發(fā)布于:2019/10/8 9:06:57 點擊量:113
在化工生產(chǎn)過程中,一個工藝過程的控制是否平穩(wěn),超調(diào)量、衰減比、擾動是否在規(guī)定的范圍內(nèi),除了工藝設(shè)計合理、設(shè)備先進(jìn)外,重要的一點就是調(diào)節(jié)閥能否按照主體控制意識準(zhǔn)確動作,從而精確地改變物料或能量。如果調(diào)節(jié)閥的流量特性差、滲漏大、動作不可靠,就會使自動控制過程的質(zhì)量變差,甚至失去調(diào)節(jié)作用,從而增加了勞動強(qiáng)度,給生產(chǎn)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,調(diào)節(jié)閥的選擇顯得非常重要。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥因具有調(diào)節(jié)性能好、結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、維護(hù)方便、防火防爆及價廉等優(yōu)點,而被廣泛用于化工生產(chǎn)過程控制中。那么如何選擇合適的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥呢?這要從以下幾方面進(jìn)行。
1調(diào)節(jié)閥類型的選擇
化工生產(chǎn)過程中,被調(diào)節(jié)的介質(zhì)特性千差萬別,有的高壓,有的高粘度,有的有腐蝕性,而且流體的流動狀態(tài)也各不相同,有的流量很小,有的流量很大。因此,必須選擇合適類型的調(diào)節(jié)閥去滿足不同的要求。
1.1調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇
在選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式時,主要是根據(jù)現(xiàn)場被控工藝介質(zhì)的特點、工藝生產(chǎn)條件和控制要求等,結(jié)合調(diào)節(jié)閥本身的流量特性和結(jié)構(gòu)特點來選擇。如用于大口徑、大流量、低壓差或濃濁漿狀及懸浮顆粒物的介質(zhì)調(diào)節(jié)時,可選用氣動薄膜調(diào)節(jié)蝶閥;當(dāng)要求直角連接,介質(zhì)為高粘度、含懸浮物和顆粒狀介質(zhì)的調(diào)節(jié)時,可選用流路簡單、阻力小、易于沖洗的氣動薄膜角型調(diào)節(jié)閥;當(dāng)調(diào)節(jié)脫鹽水介質(zhì)時,由于脫鹽水介質(zhì)中含有低濃度的酸或堿,它們對襯橡膠的蝶閥、隔膜閥有較大的腐蝕性,因此可選用水處理專用球閥,以延長使用壽命;當(dāng)要求閥在小開度時工作,就不應(yīng)選用雙座閥,因雙座閥有兩個閥芯,其下閥芯處于流閉狀態(tài),穩(wěn)定性差,易引起閥的振蕩。
此外,選用調(diào)節(jié)閥時,還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥的閥芯型式。閥芯是調(diào)節(jié)閥最關(guān)鍵的零件,有直行程閥芯和角行程閥芯兩大類。直行程調(diào)節(jié)閥閥芯是垂直節(jié)流的,而介質(zhì)是水平流進(jìn)流出的,閥腔內(nèi)流道必然轉(zhuǎn)彎倒拐,使閥的流路形狀如倒"S"型,因而存在許多死區(qū),為介質(zhì)的沉淀提供了空間,易造成堵塞。角行程調(diào)節(jié)閥的閥芯是水平節(jié)流的,與介質(zhì)的進(jìn)出方向一致,因此易把不干凈介質(zhì)帶走,而且流路簡單,介質(zhì)沉淀空間少,故其防堵性能好。
再次,還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥上閥蓋的形式和所用的填料。當(dāng)介質(zhì)溫度為-20~200℃時,應(yīng)選用普通型閥蓋;當(dāng)溫度高于200℃時,應(yīng)選用散熱型閥蓋;當(dāng)溫度低于-20℃時,應(yīng)選用長頸型閥蓋;在有劇毒、易揮發(fā)、易滲透等重要介質(zhì)的場合,應(yīng)選用波紋管密封型閥蓋。上閥蓋填料室中的填料有聚四氟乙烯或石墨填料,前者摩擦系數(shù)小,可減少回差,且密封性好;后者使用壽命長,但密封性差。
1.2調(diào)節(jié)閥作用方式的選擇
調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇,主要從工藝生產(chǎn)上的安全要求出發(fā),其原則是:當(dāng)儀表供氣系統(tǒng)發(fā)生故障中斷供氣或控制信號中斷時,調(diào)節(jié)閥處于打開或關(guān)閉的位置由其對生產(chǎn)造成危害性大小決定。如閥門處于打開位置時危險性小,則應(yīng)選氣關(guān)閥。
2流量特性的選擇
調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)通過閥門的相對流量與閥門的相對開度間的關(guān)系。在閥前后壓差保持不變時,稱為理想流量特性。生產(chǎn)中常用的有直線型、等百分比型、拋物線型和快開型四種。實際生產(chǎn)中,由于管道系統(tǒng)除了調(diào)節(jié)閥外,還有其它的串、并聯(lián)管道。因此,調(diào)節(jié)閥前后壓差通常是變化的,這種情況下的流量特性稱為工作流量特性。
流量特性的選擇實質(zhì)是如何選擇直線和等百分比特性,因為拋物線流量特性介于直線和等百分比之間,一般可用等百分比特性代替;而快開特性用于二位式調(diào)節(jié)及程序控制中。那么,如何選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性呢?
2.1從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)分析
原則是:適當(dāng)選擇調(diào)節(jié)閥的特性,以閥的放大系數(shù)的變化來補(bǔ)償調(diào)節(jié)對象放大系數(shù)的變化,使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的放大系數(shù)保持不變的控制效果。若調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)隨負(fù)荷增加而變小,則應(yīng)選用等百分比特性的調(diào)節(jié)閥;若調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)為線性,則應(yīng)選用直線流量特性。
2.2從工藝配管情況分析
由于系統(tǒng)配管的情況不同,配管阻力的存在會引起調(diào)節(jié)閥上壓降的變化,從而使流量特性變化。因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的特點來選擇希望得到的工作特性,然后再考慮配管情況來選擇相應(yīng)的理想特性。流量特性與配管情況對照如下:(S:稱為閥阻比,指調(diào)節(jié)閥全開時閥前后壓差ΔPmin與系統(tǒng)總壓差ΔP之比。)
配管情況S=1~0.6S=1~0.6S<0.3
閥工作特性直線 等百分比直線 等百分比不宜控制
閥理想特性直線 等百分比等百分比 等百分比不宜控制
2.3從負(fù)荷變化情況分析
直線閥在小開度時流量變化大,調(diào)節(jié)過于靈敏,容易引起振蕩,因此在S小、負(fù)荷變化大的場合不宜使用;快開閥一般用于雙位調(diào)節(jié)和程序控制的場合;等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門的行程增加而增大,流量相對變化是恒定不變的,因此適用于負(fù)荷變化大、幅度大的場合。生產(chǎn)過程自動化中,等百分比特性是應(yīng)用最廣泛的一種。
3調(diào)節(jié)閥口徑的選擇
當(dāng)選定了調(diào)節(jié)閥的類型和流量特性之后,就可進(jìn)一步確定它的尺寸。流通能力是確定調(diào)節(jié)閥口徑的主要依據(jù)。所謂流通能力C,是指在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100Kpa、水的密度為1000Kg/m3的條件下,每小時通過閥門的水的立方米數(shù)。調(diào)節(jié)閥口徑選擇按以下步驟進(jìn)行。
3.1確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流通能力Cmax、Cmin
先根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷、介質(zhì)狀態(tài),確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流量;其次根據(jù)工藝管路、設(shè)備等組成的系統(tǒng)總壓降大小的變化情況來確定調(diào)節(jié)閥上的最大最小壓差。然后,選擇合適的計算公式計算出Cmax、Cmin。
C值的計算方法如下:
液體:
(1)一般液體:
(2)高粘度液體:
Q:流經(jīng)閥門的體積流量
ΔP:閥前后壓差
ψ:粘度修正系數(shù)
ρ:液體密度
氣體:
?。?)一般氣體:
當(dāng)P2>0.5P1時,當(dāng)P2≤0.5P1時,
(2)高壓氣體:
當(dāng)P2>0.5P1時,當(dāng)P2≤0.5P1時,
z:壓縮系數(shù)
ρN:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的密度
QN:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的流量
T:操作溫度
P1:閥前絕對壓力
P2:閥后絕對壓力
蒸汽:
?。?)飽和蒸汽:
當(dāng)P2≥0.5P1時,當(dāng)P2<0.5P1時,
(2)過熱蒸汽:
當(dāng)P2<0.5P1時,當(dāng)P2≥0.5P1時,
Δt:過熱蒸汽溫度
K:修正系數(shù)
M:蒸汽質(zhì)量流量
P1:閥前絕對壓力
P2:閥后絕對壓力
ΔP1:閥前后壓力
部分國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥流通能力C值表
3.2根據(jù)計算得到的最大流通能力Cmax和已確定的調(diào)節(jié)閥類型,在調(diào)節(jié)閥選型樣板該系列調(diào)節(jié)閥額定流通能力Cmax中,選取大于并接近于此Cmax的C值,作為選定的C值,并確定對應(yīng)的公稱直徑和閥門直徑。
3.3驗算調(diào)節(jié)閥開度
?。?)根據(jù)所選擇的C值和流量特性,驗算閥的開度。一般閥的開度為應(yīng)全行程的90%~10%,即驗算:
(2)一般情況下,等百分比閥最大流量時對應(yīng)開度宜為90%,直線閥宜為70%,拋物線閥宜為80%。
3.4驗算可調(diào)比
可調(diào)比R是指調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量之比,即R=Qmax/Qmin。因在選用調(diào)節(jié)閥口徑時已使閥的C值大于計算的Cmax值,故應(yīng)驗算R是否小于所選閥的實際可調(diào)比,即:
值得注意的是:調(diào)節(jié)閥的選型比計算重要得多,復(fù)雜得多。因為計算只是一個簡單的公式計算,它的本身不在于公式的精確度,而在于所給定的工藝參數(shù)是否準(zhǔn)確。選型涉及到的內(nèi)容較多,稍不慎,便會導(dǎo)致選型不當(dāng),不僅造成人力、物力、財力的浪費,而且使用效果還不理想,帶來若干使用問題,如可靠性、壽命、運行質(zhì)量等。
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