf. Bei der Überprüfung wird zunächst der Druck der Luftversorgung festgelegt, anschließend erfolgt die Überprüfung gemäß den Vorschriften. Falls eine schlechte Linearität oder Sprünge festgestellt werden, sollte ein Dichtheitstest am Zylinder durchgeführt werden, um zu überprüfen, ob der Zylinder, der Kolben sowie die Anschlüsse undicht sind. Falls das Problem weiterhin besteht, könnte es an einer zu fest sitzenden Dichtung der Ventile liegen. Durch die Anpassung der Dichtung kann das Problem behoben werden. 　　3. Steuerungseinheit für Lüftungstüren 　　 Die Steuerungseinheit für Lüftungstüren ist eine spezielle Art von Ventil. Bei der Überprüfung solcher Ventile wird zunächst der Druck der Gasquelle ermittelt, anschließend erfolgt die Überprüfung gemäß den Vorschriften. Solche Ventile verfügen in der Regel über einen Positionierer – doch deren Linearität ist nicht besonders gut. Es reicht aus, wenn die Anforderungen des Prozesses erfüllt werden. Während der Inspektion sollte darauf geachtet werden, ob an den Verbindungsstellen Lecks vorliegen, ob der Druck der Gasversorgung in Ordnung ist, und ob die mechanischen Antriebskomponenten regelmäßig mit Schmieröl versorgt werden. 　　4. Drehzahlregler 　　 Der Drehzahlregler einer Anlage ist ein spezielles Regelgerät, das sich in einen Ausführungsmechanismus und einen Ölmotor aufteilt; das Messgerät übernimmt die Funktion des Ausführungsmechanismus. Bei der Überprüfung wird zunächst der Druck der Gasquelle sowie der Druck im Luftkissen ermittelt. Anschließend wird gemäß den Vorschriften überprüft, ob die Anforderungen der Prozessanlage erfüllt werden. Bei Inspektionen muss besonders darauf geachtet werden, ob es in den Gasleitungen zu Leckagen kommt. Sollte eine Leckage festgestellt werden, muss sie umgehend behoben werden. 　　5. Membranventil 　　 Das Membranventil ist ein zweistufiges Ventil. Bei der Überprüfung wird zunächst der Druck der Luftversorgung festgestellt, anschließend wird geprüft, ob das Ventil geschmeidig und richtig funktioniert. Falls es Unregelmäßigkeiten gibt, überprüfen Sie bitte, ob die Membran beschädigt ist und ob das Füllmaterial in Ordnung ist. 　　6. Elektromagnetische Schalventile 　　 Elektromagnetische Schalventile umfassen das Elektromagnetventil zur Stilllegung der Anlage sowie das Schalventil für Erdgas im Kraftstoffsystem. Diese Art von Ventilen ist zweistufig. Bei der Überprüfung muss besonders darauf geachtet werden, ob die Spannung der Stromversorgung in Ordnung ist, ob das Ventil geschmeidig funktioniert und an der richtigen Stelle bleibt sowie ob es zu Leckagen kommt. 　　7. Änderung der Ventile für Öffnungs- und Schließvorgänge 　　 Ventile für Öffnungs- und Schließvorgänge sind eine Eigenschaft der Ventile selbst – sie werden bereits bei der Herstellung der Ventile festgelegt. Nur durch den Wechsel des Antriebsmechanismus kann sich das Verhalten der Ventile ändern. Bei Ventilen mit Zylindern kann man das Verhalten ebenfalls durch Änderung der Signale für die oberen und unteren Zylinder beeinflussen. Wenn die Rückkopplung des Positioniers oder Reglers geändert wird, ändert sich das Verhalten im „Gas-eins“- und „Gas-aus“-Modus nicht. 　　8. Entlastungsventile und Stotterverhinderungsventile
Beim normalen Betrieb sind sowohl die Entlastungsventile als auch die Stotterverhinderungsventile geschlossen. Bei der Überprüfung dieser Ventile muss besonders auf die Kraft geachtet werden, die der Prozessdruck auf den Ventilkern ausübt. Durch Berechnungen kann der Schließwert des Ventils ermittelt werden. Bei Ventilen, die bei hohem Druck schließen, liegt dieser Wert nicht unbedingt bei 100 KPa – es können auch 95 KPa oder 90 KPa sein. Bei Ventilen, die bei niedrigem Druck öffnen, liegt der Schließwert ebenfalls nicht unbedingt bei 20 KPa – es können auch 40 KPa oder 50 KPa sein. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Ventile im normalen Betrieb zuverlässig geschlossen bleiben und ordnungsgemäß funktionieren. Die Methode zur Bestimmung des Startwerts sollte wissenschaftliche Berechnungen beinhalten. In der Praxis ist das jedoch schwierig. Oft wird aufgrund von Erfahrungen ein eher konservativer und vernünftiger Startwert festgelegt. Für Ventile, die durch Druck gesteuert werden, liegt der übliche Startwert bei 25–35 KPa ； Für die Druckschalter wird ein empirischer Startwert von 85–95 KPa festgelegt. 　　Beispielfall: Eine pneumatisch gesteuerte Hochdruckregelventil mit Positionierer. Die Eingangsspannung liegt bei 20–100 KPa, die Ausgangsspannung bei 40–200 KPa. Der Druckunterschied vor und hinter dem Ventil beträgt 30.000 KPa. Der Durchmesser des Ventilkörpers beträgt 8 mm, die Bewegungstiefe des Ventils 20 mm. Die effektive Fläche der Membran beträgt 280 cm². Die Reibkraft des Ventils beträgt 30 Kgf. Diesen Ventil bei Normaldruck überprüfen – bis zu welchem Grad muss er geprüft werden, damit er nach dem In Betriebnehmen ordnungsgemäß funktionieren kann? 　　Lösung: (1) Überprüfung der Reiseroute. D.h., es werden 20–100 KPa eingegeben, sodass die Ausgangsdrücke bei 40–200 KPa liegen; dabei durchläuft der Ventil 20 mm seines gesamten Bewegungsbereichs. 　　 (2) Überprüfung des Startdrucks (Flussrichtungsventil):
Po = (△P × πr² + F_m + F_e) / Ae
= (300 × π × (0,4 × 0,4) + 30 + 280 × 0,05) / 280
= 70 KPa

In der Formel steht Fe für die Druckkraft, die auf den Ventilsitz wirkt. In der Regel wird angenommen, dass Fe = 0,05 · Ae gilt. Nachdem der Startwert ermittelt wurde, erfolgt die Justierung wie folgt:
(1) Es wird ein Signal von 20–100 KPa eingegeben; dabei wird der Nullpunkt des Reglers so eingestellt, dass die Ausgangsspannung null beträgt (40 KPa).
(2) Die Feder wird komprimiert; das eingegebene Signal wird allmählich von 20 KPa erhöht, bis die Ausgangsspannung 70 KPa erreicht hat – dann beginnt das Ventil zu arbeiten. 　　 　　 　　Hinweise zur Überprüfung und Wartung der verschiedenen Geräte im 3-fach-Interlocksystem
1. Transmitter, Sensoren, Thermoelemente (Widerstandsmessgeräte)
Im Interlocksystem wandeln die vor Ort befindlichen Transmitter, Sensoren sowie Thermoelemente die Prozessparameter in analoge elektrische Signale um, die anschließend an das DCS-System übermittelt werden. Im DCS-System werden mithilfe der Steuerfunktionen Schutzmaßnahmen sowie Alarmfunktionen realisiert. Deshalb ist bei der Wartung dieser Geräte auf folgende Punkte zu achten:
a. Es muss ein Arbeitsauftrag für die Deaktivierung des Interlocks ausgestellt werden, damit die Disponenten sowie die Prozessmitarbeiter über die Situation informiert sind. 　　 b. Entfernen Sie auf dem CRT die vorhandenen entsprechenden Interlocks. 　　 c. Kenntnisse über die Beziehungen zwischen den zu wartenden Messgeräten und anderen Regelungssystemen, um Fehlfunktionen zu vermeiden. 　　 d. Setzen Sie die zu wartenden Geräte auf dem CRT in den MAN- und CAL-Zustand. 　　 e. Wartung und Kalibrierung der Vor-Ort-Messgeräte. 　　 f. Nach Abschluss der Überprüfung und Wartung, sobald die Werte von K5 normal sind, wird im CRT der CAL-Modus deaktiviert und das System auf AUT gestellt. 　　 g. Nachdem festgestellt wurde, dass die Parameter in Ordnung sind, wird ein Antrag auf Inbetriebnahme der Interlocks gestellt, um diese in Betrieb zu nehmen. 　　 2. Druckschalter und Schwimmkörper-Bewegungsmesser 　　 Bei der Überprüfung und Wartung von Druckschaltern sowie Schwimmkörper-Bewegungsmessern an Ort und Stelle sind folgende Schritte einzuhalten: 　　 a. Ein Arbeiten-Ausnahmegenehmigungsformular ausstellen. 　　 b. Entfernen Sie die entsprechende Interlock-Funktion am CRT. 　　 c. Überprüfung und Wartung der Schalter vor Ort. 　　 d. Nach Überprüfung und Bestätigung der Richtigkeit wird das Formular zur Inbetriebnahme der Interlocks ausgestellt, um die Interlocks auf dem CRT in Betrieb zu nehmen. 　　 3. Überprüfung und Wartung der Interlockschalterventile 　　 Interlockschalterventile werden in solche eingeteilt, die ständig mit Strom versorgt sind, und solche, die ständig ohne Stromversorgung sind. 　　 a、Ständig geladene Elektromagnetventile: Bei der Überprüfung und Wartung solcher Elektromagnetventile kommt es aufgrund der Tatsache, dass die Ventile ständig geladen sind, zu einer Erhöhung der Temperatur. Das kann man mit der Hand spüren. Wenn die Temperaturerhöhung stark ist, deutet das auf einen Defekt im Spulenteil der Elektromagnetventile hin. In diesem Fall müssen diese umgehend ausgetauscht werden. Beim Austausch der Elektromagnetventile muss sichergestellt werden, dass die Ventile in einer sicheren Position sind. 　　 b、Elektromagnetische Ventile, die in der Regel nicht geladen sind. Bei der Wartung dieser Elektromagnetventile sind Probleme in den Leitungen sowie im Spulenteil schwer zu erkennen; daher müssen tatsächliche Messungen durchgeführt werden. Zu den Tests gehören die Überprüfung der Leitungsverbindungen sowie die Isolationsprüfung. Dabei muss sichergestellt werden, dass das Ventil sich in einer sicheren Position befindet. 　　 4. Wartung von Steuerungssystemen ohne interne Schaltvorrichtungen 　　 Egal, ob „harte Maßnahmen“ bei den Eingangssignalen ergriffen werden oder „harte Maßnahmen“ auf der Seite der Ausführungsmechanismen, man muss zunächst die Prinzipien der Steuerung verstehen. Beim Arbeiten ist größte Vorsicht geboten – es darf auf keinen Fall nachlässig gehandelt werden! 　　 Bei einem Steuerungssystem ohne Schaltvorrichtungen zur Trennung der Komponenten müssen vor Fehlfunktionen „harte Maßnahmen“ ergriffen werden – beispielsweise durch den Einsatz von Ventilstoppern, die Begrenzung der Drehbewegung des Regelventils oder die Befestigung des Ventilstabes ； Stellen Sie den Motor in die MAN-Position, oder ergreifen Sie auf der Eingangssignalseite „harte Maßnahmen“ – beispielsweise durch Kurzschluss gefolgt von Öffnung unter Verwendung von normal offen oder normal geschlossenen Kontakten – und führen Sie anschließend die Wartung durch.