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調節閥技術要點

  • 發布時間:2015-11-02 瀏覽:1794


      調節閥又名控制閥,在工業自動化過程控制領域中,通過接受調節控制單元輸出的控制信號,借助動力操作去改變介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數的最終控制元件。一般由執行機構和閥門組成。如果按行程特點,調節閥可分為直行程和角行程;按其所配執行機構使用的動力,按其功能和特性分為線性特性,等百分比特性及拋物線特性三種。調節閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質、泥漿、油品等介質。英文名:control valve,位號通常FV開頭。調節閥常用分類:氣動調節閥,電動調節閥,液動調節閥,自力式調節閥。


概述


      在現代化工廠的自動控制中,調節閥起著十分重要的作用,這些工廠的生產取決于流動著的介質正確分配和控制。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,都需要某些最終控制元件去完成。
調節閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個壓力降,壓力降是由改變閥門阻力或“摩擦”所引起的。這一壓力降低過程通常稱為“節流”。對于氣體,它接近于等溫絕熱狀態,偏差取決于氣體的非理想程度(焦耳一湯姆遜效應)。在液體的情況下,壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗,這兩種情況都把壓力轉化為熱能,導致溫度略為升高。


      常見的控制回路包括三個主要部分,第一部分是敏感元件,它通常是一個變送器。它是一個能夠用來測量被調工藝參數的裝置,這類參數如壓力、液位或溫度。變送器的輸出被送到調節儀表——調節器,它確定并測量給定值或期望值與工藝參數的實際值之間的偏差,一個接一個地把校正信號送出給最終控制元件——調節閥。閥門改變了流體的流量,使工藝參數達到了期望值。


      調節閥屬于控制閥系列,主要作用是調節介質的壓力、流量、溫度等參數,是工藝環路中最終的控制元件。


基本資料


      調節閥又名控制閥,通過接受調節控制單元輸出的控制信號,借助動力操作去改變流體流量。調節閥一般由執行機構和閥門組成。如果按其所配執行機構使用的動力,調節閥可以分為氣動調節閥、電動調節閥、液動調節閥三種,另外,按其功能和特性分,線性特性,等百分比特性及拋物線特性三種。


閥體類型


調節閥的閥體種類很多,常用的閥體種類有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等。


在具體選擇時,可做如下考慮:


(1)閥芯形狀結構
主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。


(2)耐磨損性
當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時,閥的內部材料要堅硬。


(3)耐腐蝕性
由于介質具有腐蝕性,盡量選擇結構簡單閥門。


(4)介質的溫度、壓力
當介質的溫度、壓力高且變化大時,應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門,當溫度≥250℃時應加散熱器。


(5)防止閃蒸和空化
閃蒸和空化只產生在液體介質。在實際生產過程中,閃蒸和空化會形成振動和噪聲,縮短閥門的使用壽命,因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。


調節閥執行機構


為了使調節閥正常工作,配用的執行機構要能產生足夠的輸出力來保證高度密封和閥門的開啟。


對于雙作用的氣動、液動、電動執行機構,一般都沒有復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關,因此,選擇執行機構的關鍵在于弄清最大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執行機構,輸出力與閥門的開度有關,調節閥上的出現的力也將影響運動特性,因此要求在整個調節閥的開度范圍建立力平衡。


對執行機構輸出力確定后,根據工藝使用環境要求,選擇相應的執行機構。對于現場有防爆要求時,應選用氣動執行機構。從節能方面考慮,應盡量選用電動執行機構。若調節精度高,可選擇液動執行機構。如發電廠透明機的速度調節、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節控制等。


調節閥的作用方式只是在選用氣動執行機構時才有,其作用方式通過執行機構正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正(氣關型)、正反(氣開型)、反正(氣開型)、反反(氣關型),通過這四種組合形成的調節閥作用方式有氣開和氣關兩種。


對于調節閥作用方式的選擇,主要從三方面考慮:a)工藝生產安全;b)介質的特性;c)保證產品質量,經濟損失最小。


分類


調節閥按行程特點可分為:直行程和角行程。直行程包括:單座閥、雙座閥、套筒閥、籠式閥、角形閥、三通閥、隔膜閥;角行程包括:蝶閥、球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕型調節閥。


調節閥按驅動方式可分為:手動調節閥、氣動調節閥、電動調節閥和液動調節閥,即以壓縮空氣為動力源的氣動調節閥,以電為動力源的電動調節閥,以液體介質(如油等)壓力為動力的液動調節閥;


按調節形式可分為:調節型、切斷型、調節切斷型;


按流量特性可分為:線性、對數型(百分比)、拋物線、快開。


發展歷程


調節閥的發展自20世紀初始至今已有八十年的歷史,先后產生了十個大類的調節閥產品、自力式閥和定位器等,調節閥和控制閥的發展歷程如下:


20年代:原始的穩定壓力用的調節閥問世。


30年代:以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產品V型調節球閥問世。


40年代:出現定位器,調節閥新品種進一步產生,出現隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。


50年代:球閥得到較大的推廣使用,三通閥代替兩臺單座閥投入系統。


60年代:在國內對上述產品進行了系列化的改進設計和標準化、規范化后,國內才才有了完整系列產品。我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產品仍然是六十年代水平的產品。這時,國外開始推出了第八種結構調節閥——套筒閥。


70年代:又一種新結構的產品——偏心旋轉閥問世(第九大類結構的調節閥品種)。這一時期套筒閥在國外被廣泛應用。70年代末,國內聯合設計了套筒閥,使中國有了自己的套筒閥產品系列。


80年代:改革開放期間,中國成功引進了石化裝置和調節閥技術,使套筒閥、偏心旋轉閥得到了推廣使用,尤其是套筒閥,大有取代單、雙座閥之勢,其使用越來越廣。80年代末,調節閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調節閥,它們在結構方面,將單彈簧的氣動薄膜執行機構改為多彈簧式薄膜執行機構,閥的結構只是改進,不是改變。它的突出特點是使調節閥的重量和高度下降30%,流量系數提高30%。


90年代:90年代的調節閥重點是在可靠性、特殊疑難產品的攻關、改進、提高上。到了90年代末,由華林公司推出了第十種結構的產品——全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——唯一具備全功能的產品,故此,可由一種產品代替眾多功能上不齊全的產品,使選型簡化、使用簡化、品種簡化;在重量上的突破——比主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70~80%,比精小型閥還輕40~50%;可靠性的突破——解決了傳統調節閥等各種不可靠性因素,如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產品的問世,使中國的調節閥技術和應用水平達到了九十年代末先進水平;它是對調節閥的重大突破;尤其是電子式全功能超輕型閥,必將成為下世紀調節閥的主流。


維護保養


      調節閥正常運行后要進行維護和保養。調節閥作為自動化控制系統的一部分,其維護應與自動化儀表和其他設備同時進行。


      調節閥的維護與一般儀表的維護類似,可分為被動性維護、預防性維護和預見性維護。被動性維護是當調節閥等設備出現故障時才進行維護的一種維護方法。由于設備發生故障才維護,因此常常造成生產過程停車,嚴重時甚至出現設備損壞或人員傷亡等。被動性維護是生產過程所不希望的維護,預防性維護是根據過去的運行經驗,按時間進行維護的一種維護方法。例如,常用的定期維護就是預防性維護,它根據不同設備的運行情況制定相應的維護時間表,在設備還沒有出現故障時就進行維護。由于故障沒有發生就進行維護,因此,可大大降低故障發生概率。但這種維護方法并沒有將當前使用的該調節閥實際情況進行分析,常常對還可以使用一定時間的調節閥進行拆裝和檢查,浪費了時間和資源。預見性維護從當前使用的調節閥數據分析出發,預見該調節閥的狀態,從而使調節閥得到最大限度的利用。


一、 調節閥日常維護工作內容


調節閥日常維護工作內容分為巡回檢查和定期維護兩部分,巡回檢查工作內容如下。


1、向當班工藝操作人員了解調節閥的運行情況。
2、查看調節閥和有關附件的供給能源(氣源、液壓油或電源)
3、檢查液壓油系統運行情況。
4、檢查調節閥的各靜、動密封點有無泄漏。
5、檢查調節閥連接管線和接頭有無松動或腐蝕。
6、檢查調節閥有無異常聲音和較大振動,檢查供給情況。
7、檢查調節閥的動作是否靈活,在控制信號變化時是否及時變化
8、偵聽閥芯、閥座有無異常振動或雜音。
9、發現問題及時聯系處理。
10、做好巡回檢查的記錄,并歸檔。


定期維護工作內容如下:


1、定期對調節閥外部進行清潔工作。
2、定期對調節閥填料函和其他密封部件進行調整,必要時應更換密封部件,保持靜、動密封點的密封性。
3、定期對需潤滑的部件添加潤滑油。
4、定期對氣源或液壓過濾系統進行排污和清潔工作。
5、定期檢查各連接點的連接情況,腐蝕情況,必要時應更換連接件。


二、 調節閥的定期校驗


      調節閥預見性維護工作尚未開展的單位,應對調節閥進行定期校驗。定期校驗工作是預防性維護工作。


      根據不同工藝生產過程,調節閥的定期校驗應有不同的校驗周期??山Y合制造商提供的資料確定各調節閥定期校驗的周期。通??稍诠に嚿a過程進行大修的同時進行。一些調節閥應用在高壓、高壓降或腐蝕性較強的場合時,檢驗周期要縮短。


      檢驗的內容主要是調節閥靜態性能測試,必要時可增加相應的測試項目,例如調節閥流量特性的測試等。定期校驗需要有關測試設備和儀器,還需要有更換的部件,因此,通??晌兄圃鞆S商完成。


三、 調節閥的維修


      調節閥維修分應急維修、定期維修和預見性維修。應急維修是調節閥出現故障,不能滿足工藝操作要求時的維修。定期維修通常包括日常維修和與工藝停車大修同時進行的維修。預見性維修是根據預見性維護的分析結果,有針對性地對有關調節閥部件的維修。應急維修是調節閥發生故障后的維修,定期維修和預見性維修是調節閥發生故障前的維修。通常,調節閥的日常維修由儀表維修人員進行,與大修同時進行的定期維修由制造技術人員進行。


一) 調節閥日常檢查和保養工作包括下列內容:


1、消除應力。由于安裝或組合不當造成各種應力。例如,高溫介質產生熱應力,安裝時緊.固力不平衡造成應力等。應力的不平衡作用在調節閥上,使調節閥閥桿、導向件變形,不能正確與閥座對中造成泄漏,變差增大等。因此,在日常維修中應進行消除應力的維修工作。
2、清除鐵銹和污物。經常檢查調節閥連接管道內有無鐵銹、焊渣、污物等,發現后應及時清除。因為這些污物會造成調節閥閥芯和閥座的磨損,影響調節閥的正常運行。通常,可在調節閥前加裝過濾網等過濾裝置,并定期清洗。
3、檢查調節閥支撐。調節閥支撐使調節閥的各部件處于不受重力等影響的位置。如果支撐不當會造成調節閥閥桿與閥座不能對中,使變差增大,密封性能下降。因此,應檢查調節閥支撐是否合適。
4、清除氣源、液壓油等供應能源的污物。氣源、液壓源是調節閥運行的能量來源。儀用壓縮空氣、液壓油中所含的雜質會堵塞節流孔和管道,造成故障。因此,定期檢查氣源、液壓油,定期對過濾裝置進行排污十分重要。
5、齒輪傳動裝置的檢查。對手輪機構、電動執行器和液動執行器的齒輪傳動裝置應定期檢查,添加潤滑劑,防止咬卡現象發生。應檢查制動和限位裝置是否靈活好用。
6、填料函檢查。應檢查填料的磨損情況和壓緊力,定期更換填料函,保證填料能夠在起到密封的同時,減少其摩擦力的影口向。對無油潤滑的填料函不應添加潤滑油。
7、安全運行的檢查。對在爆炸性危險場所使用的調節閥和有關附件應檢查其安全運行情況例如,密封蓋是否擰緊,安全柵的運行情況,電源供應情況等,保證調節閥及有關附件能夠安全運行。
8、運輸和保管。調節閥在運輸和保管期間,應用專用支架固定,防止松動;安裝在調節閥上的有關附件,如閥門定位器、手輪機構等應牢固,應防止與調節閥連接的反饋桿等部件受到外力損傷;各連接接口應用塑料膜封套,防止外物侵入;調節閥的連接口可用配套法蘭和盲板密封,也可采用黏性紙密封,防止外物侵入。運輸時應 加裝牢固的木箱,并采取防風沙、雨水和粉塵等惡劣運輸環境條件的影響。運輸和保管的環境條件應滿足產品說明書要求。


二) 調節閥和附件日常維修的主要內容如下:


1、氣動執行機構膜片的更換。氣動薄膜執行機構的膜片在運行過程中受到伸縮,因此,容易疲勞損壞。更換時應采用同規格的橡膠膜片,固緊時應使膜片受力均勻,防止泄漏和壓壞膜片。
2、 研磨。閥芯與閥座之間在運行一定時間后造成泄漏,汽缸的活塞與缸體之間也會造成內部泄漏,這時應進行研磨??蛇M行手工研磨、機械磨削、鍍層處理和鑲套等方法,研磨用的金剛砂粒度應合適,研磨力應均勻和合適。經研磨后,應進行拋光,并滿足所需光潔度和精度要求,滿足閥芯與閥座的對中要求等,在總裝后需進行密封性測試。
3、填料函更換。。填料函更換時應采用同類型的填料函,更換時應小心將填料勾出,正確拆除填料,防止對閥桿造成損傷。新填料函的安裝應按照說明書要求,切口應錯位,防止閥桿的螺紋對填料的刮傷,填料的壓緊力應均勻和合適,防止造成應力和增大摩擦力。
4、傳動部件的更換。調節閥和附件中的傳動部件如果部分磨損可進行部件更換、修復等。在更換和修復后應保證傳動靈活,傳動間隙盡量小。
5、氣動放大器的清洗。因儀用壓縮空氣內的污物造成氣動放大器的節流孔堵塞時應對節流孔進行清洗,可采用合適的鋼絲進行疏通和清洗?;匮b時,放大器膜片應受力均勻,防止造成堵塞或泄漏??赏ㄟ^調節鋼珠的壓緊力調整放大器增益,防止共振。上海立諾防腐閥門制造有限公司是一家專業生產研發銷售各類閥門、水泵及控制設備的集團性企業,分別主要由立諾閥門、立諾泵業、立諾實業等組成,總部位于上海市嘉定區黃渡工業園區。主要產品有隔膜閥、調節閥、蝶閥、截止閥、止回閥、球閥、閘閥、減壓閥、安全閥及美標、英標閥系列等相關產品。深入開發襯氟襯膠閥門、不銹鋼閥門及其它電氣動閥門是我公司發展的長遠目標。產品采用ISO、API、ANSI、BS、DIN、NF、JIS、GB、IB等國內外先進標準設計制造。具有結構合理,制作工藝精湛,規格齊全,質量穩定等特點并以可用性、可言性、可靠性三大性能,廣泛應用于石油、化工、天然氣、電力、冶金、制藥、建筑、供水等行業。并至力于開拓國際市場,遠銷美國、加拿大、德國、中東等國家和地區,深受用戶贊譽和信賴。


CV值


      流通能力Cv值()是調節閥選型的主要參數之一,調節閥的流通能力的定義為:當調節閥全開時,閥兩端壓差為0.1MPa,流體密度為1g/cm3時,每小時流徑調節閥的流量數,稱為流通能力,也稱流量系數,以Cv表示,單位為t/h,液體的Cv值按下式計算。


      根據流通能力Cv值大小查表,就可以確定調節閥的公稱通徑DN。


應用


     在現代化工廠的自動控制中,調節閥起著十分重要的作用,這些工廠的生產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*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“體力”。在調節器的低能量級和執行流動流體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。


      調節閥是最終控制元件的最廣泛使用的型式。其他的最終控制元件包括計量泵、調節擋板和百葉窗式擋板(一種蝶閥的變型)、可變斜度的風扇葉片、電流調節裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。


      盡管調節閥得到廣泛的使用,調節系統中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統中,調節閥經受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重,然而,當它控制工藝流體的流動時,它必須令人滿意地運行及最少的維修量。


      在氣動調節系統中,調節器輸出的氣動信號可以直接驅動彈簧一薄膜式執行機構或者活塞式執行機構,使閥門動作。在這種情況下,確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的,壓縮空氣應當在室外的設備中加以干燥,以防止凍結,并應凈化和過濾。


      當一個氣動調節閥和電動調節器配套使用時,可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉換器。壓縮空氣的供氣系統可以和用于全氣動的調節系統一樣來考慮。


在調節理論的術語中,調節閥既有靜態特性,又有動態特性,因而它影響整個控制回路成敗。靜態特性或增益項是閥的流量特性,它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結構、執行機構的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質。第5章中將詳細地介紹這些內容。


      動態特性是由執行機構或閥門定位器一執行機構組合決定的。對于較慢的生產過程,如溫度控制或液位控制,閥的動態特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統,如液體的流量控制,調節閥可能有明顯的滯后,在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統的專家才需要關心調節閥的動態持性,關于應用閥門定位器的正規考慮如第9章中所討論的,將滿足大多數調節閥裝置的需要。


      自動調節閥的歷史可追溯到自力式調壓閥,它包括一個帶有重物桿的球形閥,重物用來平衡閥芯力,從而得到某種程度的調節,另一種早期的自力式調壓閿的形式是壓力平衡式調壓閥。工藝過程的壓力用管線接到彈簧薄膜調壓閥的薄膜氣室上。無論是減壓閥、閥后壓力式調壓閥或是差壓調壓閥都筆夠從這種基型閥門的變更而制造出來。


      氣動變送器和調節器的出現,就必然地導致氣動詞節閥的應用。它們本質上是減壓閥或閥后壓力式調壓閥,改用儀表壓縮空氣來代替工藝過程的流體。許多生產減壓閥的公司已經發展成為調節閥制造廠。調節閥的應用從數量上和復雜性方面繼續不斷地得到發展,許多閥門的閥體和附件的改進可以用來解決各種各樣的問題。本手冊的意圖是使工程們熟悉調節閥的結紙醉金迷和因素,幫助儀表工程師在應用中選用最好的閥體、執行機構和附件。


      調節閥按行程特點可分為:直行程和角行程。直行程包括:單座閥、雙座閥、套筒閥、角形閥、三通閥、隔膜閥;角行程包括:蝶閥、球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕型調節閥。調節閥按驅動方式可分為:氣動調節閥、電動調節閥和液動調節閥;按調節形式可分為:調節型、切斷型、調節切斷型;按流量特性可分為:線性、等百分比、拋物線、快開。調節閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質、泥漿、油品等介質。



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