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關于給水調(diào)節(jié)閥的選型設計有哪些重點?

發(fā)布于:2019/9/24 11:31:47 點擊量:74

關于給水調(diào)節(jié)閥的選型設計有哪些重點?今天杜伯拉閥門技術君跟大家分享一下:

    0 概述

    通過設計“神木化工”自備電廠機組,給水調(diào)節(jié)閥的設計,加深了對調(diào)節(jié)閥的認識,體會到了調(diào)節(jié)閥的重要性,在現(xiàn)代流程工業(yè)的自動控制系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用,工廠的生產(chǎn)取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料,都需要靠某些最終控制元件去完成。最終控制元件可以認為是自動控制的“手腳”。在調(diào)節(jié)器(DCS)的低能量級和執(zhí)行流動控制所需的高能級功能之間,最終控制元件完成了必要的功率放大作用。

    調(diào)節(jié)閥是最終控制元件的最廣泛使用的型式。在“神木化工給水調(diào)節(jié)閥項目”中也不例外,所有的調(diào)節(jié)控制回路中都是使用調(diào)節(jié)閥進行流量、液位、壓力、溫度控制??刂菩Ч暮脡?,調(diào)節(jié)閥工作壽命的長短,主要取決于調(diào)節(jié)閥的選型是否合理。合理的選型不但可實現(xiàn)優(yōu)化控制、提高生產(chǎn)效率;還可延長閥門的使用周期,降低維護費用及生產(chǎn)成本。

    1 調(diào)節(jié)閥的結構及功能

    要正確使用調(diào)節(jié)閥,尤其是選擇調(diào)節(jié)閥,必須首先弄清楚調(diào)節(jié)閥的結構及使用功能,做到有的方矢,方能選好所需的調(diào)節(jié)閥。

    1.1 調(diào)節(jié)閥的結構

    什么是調(diào)節(jié)閥?國際電工委員會IEC對調(diào)節(jié)閥做了定義:“工業(yè)過程控制系統(tǒng)中由動力操作的裝置形成的終端元件,它包括一個閥體部件,內(nèi)部有一個改變過程流體流率的組件,閥體部件又與一個或多個執(zhí)行機構相連接。執(zhí)行機構用來響應控制元件送來的信號。”可見,調(diào)節(jié)閥是由執(zhí)行機構和閥體部件兩部分組成,即:調(diào)節(jié)閥=執(zhí)行機構+閥體部件。

    1.2 調(diào)節(jié)閥的功能

    調(diào)節(jié)閥的主要功能有:調(diào)節(jié)功能、克服壓差功能、耐溫功能、耐壓功能、切斷功能、耐蝕功能等。

    1.2.1 調(diào)節(jié)功能

    顧名思義,調(diào)節(jié)閥的首要功能就是調(diào)節(jié),其主要表現(xiàn)在5個方面:

    1.2.1.1 流量特性

    流量特性是反映調(diào)節(jié)閥的開度于流量的變化關系,以適應系統(tǒng)的特性要求,如對流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應速度快需對數(shù)特性;對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應速度慢,需線性流量特性。流量特性反映了調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

    1.2.1.2 可調(diào)范圍R

    可調(diào)范圍反映調(diào)節(jié)閥可控制的流量范圍,用R=Qmax:Qmin之比表示,R越大,調(diào)節(jié)流量的范圍越寬,性能指標就越好,通常閥的R=30。

    1.2.1.3 小開度工作性能

    有些閥受到結構的限制,小開度工作性能差,產(chǎn)生啟跳、振蕩,R變得很?。碤min很大),如雙座閥、襯膠蝶閥。好的閥小開度應有微調(diào)功能,既可滿足很小流量的調(diào)節(jié),且工作又要求十分平衡,這類閥如V型球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥。

    1.2.1.4 流量系數(shù)Kv

    流量系數(shù)表示通過流量的能力,同口徑Kv值越大越好。

    1.2.1.5 調(diào)節(jié)速度

    滿足系統(tǒng)對閥動作的速度要求。

    1.2.2 克服壓差功能

    它通常用閥關閉時的壓差來表示,允許壓差越大,此功能也就越好。如果考慮不周到,閥芯就會被壓差頂開,造成閥關不到位,泄露量超標。因此,保證閥切斷就必須克服閥關閉時的工作壓差。

    1.2.3 耐溫功能

    滿足不同溫度條件下閥的強度和性能,溫度的較大變化會使閥體材質(zhì)的強度降低,因此閥必須滿足介質(zhì)的溫度變化范圍的要求,使閥在工作溫度下有較好的強度和安全保證。

    1.2.4 耐壓功能

    它反映閥的強度和安全指標,即介質(zhì)不能通過密封處和閥體缺陷處向外滲漏。出廠時通常用1.5倍公稱壓力作試驗來檢驗。對高壓介質(zhì)最好是采用鍛件結構,鑄鋼閥的耐壓強度是最低的,通常選用的鑄鋼閥。

    1.2.5 切斷功能

    切斷由閥的泄漏量小于0.001%,它反映閥的內(nèi)在質(zhì)量。

    1.2.6 耐蝕功能

    抵抗介質(zhì)的腐蝕和沖蝕,以提高閥的使用壽命。閥的腐蝕是由介質(zhì)的化學性能引起的材質(zhì)腐蝕問題,通常選用耐腐蝕的材料來解決,沖蝕是有高速流動的介質(zhì)、含顆粒的介質(zhì)和產(chǎn)生閃蒸被空化的介質(zhì)所致。解決的途徑是選用耐磨的材料,結構上采用反汽蝕、反沖蝕的措施,對高壓閥、大壓差工作的調(diào)節(jié)閥、含顆粒介質(zhì)使用的調(diào)節(jié)閥需重點考慮此問題。

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    2 調(diào)節(jié)閥選型設計要點

    首先,根據(jù)工藝流程的調(diào)節(jié)需要,選擇調(diào)節(jié)閥類型。其次,根據(jù)工藝參數(shù)計算閥門的Kv值,然后,根據(jù)計算出的Kv值和閥門系列具有的額定Kv值比較,從而決定閥門的額定Kv值與口徑,然后還應進行相關驗算,進一步驗證所選閥門是否能滿足工作要求。再次,是根據(jù)工藝條件選擇閥體、閥蓋、閥內(nèi)件及填充材料。其四,是根據(jù)工藝參數(shù)選擇機構及附件。

    2.1 調(diào)節(jié)閥類型選擇

    閥的類型有:GLOBE調(diào)節(jié)閥、蝶形調(diào)節(jié)閥、旋轉(zhuǎn)偏心調(diào)節(jié)閥、球形調(diào)節(jié)閥等,按執(zhí)行機構的類型有:氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥。在“神木化工項目”中選擇的是電動調(diào)節(jié)閥。

    2.2 調(diào)節(jié)閥的Kv值計算

    2.2.1 口徑計算原理

    在流程工業(yè)中,每個工位的調(diào)節(jié)閥流量、介質(zhì)、壓差、溫度等參數(shù)千差萬別,而調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)又是在100KPa壓差下,介質(zhì)為常溫水時測試的,怎樣結合實際工作情況決定閥的口徑呢?顯然,不能以實際流量與閥流量系數(shù)比較(因為壓差、介質(zhì)等條件不同),而必須進行Kv值計算。把各種實際參數(shù)代入相應的Kv值計算公式中,算出Kv值,即把在不同的工作條件下所需的流量轉(zhuǎn)化為該條件下所需要的Kv值,于是根據(jù)計算出的Kv值與閥門上的具有的額定Kv值比較,從而決定閥門的額定Kv值與口徑,最后還應進行有關驗算,進一步驗證所選閥是否能滿足工作要求。

    2.2.1.1 口徑計算及驗算步驟

    工藝提供的工藝數(shù)據(jù)表已經(jīng)確認了計算口徑所需的最大工作流量、正常工作流量和最小工作流量,入口壓力、壓差、入口溫度等參數(shù),按以下步驟進行計算:

    ①Kv值計算。由專門的計算軟件進行計算,把工藝數(shù)據(jù)表確認的流量、入口壓力,壓差、入口溫度及其他有關參數(shù)輸入公式,就可計算出最大工作流量時的Kvmax。

    ②初步?jīng)Q定調(diào)節(jié)閥口徑,根據(jù)已計算的Kvmax,在所選用的產(chǎn)品型式系列中,選取大于Kvmax并與其接近的一檔Kv值,得出口徑。

    ③開度驗算。

    ④實際可調(diào)比驗算,一般要求實際可調(diào)比應大于10。

    ⑤壓差校驗(僅從開度、可調(diào)比上驗算還不行,這樣可能造成閥關不死,啟不動,故增加此項)。

    ⑥上述驗算合格,所選閥口徑合格。若不合格,需重新確定口徑(及Kv值),或另選其他閥,再驗算至合格。

    2.3 閥體、閥蓋、閥內(nèi)件及填料的選擇

    2.3.1 閥體材料選擇

    閥體材料選擇要考慮3個因素:介質(zhì)的腐蝕成分、溫度、壓力。介質(zhì)的腐蝕性是選擇閥體材料的關鍵,在《石油化工自動控制設計手冊》和《石油化工自動儀表選型設計規(guī)范》中對于各種介質(zhì)工況下,適合用什么樣的材料已列出了表格,在設計時可對照查閱,如果有管道等級和管道材料等級表,也可從管道材料等級表中查找。溫度是影響材料性能的有一關鍵因素;設計溫度在-10~400℃的范圍內(nèi),介質(zhì)無腐蝕性工況下選用碳鋼就可以,設計溫度在-200~530℃的范圍內(nèi),材料選用304(0Cr18Ni9)或316(0Cr17Ni12Mo2)不銹鋼,并且能耐腐蝕性介質(zhì)。壓力的高低主要影響法蘭的材料選擇主要是綜合考慮介質(zhì)的腐蝕性、溫度與壓力條件而定。

    2.3.2 閥內(nèi)件材料選擇

    閥內(nèi)件材料的選擇除了要考慮介質(zhì)的腐蝕成分、溫度、壓力外,還要考慮在液體條件下的閃蒸和汽蝕。選材方式跟閥體材料選擇是一樣的,但最低要求是不銹鋼,在有閃蒸、汽蝕的條件下,要做特別考慮,表面需要堆焊耐閃蒸和汽蝕的材料(stellite6)或硬化處理。

    2.3.3 上閥蓋選擇

    上閥蓋的材料與閥體材料一致。主要是上閥蓋的形式選擇與設計溫度有關,設計溫度在-46~200℃選用標準型上閥蓋,設計溫度范圍在-196~-46℃選用長頸上閥蓋,設計溫度范圍在200~530℃選用散熱片型上閥蓋。

    2.4 填料選擇

    填料選擇主要考慮溫度條件,設計溫度范圍-25~200℃選用PTFE(聚四氟乙烯)V型填料,設計溫度在-25~400℃選用柔性石墨+inconel填料,設計溫度范圍在-196~530℃選用純石墨填料,設計溫度范圍在-196~200℃選用石墨+PTFE填料。如果有真空,填料要選用雙向填充形式或石墨。

    3 結束語

    通過“神木化工項目”對調(diào)節(jié)閥的全程選型設計,從實踐中體會到了調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)代化工流程中的重要性。知道如何根據(jù)工藝條件及工藝數(shù)據(jù)選擇閥的類型和閥體、閥芯、填料,如何計算Kv值及口徑,計算執(zhí)行機構的推力或轉(zhuǎn)矩,以及選配其他附件,例如定位器、手輪、限位開關、電磁閥、保位閥、繼動器、空氣過濾減壓器等。



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