阀门故障分析及其分类

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2007年第6期　　　　　　　　　　　　　　　　　阀　　　门　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　—41—

文章编号:100225855(2007)0620041204

阀门故障分析及其分类

黄　燕1,周　密1,黄卫星1,李晓钟2,罗志远2

(11四川大学化学工程学院,四川成都610065;21中国核动力研究设计院,四川成都610041)

　　摘要　探讨了根据阀门故障的发生特点、影响程度和起因对阀门故障分类的方法。按照机械产品故障模式特点对阀门常见故障模式进行分类,是一种切实可行的综合分类方法。应用该分类法,对特定类型阀门———安全阀的主要故障现象进行了分析和分类。　　关键词　阀门;故障分类;故障模式　　中图分类号:TH134　　　　文献标识码:A

Thevalvefailureanalysisandclassification

HUANGYan1,ZHOUMi1,HUANGWei2xing1,LIXiao2zhong2,LUOZhi2yuan2

(1.CollegeofChemicalEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065,China;

2.NuclearPowerInstituteofChina,Chengdu610041,China)

Abstract:Theclassificationmethodsofvalvefailurewasdiscussedbasedontheoccurrencecharacteris2tics、theeffectdegreeandthecause.Thecomprehensiveclassificationmethodaccordingtothefailuremodeofmachineryproductsismorefeasible.Thisclassificationmethodwasappliedtooneofthespecifiedvalves,i.e.safetyvalvetofailurephenomenonanalysisandclassification.Keywords:valve;failureclassification;failuremode1　概述

目前工业上用的阀门种类繁多,数量庞大。在装置运行过程中,由于阀门故障引起的事故占很大比例。为了便于分析和统计阀门的故障模式,将阀门常见故障模式进行合理的分类整理是十分必要的。本文介绍了阀门故障的四种不同分类方法,选择按照通用机械产品故障模式特点对阀门常见的故障进行分析及分类,归纳得到阀门的故障模式表,并以安全阀为特例,利用此分类法对安全阀的主要故障模式和故障类别进行了分析。2　机械产品故障的预防和纠正

故障分析是指对已经发生故障或可能发生故障的产品及其组成结构进行逻辑系统的研究,鉴别其故障模式,确定故障原因和失效机理,以及评估分析该故障模式对系统产生的影响〔1,2〕。

故障分析分为事前分析和事后分析。事前分析主要采用逻辑思维方法,例如进行可靠度计算、故障模式影响及危害分析、故障树分析、可靠性评审

等,主要目的是预防故障事件的发生。事后分析是指应用传统的故障分析技术,产品在试验或使用阶段发生故障后,找出故障原因和分析故障机理,是常用的故障分析技术。预防和纠正故障是进行机械可靠性设计的主要任务,通过故障分析可以为积极预防故障找到有效的途径,减少和预防产品同类故障的发生,同时积累可靠性工程经验,为可靠性工程提供必要的基础,也为修订产品技术规范及标准

3〕

提供依据〔,从而提高设备运行和使用的可靠性。

随着科学和工业的不断向前发展,特别是在航空、航天、航海、国防军工等领域,对机械产品的安全可靠性要求越来越高,加上机械产品日趋复杂化,其发生故障或失效所造成的损失也越来越大。机械产品的故障模式和影响因素复杂多样,因此有必要系统地研究分析机械产品的故障。关于阀门方面的故障研究,仅有一些结合工程实际问题所做的单一故障分析。而没有具体的分类整理。

一些机械行业通过故障分析,编制了故障模式

作者简介:黄燕(1982-),女,四川成都人,硕士研究生,从事阀门的可靠性设计与分析研究。

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表。如中国汽车工业总公司发布了QC/T34-92《汽车的故障模式及分类》。通过研究现役装甲车辆装备使用的可靠性,编制了装甲车辆的故障模式1〕表〔。在ANSI/IEEEStd500-1984《用于泵和驱动装置,阀门驱动装置和阀门的可靠性数据》中,编写了泵和阀门的能动件故障模式表以及非能动件故障模式表。本文结合阀门故障的分类方法,将其分散的故障模式进行统一的分析和分类,为阀门的可靠性设计及分析提供参考。3　阀门故障分类方法阀门在某段工作时间内连续地保持并完成给定的功能要求,使给定参数值维持在所规定的范围内的这种性能被称为无故障性,当阀门的这种性能受到破坏就会产生故障。阀门故障的分类主要根据故障出现特点、故障影响程度、故障起因和机械产品故障模式特点等进行(图1)。311　故障特点

阀盖法兰间和管道与阀体连接法兰间产生泄漏,由

于磨损、腐蚀或形成水垢而在关闭件上产生泄漏,由于阀瓣的浸蚀性磨损使调节阀水力特性改变,磨蚀性液流对阀体的磨损,零件的磨蚀性损耗,阀杆螺母或阀杆螺纹的磨损等。312　故障影响程度

故障对系统运行的影响存在差异,有的严重,有的轻微。严重故障发生后,阀门将停止运行。具体故障模式有壳体零件(如阀盖、外壳、楔块等)、阀瓣的驱动零件(如阀杆、阀杆螺母和齿轮等)、波纹管和紧固件(阀体和阀盖连接的螺栓)等受到破坏。

轻微故障发生后,阀门按功能要求还能继续使用,只是功效降低了。例如,通过重新拧紧螺母可以消除的填料泄漏和垫片连接处泄漏的故障,不需要从管道上卸下阀门就可以消除的故障,不需要拆除电气设备就可以消除的电路接触故障,及时发现并在不需要拆装电气设备就可以消除的信号系统故障等。

根据故障特点和影响程度分类在很大程度上是假定性的,对可修复类阀门和不可修复类阀门来讲,同一故障模式也可能属于不同的故障类别,所以对于不同的阀门,故障模式不具有统一性。

出现故障时有突然故障与渐进故障两种形式。突然故障的特点是一种或几种给定的工作参数发生了阶跃式的变化。属于此类的具体故障模式有阀瓣与阀座粘结、电路接触受到破坏、隔膜受到破坏、阀瓣不能密封、阀瓣驱动机构或阀瓣被楔住等。

渐进故障的特点是一种或几种给定参数发生逐渐的变化。具体故障模式有介质通过填料、阀体与

图1　阀门故障分类方法

313　故障起因

根据阀门故障起因的特点,可分为生产性故

4〕

障、结构性故障和运行性故障〔。生产性故障是因为没有遵守阀门所规定的生产和检修程序造成的,结构性故障是由于阀门的设计存在问题造成的,运行故障是没有遵守阀门所规定的运行条件和