自力式蒸汽減壓閥在工業(yè)園區(qū)管網(wǎng)應(yīng)用
ZZYP型自力式蒸汽減壓閥是一種無需外加能源，利用被控介質(zhì)自身能量當(dāng)動力源、引入執(zhí)行膜室產(chǎn)生推力，控制節(jié)流元件運動達(dá)到自動調(diào)節(jié)。具有測量、執(zhí)行、控制的綜合功能。可在無氣、無電的場所。廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站、輕工、印染工業(yè)部門自控系統(tǒng)中各種設(shè)備氣體、液體及蒸汽介質(zhì)的減速壓、穩(wěn)壓（用于閥后壓力調(diào)節(jié)）泄壓、穩(wěn)壓（用于閥前壓力調(diào)節(jié)）的自動控制。根據(jù)用戶不同的工況條件可選用不同的閥芯結(jié)構(gòu)型式以及不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以達(dá)到的控制效果。
近年來,建設(shè)集中式產(chǎn)業(yè)園區(qū)已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要方式。在工業(yè)園區(qū)中,通常統(tǒng)一建設(shè)電力、燃?xì)狻⑺?、蒸汽等公用工?而蒸汽的質(zhì)量有時直接關(guān)系到用熱企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)工藝和安全,這對工業(yè)園區(qū)內(nèi)蒸汽輸送熱網(wǎng)的安全性和可靠性提出了苛刻的要求。 為提高供熱可靠性,大型工業(yè)園區(qū)供熱管網(wǎng)多采用環(huán)狀布置,并可能采用多熱源供熱,蒸汽熱網(wǎng)運行過程中由于散熱產(chǎn)生的疏水可能占據(jù)熱網(wǎng)總流量的3%-10%;同時,工業(yè)熱用戶用熱負(fù)荷波動較大的特點使工業(yè)熱網(wǎng)的運行工況組合復(fù)雜多變,特定工況組合會導(dǎo)致輸送至熱網(wǎng)遠(yuǎn)端熱用戶處的蒸汽質(zhì)量不達(dá)標(biāo),甚至可能發(fā)生在熱網(wǎng)某些管段中蒸汽長時間停滯(蒸汽滯留),。因此,開展大型工業(yè)熱網(wǎng)運行狀態(tài)分析與操作優(yōu)化具有重要意義。
近年來當(dāng)?shù)卣叨戎匾暬@區(qū)內(nèi)節(jié)能減排的工作，為了提升綜合熱效率，園區(qū)內(nèi)配備了集中供熱抽汽機(jī)組，園區(qū)內(nèi)蒸汽供熱半徑為15公里，對蒸汽管網(wǎng)設(shè)計建設(shè)和運行提出了較高要求。為此，園區(qū)蒸汽管網(wǎng)利用了長輸蒸汽管網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)節(jié)能高效的供熱系統(tǒng)，項目設(shè)計過程中充分利用新工藝新材料，自力式蒸汽減壓閥在工業(yè)園區(qū)管網(wǎng)應(yīng)用并結(jié)合化工區(qū)實際情況采取了如下措施：
利用被控介質(zhì)自身能量當(dāng)動力源、引入執(zhí)行膜室產(chǎn)生推力，控制節(jié)流元件運動達(dá)到自動調(diào)節(jié)。自力式壓力調(diào)節(jié)閥具有測量、執(zhí)行、控制的綜合功能?？稍跓o氣、無電的場所。自力式壓力調(diào)節(jié)閥廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站、輕工、印染工業(yè)部門自控系統(tǒng)中各種設(shè)備氣體、液體及蒸汽介質(zhì)的減速壓、穩(wěn)壓(用于閥后壓力調(diào)節(jié))泄壓、穩(wěn)壓(用于閥前壓力調(diào)節(jié))的自動控制。自力式壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)用戶不同的工況條件可選用不同的閥芯結(jié)構(gòu)型式以及不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以達(dá)到*佳的控制效果。用途和主要性能：本閥適用于水、蒸汽、空氣介質(zhì)管路上，通過調(diào)節(jié)使進(jìn)口壓力降低至某一需要的出口壓力，當(dāng)進(jìn)口壓力與流量有變化時，靠介質(zhì)本身的能量自動保持出口壓力在一定范圍內(nèi)，但進(jìn)口壓力和出口壓力之差必須≥0.2MPA/CM
自力式蒸汽減壓閥因簡單方便，維護(hù)量小，特別適用于現(xiàn)場無電無氣的場合；因此在蒸汽減壓的系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，見以下特點：
1、壓力設(shè)定點可在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)現(xiàn)場調(diào)節(jié)；
2、閥體部分與執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)現(xiàn)場要求變化更改執(zhí)行機(jī)構(gòu)或彈簧，實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)范圍在一定范圍內(nèi)快速更換；
3、自力式蒸汽減壓閥一般采用波紋管作為壓力平衡元件，閥前、后壓力變化不影響閥芯的受力情況，大大加快閥門的響應(yīng)速度，從而提高閥門的調(diào)節(jié)精度；
4、套筒平衡閥結(jié)構(gòu)采用了自平衡型雙密封面閥芯作為節(jié)流件，介質(zhì)應(yīng)清潔無顆粒，適用于壓降較大，閥門口徑較大，泄漏量要求不高的場合；
5、雙座閥結(jié)構(gòu)采用了自平衡型雙密封面雙座閥芯作為節(jié)流元件，適用于閥門口徑較大的場合；
6、膜片式執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用橡膠膜片作為壓力檢測元件，剛度小,靈敏度高，反應(yīng)迅速，調(diào)節(jié)精度高，適用于控制壓力≤0.6MPa；
7、活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣缸活塞作為壓力檢測元件，適用于控制設(shè)定值≥ 0.6MPa壓力的場合；
8、波紋管執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用波紋管作為壓力檢測元件，適用于高溫等較惡劣工況的場合。
自力式蒸汽減壓閥在工業(yè)園區(qū)管網(wǎng)應(yīng)用工作原理及結(jié)構(gòu)：
減壓閥出廠時，調(diào)節(jié)彈簧處于未壓縮狀態(tài),此時主閥瓣和付閥瓣處于關(guān)閉狀態(tài),使用時按順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺釘,壓縮調(diào)節(jié)彈簧,使膜瓣移頂開付閥瓣,介質(zhì)由a孔通過付閥座到b孔進(jìn)入活塞上方,活塞在介質(zhì)壓力的作用下,向下移動推動主閥瓣離開主閥座,使介質(zhì)流向閥后.同時由c孔進(jìn)入膜片下方,當(dāng)閥后壓力超過調(diào)定壓力時,推動膜片上移壓縮調(diào)節(jié)彈簧,付閥瓣隨之向關(guān)閉方向移動,使流入活塞上方的介質(zhì)減小,壓力也隨之下降,此時的主閥瓣在主閥瓣彈簧力的推動上下移,使主閥瓣與主閥座的間隙減小,介質(zhì)流量也隨之減小,使閥后壓力也隨之下降到新的平衡,反之當(dāng)閥后壓力低于調(diào)定壓力時,主閥瓣與主閥座的間隙增大,介質(zhì)流量也隨之增加,使閥后壓力也隨之增高達(dá)到新的平衡.
序號 | 品 名 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 單 價 （元） | 金 額 （元） | 閥體材質(zhì) 及其它 |
1 | 減壓閥 | 自力式蒸汽減壓閥ZZYP-16B PN16 DN100 介質(zhì)：蒸汽 進(jìn)口壓力 0.9MPA,出口壓力0.6MPA | 臺 | 1 | 鑄鋼 |
（一）利用架空敷設(shè)方法
由于該化工園區(qū)地下水位較高，對埋地鋼管的腐蝕較嚴(yán)重，埋地施工難度也較大，同時已建管廊上已預(yù)留蒸汽管道管位，因此主要選擇架空方式，降低工程造價。
（二）采用雙管、多管制
由于該化工園區(qū)為新建園區(qū)，熱負(fù)荷發(fā)展速度慢，熱負(fù)荷不確定性因素較大，而蒸汽管網(wǎng)的損耗與管網(wǎng)的流量、管徑關(guān)系密切，管網(wǎng)管徑過大會導(dǎo)致工程投資增加，散熱損失加大;管徑過小會導(dǎo)致管網(wǎng)壓力損失增加。因此管網(wǎng)在設(shè)計時，根據(jù)熱負(fù)荷達(dá)產(chǎn)的年限，采用雙管、多管制，一次規(guī)劃分步實施，先建設(shè)一根較小的管道滿足近現(xiàn)期熱負(fù)荷的需求，遠(yuǎn)期再根據(jù)熱負(fù)荷的發(fā)展情況建設(shè)新的管道，一次來降低管道損耗。
（三）設(shè)置高效隔熱管托
為了減小管道和支架出現(xiàn)熱橋效應(yīng)，蒸汽管道采用隔熱管托。隔熱管托在管道和鋼性支架之間設(shè)置了硬質(zhì)保溫材料，隔熱管道熱損失僅為普通支架的1/5。
（四）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的利用
近年來旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器在長輸蒸汽管網(wǎng)工程中利用廣泛，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器具有補(bǔ)償量大、布置靈活等特征，一般每200～250米安裝一組，每組補(bǔ)償器段設(shè)置兩個固定點。不考慮地形的影響，每200～250米直管段僅4～5個彎頭，能夠大大減少管網(wǎng)的壓力損失，同時減小了固定支架的數(shù)量。
（五）高效保溫材料的運用
為了保證長距離管網(wǎng)末端用戶的用熱參數(shù)，設(shè)計環(huán)節(jié)中高度重視保溫材料的選擇和保溫層厚度的設(shè)置。該化工園區(qū)中DN400管道采用多層保溫結(jié)構(gòu)，總厚度160毫米，保溫材料由里向外依次為硅酸鋁針刺毯、高溫玻璃棉，每層保溫材料外層覆蓋了鋁箔玻纖布?？紤]到蒸汽管道熱量向上散發(fā)的特點，上表面溫度高于下表面溫度，因此在最外層保溫層的頂部1/3處再加設(shè)一層保溫層以降低上部管道外表面溫度。
本文從以下幾個方面開展工作以實現(xiàn)對工業(yè)熱網(wǎng)的運行狀態(tài)分析與操作優(yōu)化:
(1)提出由管道散熱計算熱網(wǎng)各疏水器理論疏水量的算法,并在此基礎(chǔ)上提出基于有向流程圖模型的"考慮散熱疏水條件的工業(yè)熱網(wǎng)水力計算方法",該算法可以實現(xiàn)對熱網(wǎng)各處蒸汽流動狀態(tài)的快速求解,并有效提高熱網(wǎng)水力計算的準(zhǔn)確度;
(2)針對在多熱源環(huán)狀供熱管網(wǎng)中可能出現(xiàn)的冷凝水擊事故,提出一種運行優(yōu)化方法,通過改變多熱源供熱量分配關(guān)系以消除熱網(wǎng)中蒸汽滯留,從而避免冷凝水擊事故的發(fā)生;
自力式蒸汽減壓閥在工業(yè)園區(qū)管網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品型號
| 類別 | 型號 | 類別 | 型號 |
| 單座壓閉型 | ZZYP-16～64B | 單座壓閉型 | ZZYP-16～64K |
| 雙座壓閉型 | ZZYN-16～64B | 雙座壓閉型 | ZZYN-16～64K |
| 套筒壓閉型 | ZZYM-16～64B | 套筒壓閉型 | ZZYM-16～64K |
注：1.壓閉型用于閥后壓力調(diào)節(jié)，當(dāng)閥后壓力升高，閥門關(guān)閉，以達(dá)到減壓，穩(wěn)壓的目的。
2.壓開型用于閥后壓力調(diào)節(jié)，當(dāng)閥后壓力升高，閥門打開，以達(dá)到泄壓，穩(wěn)壓的目的。
主要技術(shù)參數(shù)
| 公稱通徑DN（mm） | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | |||
| 閥座直徑DN（mm） | 10 | 12 | 15 | 20 | ||||||||||
| 額定流量系數(shù)Kv | 1.8 | 2.4 | 4.4 | 4 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 300 | 480 | 760 |
| 允許壓差（MPa） | 2.5 | 2.0 | 1.6 | 1.0 | ||||||||||
| 公稱壓力（MPa） | 1.6 4.0 6.4 | |||||||||||||
| 固有流量特性 | 快開 | |||||||||||||
| 保證調(diào)壓閥正常工作 的最小壓差P（MPa） | 0.05 | |||||||||||||
| 壓力分段范圍 （KPa） | 15～50 40～80 60～100 80～140 120～80 160～220 200～260 240～300 280～350 330～400 380～450 430～500 480～560 540～620 600～700 680～800 780～900 800～1000 900～2000 | |||||||||||||
| 工作溫度℃ | 液體≤140;氣體≤80；配冷凝器和散熱片≤350 | |||||||||||||
| 適合介質(zhì) | 氣體、蒸汽、低粘度液體 | |||||||||||||
| 法蘭尺寸、型式 | PN10、16、40GB9113-88、PN64JB/T7-94；PN10，16凸式，PN40，64凹式 或根據(jù)用戶要求選配其它標(biāo)準(zhǔn)型式的法蘭（如：ANSI、JIS、DIN等標(biāo)準(zhǔn)） | |||||||||||||
| 結(jié)構(gòu)長度 | 按GB12221-89標(biāo)準(zhǔn) | |||||||||||||
| 可配附件 | 冷凝器（用于介質(zhì)為蒸汽的場合）、散熱片等。 | |||||||||||||
| 執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號接口 | 內(nèi)螺紋M16×1.5 | |||||||||||||
注：壓力分段范圍可根據(jù)用戶要求進(jìn)行設(shè)計。
自力式蒸汽減壓閥在工業(yè)園區(qū)管網(wǎng)應(yīng)用主要性能指標(biāo)注
| 控制精度％ | ±8 | |||||||||||
| 允許泄 漏量 | 硬密封（L/H） | 單座（Ⅳ級）：≤10-4閥額定容量：雙座、套筒（Ⅱ級）、≤5×10-3×閥額定容量 | ||||||||||
| 軟密封（ml/min） | DN(mm) | |||||||||||
| 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | ||
| 0.15 | 0.3 | 0.45 | 0.6 | 0.9 | 1.7 | 4.0 | 6.75 | |||||
在現(xiàn)代社會中，自力式蒸汽減壓閥的應(yīng)用范圍是比較廣泛的，不僅是在工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用廣泛，而且在民用建設(shè)中也有著不可忽視的重要作用。作為鍋爐系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、電廠、換熱站中的重要部件。正常的安裝及調(diào)試維護(hù)，能極限的發(fā)揮了該閥門的作用。
安裝自力式蒸汽減壓閥之前必須對管路系統(tǒng)進(jìn)行沖洗清理。以防焊渣，氧化皮等贓物流入閥內(nèi)，破壞蒸汽減壓閥的密封面，影響閥門正常工作。自力式蒸汽減壓閥安裝在便于操作和維修的地方，并且必須安裝在水平管道上，應(yīng)注意使管路中介質(zhì)的流向與閥體上箭頭所示方向一致，切勿反裝。如果是自力式蒸汽調(diào)節(jié)閥一定要倒著安裝，配帶過來的冷凝器必須高于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣執(zhí)行機(jī)構(gòu)里便可以充滿冷凝器，起到保護(hù)膜片的作用。延長使用壽命。
帶泠凝器的自力式蒸汽調(diào)壓閥在安裝使用時，應(yīng)把冷凝器里加滿冷水，把旁通管道的截止閥打開，排除管路中的冷凝水和汽水的混合物，以防減壓閥開啟時產(chǎn)生水圾現(xiàn)象損壞減壓閥，當(dāng)無異常現(xiàn)象后，按順時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘，將出口壓力調(diào)至所需的壓力(以閥后表壓為準(zhǔn))，調(diào)整后，將鎖緊螺母背緊，擰上防護(hù)罩。調(diào)壓閥前應(yīng)安裝過濾器，以防介質(zhì)中的雜物進(jìn)入減壓閥，影響其性能。
減壓閥進(jìn)口壓力的波動應(yīng)控制在進(jìn)口壓力給定值的80％～105％，如超過該范圍，減壓閥的性能會受影響。
1、通常減壓閥的閥后壓力P2應(yīng)小于閥前壓力的0.5倍，即P2<0.5P1。
2、減壓閥的每一檔彈簧只在一定的出口壓力范圍內(nèi)適用，超出范圍應(yīng)更換彈簧。
3、在介質(zhì)工作溫度比較高的場合，一般選用先導(dǎo)式活塞式減壓閥或先導(dǎo)式波紋管減壓閥。
4、介質(zhì)為空氣或水（液體）的場合，一般宜選用直接作用薄膜式減壓閥或先導(dǎo)式薄膜式減壓閥。
5、介質(zhì)為蒸汽的場合，宜選用先導(dǎo)活塞式減壓閥或先導(dǎo)波紋管式減壓閥。
6、為了操作、調(diào)整和維修的方便，減壓閥一般應(yīng)安裝在水平管道上。
根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型和調(diào)壓精度，再根據(jù)所需較大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時，應(yīng)使其大于較高輸出壓力0．1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，油霧器或定值器之前，并注意不要將其進(jìn)、出口接反；閥不用時應(yīng)把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。
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