Las válvulas de control neumáticas sirven como componentes de accionamiento centrales del sistema de control de una unidad, actuando efectivamente como las "manos y pies" del equipo. Durante la operación y el mantenimiento de rutina, son comunes problemas como retroalimentación distorsionada de la posición de la válvula, apertura restringida y cambio inesperado del modo automático al manual; Los esfuerzos de solución de problemas a menudo priorizan sospechas de mal funcionamiento del posicionador o atascamiento del cuerpo de la válvula. Sin embargo, la reciente falla de la válvula de control del nivel de agua del desaireador en la Unidad 4 presentó una falla clásica, muy engañosa y oscura: la válvula pasó las pruebas de carrera completa sin carga, el problema persistió incluso después de reemplazar el posicionador por uno nuevo y no había signos de fuga de aire en el exterior del cilindro. Sin embargo, la válvula siguió sufriendo fallas de seguimiento, una apertura máxima de solo el 20 % y cierre espontáneo, lo que generó importantes desafíos para la resolución de problemas.
Este artículo proporciona una revisión integral del proceso de solución de problemas, profundiza en la causa raíz y resume lecciones clave y estrategias de mantenimiento estandarizadas para ofrecer orientación práctica a colegas que manejan problemas similares con válvulas de control neumático.
01 Descripción general de fallas: anomalía operativa repentina
El equipo defectuoso fue la válvula de control de nivel de agua del desaireador de la Unidad 4, equipada con un posicionador neumático ABB. Funciona según el principio de "aire para abrir" y es fundamental para regular el nivel de agua de la unidad.
02 Un viaje complejo para solucionar problemas: múltiples errores de juicio y eliminación sistemática
Las características definitorias de esta falla fueron su naturaleza oscura, la presencia de múltiples factores de confusión y un alto riesgo de diagnóstico erróneo. Especialistas de dos disciplinas realizaron repetidos controles cruzados y revocaron las conclusiones iniciales; El proceso fue progresivo y ofrece un valor significativo para el análisis posterior al incidente. El proceso de resolución completo se describe a continuación:
Paso 1: Sospecha inicial de atadura de válvula: descartada
Basándose en síntomas como una apertura insuficiente de la válvula y una falla en el seguimiento de la señal de posición, el personal de mantenimiento inicialmente sospechó que el cuerpo de la válvula estaba atascado. El personal mecánico operó manualmente el volante de la válvula para forzar la posición a un objetivo del 25 %, pero al soltar el volante, la válvula rápidamente volvió a caer al 18 %. Las inspecciones visuales y las pruebas de fugas no revelaron fugas de aire en el exterior del cilindro, lo que descartó efectivamente la obstrucción de la válvula o la fuga externa del cilindro y desplazó el foco de sospecha al posicionador de válvula ABB.
Paso 2: recalibrar el posicionador.
Después de confirmar el funcionamiento normal durante la prueba sin carga, el personal de control térmico emitió adecuadamente una orden de trabajo de mantenimiento, implementó medidas de aislamiento de seguridad y cerró las válvulas de aislamiento manuales aguas arriba y aguas abajo de la válvula de control. Se realizó una inspección exhaustiva del sistema de suministro de aire, confirmando que la válvula reductora de presión de aire, la tubería de suministro y el amplificador neumático funcionaban correctamente, sin fugas y con una presión de suministro de aire estable y compatible.
Posteriormente, se realizó una calibración precisa de carrera completa del posicionador ABB, seguida de pruebas de apertura/cierre en sitio en coordinación con el personal de operaciones. En condiciones sin carga (sin medio de proceso), la válvula funcionó suavemente en toda su carrera; Las señales de comando y retroalimentación estaban perfectamente sincronizadas sin desviación y todos los parámetros cumplían con las especificaciones.
Paso 3: Ejecución de prueba con medio de proceso; La recurrencia de fallas conduce a un callejón sin salida.
Una vez finalizado el mantenimiento y levantadas las medidas de aislamiento del sistema, se realizó una prueba con el medio de proceso. La falla volvió a ocurrir: bajo operación presurizada, la apertura máxima de la válvula alcanzó solo el 20%, sin alcanzar el rango de operación requerido.
En esta etapa, el equipo presentaba un escenario altamente engañoso: los parámetros de calibración del posicionador estaban dentro de los límites, el funcionamiento sin carga era normal, el cuerpo de la válvula no mostraba signos de atascamiento o daño y el sistema de suministro de aire no presentaba fugas ni anomalías de presión. Los métodos convencionales de resolución de problemas no lograron identificar la ubicación del fallo, lo que paralizó los trabajos de mantenimiento.
Paso 4: Reemplazo con un posicionador nuevo; la falla persiste.
Para descartar por completo posibles problemas con el posicionador, el personal de control térmico reemplazó la unidad con un posicionador ABB nuevo del mismo modelo y realizó nuevamente una calibración de carrera completa. Sin embargo, después de abrir manualmente la válvula al 50% en el sitio, la válvula no pudo mantener su posición y se cerró lentamente por sí sola.
La avería persistió a pesar del nuevo posicionador; El equipo de operaciones y mantenimiento identificó preliminarmente una fuga interna en el cilindro como la causa principal. Sin embargo, el personal mecánico realizó repetidas y meticulosas comprobaciones de fugas en el exterior y las conexiones del cilindro sin encontrar ningún punto de fuga, lo que provocó que los esfuerzos de solución de problemas se estancaran una vez más.
Paso 5: Identificar el defecto oculto y eliminar la falla.
Para romper el estancamiento en la resolución de problemas, los equipos mecánicos y de control térmico llevaron a cabo una inspección detallada conjunta. Finalmente identificaron el fallo oculto central: la junta en la conexión entre el cilindro y el vástago de la válvula había envejecido y deteriorado, provocando una pequeña fuga interna.
Se trataba de una fuga interna del equipo sin signos externos; no se pudo detectar mediante inspecciones visuales convencionales o métodos externos de detección de fugas, lo que lo convierte en un ejemplo clásico de defecto oculto. El personal de mantenimiento reemplazó inmediatamente el sello por uno nuevo, eliminando por completo el riesgo de fugas internas. Después de que el equipo volvió a estar en servicio, las acciones de regulación y conmutación de carrera completa de la válvula fueron precisas y suaves, y el funcionamiento en las condiciones reales del proceso fue estable; La falla fue completamente resuelta.
03 Análisis en profundidad de la causa raíz
Muchos colegas de O&M podrían preguntarse: ¿por qué la válvula funciona perfectamente durante las pruebas sin carga, pero con frecuencia funciona mal una vez que funciona en condiciones y carga reales del proceso? De hecho, la causa fundamental de todas estas anomalías radica en una fuga interna en el sello del vástago de la válvula del cilindro. El mecanismo subyacente es sencillo:
El problema principal es la fuga interna en el sello del vástago de la válvula del cilindro, como se explica a continuación:
- Sin carga/sin diferencial de presión: el defecto permanece oculto: sin medios de proceso, no hay contrapresión que actúe sobre el obturador de la válvula. La pérdida de aire debido a una ligera fuga interna del cilindro es insignificante y queda suficiente presión de aire para satisfacer las necesidades operativas; en consecuencia, las pruebas de calibración y de carrera completa parecen normales.
- Cargado/Con medio: el defecto se vuelve evidente: durante la operación con medios de proceso, la presión del desaireador ejerce una fuerza contraria en el obturador de la válvula, lo que requiere que el cilindro proporcione suficiente empuje para superar el diferencial de presión. Las fugas internas en el sello del vástago de la válvula provocan una pérdida de presión de suministro de aire y una fuerza de salida insuficiente, lo que hace imposible mantener la posición objetivo de la válvula. Esto conduce a una serie de problemas, como apertura restringida, desviación de la posición de la válvula y discrepancias significativas entre el comando y la retroalimentación.
- Naturaleza altamente engañosa del fallo: dado que la fuga se produce dentro del cilindro, no hay signos externos de fuga de aire. Las inspecciones visuales y de detección de fugas externas convencionales no logran detectar el problema, lo que facilita diagnosticar erróneamente el problema como una falla en el posicionador o el cuerpo de la válvula, lo que resulta en reparaciones ineficaces y retrabajos repetidos.
04 Lecciones aprendidas de operación y mantenimiento y medidas preventivas
Este incidente sirve como un caso de estudio clásico en la operación y mantenimiento de válvulas de control neumáticas en centrales eléctricas, destacando los puntos ciegos en el mantenimiento de rutina. Las conclusiones prácticas clave incluyen:
- Olvídese de la mentalidad de mantenimiento convencional: cuando se enfrente a una desviación de la posición de la válvula, una apertura insuficiente o grandes desviaciones de retroalimentación, ¡no proceda ciegamente a calibrar o reemplazar el posicionador! Los resultados normales de las pruebas sin carga no garantizan un rendimiento operativo satisfactorio; Priorice la inspección de componentes ocultos, como los sellos internos del cilindro y los sellos del vástago de la válvula.
- Agregue una prueba dedicada de "mantenimiento de la posición de la válvula":Después del mantenimiento de las válvulas de control neumático se debe realizar una prueba de mantenimiento de posición. Esto implica configurar la válvula en una apertura específica, cortar el suministro de aire y monitorear cualquier desviación o caída en la posición de la válvula para detectar con precisión microfugas internas.
- Aplicar estrictamente las pruebas en condiciones operativas reales:Después del mantenimiento y la calibración, las válvulas de control deben someterse a pruebas bajo carga y con el medio de proceso fluyendo. Pasar una prueba sin carga es simplemente un requisito básico; El funcionamiento normal bajo carga es el estándar crítico para poner el equipo en servicio.
- Centrarse en los componentes ocultos propensos al envejecimiento:Los sellos de cilindros y vástagos de válvulas son muy susceptibles al envejecimiento y a fallas debido al movimiento alternativo constante y a las fluctuaciones de temperatura; sin embargo, dichas fallas a menudo están ocultas. Estos componentes deben incluirse en la lista de inspección prioritaria durante el mantenimiento de rutina y reemplazarse periódicamente para mitigar los riesgos de forma proactiva.
Las averías de las válvulas de control neumáticas en las centrales eléctricas nunca son problemas sencillos que puedan resolverse simplemente cambiando piezas y recalibrando. Muchos defectos ocultos se encuentran en los puntos ciegos de las inspecciones de rutina, poniendo a prueba el razonamiento lógico y la experiencia en resolución de problemas del personal de operaciones y mantenimiento.
Esta revisión de la falla de la válvula de control del desaireador tiene como objetivo ayudarlo a evitar problemas de mantenimiento similares, adquirir experiencia en la resolución de fallas ocultas y fortalecer las salvaguardas para el funcionamiento seguro y estable de la unidad generadora.
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