電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討

調(diào)節(jié)閥是世界上現(xiàn)代制造業(yè)里非常重要的流體控制元件——合理、正確的選型將為工業(yè)控制系統(tǒng)提高效率、保證生產(chǎn)安全、節(jié)約能源、提高經(jīng)濟效益。在生產(chǎn)現(xiàn)場，調(diào)節(jié)閥直接控制著工藝介質(zhì)，有些介質(zhì)成分比較復(fù)雜，尤其是高溫、高壓、易燃、易爆等特殊情況，若選擇不當，往往給生產(chǎn)控制帶來困難，以致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，甚至造成嚴重的生產(chǎn)事故。在此僅以蒸汽系統(tǒng)上調(diào)節(jié)閥應(yīng)用為例，來探討調(diào)節(jié)閥的選型。下面根據(jù)自己的工作經(jīng)驗并結(jié)合相關(guān)資料，對蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥選型過程中應(yīng)該注意的幾個方面予以闡述。

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討如何選擇調(diào)節(jié)閥的型式

首先介紹一下調(diào)節(jié)閥的分類，調(diào)節(jié)閥也被稱為調(diào)節(jié)閥。按驅(qū)動方式分可分為自力式和驅(qū)動式調(diào)節(jié)閥。按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分可以分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥。當然還有許多種別的分類方法。這些調(diào)節(jié)閥分別有各自的特點和適用場合。如調(diào)節(jié)閥前后壓差較小，要求泄漏量較小，一般可選用單座閥;調(diào)節(jié)低壓差、大流量的氣體，可選用蝶閥;調(diào)節(jié)強腐蝕性流體，可選用隔膜閥;既要求調(diào)節(jié)又要求切斷時，可選用偏心旋轉(zhuǎn)閥;噪音較大時可選用套筒閥。這里由于我們只討論蒸汽系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥選型。所以我們一般選用單閥座套筒型氣動或者電動調(diào)節(jié)閥。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討如何選擇調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)

根據(jù)介質(zhì)的工作壓力、溫度、腐蝕性、氣蝕沖刷是否嚴重等選材。一般應(yīng)選鑄鋼;使用要求不高時(120?℃、1.6?MPa以下)也可選用鑄鐵;高溫高壓(22~32?MPa)場合應(yīng)選用鍛造合金鋼;不銹鋼可用于腐蝕性強的介質(zhì)。




電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合適的流量特性

調(diào)節(jié)閥的流量特性是介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移(調(diào)節(jié)閥的相對開度)間的關(guān)系，一般來說改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座的流通截面，便可控制流量。但實際上由于多種因素的影響，如在截流面積變化的同時，還發(fā)生閥前后壓差的變化，而壓差的變化又將引起流量的變化。在閥前后壓差保持不變時，調(diào)節(jié)閥的流量特性稱為理想流量特性;調(diào)節(jié)閥的流量特性有等百分比特性、線性特性、拋物線特性及快開特性四種。下表是這四種的理想流量特性的對照表。就調(diào)節(jié)性能上講，以等百分比特性為，其調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好。我們可以根據(jù)實際使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。但是，蒸汽系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥一般選擇線性和等百分比流量特性。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合理的調(diào)節(jié)閥尺寸

當我們選定了調(diào)節(jié)閥的類型和特性之后，就可進一步?jīng)Q定它的尺寸。流通能力是確定調(diào)節(jié)閥口徑的重要依據(jù)，從工藝提供數(shù)據(jù)到算出流通能力，直到閥的口徑確定，需經(jīng)以下幾個步驟：



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討計算流量

根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負荷及介質(zhì)狀況來計算最大流量Qmax和最小流量Qmin。在計算Cv值時應(yīng)按最大流量來考慮，但是最大流量考慮過多的余量時，使調(diào)節(jié)閥口徑偏大;這不但造成經(jīng)濟上的浪費，而且更不利的是使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度，可調(diào)比減小，調(diào)節(jié)性能變壞，嚴重時甚至引起振蕩，因而大大降低了閥的使用壽命。

在選擇最大流量時，應(yīng)根據(jù)對象負荷的變化及工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力來合理確定。對于調(diào)節(jié)質(zhì)量高的場合，更應(yīng)以現(xiàn)有的工藝條件來選擇最大流量，但也要注意不能片面強調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量，以致當負荷變化以及當現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過技改或擴建，當生產(chǎn)能力稍有提高，調(diào)節(jié)閥就不能適應(yīng)，即需更換。也就是說，應(yīng)當兼顧當前與今后在一定的范圍內(nèi)擴大生產(chǎn)能力這兩方面的因素，然后合理的確定最大計算流量。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討閥前閥后壓差

要使調(diào)節(jié)閥能起到調(diào)節(jié)作用，就必須在閥前后有一定的壓差，閥上的壓差占整個系統(tǒng)壓差的比值越大，則調(diào)節(jié)流量特性的畸變就越小，調(diào)節(jié)性能就能得到保證，但是閥前后壓差越大，即閥上的壓力損失越大，所消耗的動力越多。因此必須兼顧調(diào)節(jié)性能和動力消耗，合理地計算壓差。調(diào)節(jié)閥的前后壓差ΔP主要是由其閥前壓力P1減去閥后壓力P2得到的。

這里必須注意，在確定計算壓差時，要盡量避免氣蝕和噪音。減小和防止氣蝕，可以從以下幾個方面考慮：

從壓差來看，避免氣蝕的最根本方法，是使調(diào)節(jié)閥的使用壓差ΔP低于不產(chǎn)生氣蝕的最大壓差ΔPC。但要做到這一點比較困難。一般來說，當閥上壓差ΔP<1.5MPa時，即使產(chǎn)生氣蝕，但對材質(zhì)的損壞并不嚴重，不需要采取什么措施。如果ΔP較高，就要設(shè)法解決氣蝕問題。如：增長節(jié)流通道(把閥芯加長、閥座加厚);在閥座密封面上部增設(shè)阻力;減小壓力恢復(fù)程度;削弱氣蝕;也可在閥前、后加裝限流孔板吸收一部分壓降。

從材料來看，一般來說材料硬度越大強抗氣蝕能力越強，由于氣蝕往往發(fā)生在金屬表面，可在閥芯、閥座、閥桿等處噴鍍或堆焊一層硬質(zhì)金屬，這種方法叫表面硬化處理。采用的材料目前有司太萊合金、硬質(zhì)工具鋼、碳化鎢等，其中以Stelite NO12應(yīng)用最為廣泛。經(jīng)表面硬化處理后，以奧氏體不銹鋼(SUS304、1Cr18Ni9Ti)為例，可提高耐氣蝕10倍以上。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討流通能力Cv值的計算：

流通能力Cv是選擇調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)之一，飽和蒸汽的Cv值按下式計算:

⑴ 低于臨界流速，當 ΔP<0.81(P1/2)

Cv=Qmax/2.1√(Δp(p1+p2))

⑵ 臨界流速，當ΔP>=0.81(P1/2)

Cv=Qmax/1.633(P1)

目前調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)廠家都提供計算Cv值的軟件，這里我就不再詳述具體計算過程。根據(jù)計算出的流通能力Cv值大小查調(diào)節(jié)閥廠家的對照表表，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討調(diào)節(jié)閥開度驗算：

一般要求最大計算流量時的開度在85%左右，最小計算流量時的開度不小于10%。如果最大開度過大，調(diào)節(jié)閥會產(chǎn)生過大振動和噪音，調(diào)節(jié)精度不準確。最小開度，希望不小于10%，否則，閥芯閥座受流體沖蝕嚴重特性變壞，甚至失靈。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討性能


流量特性		直線、等百分比、快開
可調(diào)范圍		50:1 (CV<6.3 30:1)
額定CV值		等百分比CV1.6~630 ，直線CV1.8~690
允許泄漏量		硬密封:IV級（0.01% 閥額定容量） 軟密封:VI級（氣泡級） 泄漏量標準:GB/T 4213
性能指標		氣動	電動
	基本誤差%	±1.5	±1.0
	回差%	≤1.5	≤1.0
	死區(qū)%	≤0.6	≤1.0
	始終點偏差%	±2.5	±2.5
	額定行程偏差%	≤2.5	≤2.5

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選用參數(shù)表


閥座直徑（mm）		10	12	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
額定流量系數(shù)Cv	等百分比	1.6	2.5	4.0	6.3	10	16	25	40	63	100	160	250	400	630
	直線	1.8	2.8	4.4	6.9	11	17.6	27.5	44	69	110	176	275	440	690
公稱通徑	行程	可選流量系數(shù)Cv（★標準型 ●推薦 ○定制）
DN20	16mm	●	●	●	★
DN25		●	●	●	●	★
DN32	25 mm	○	○	○	○	○	★
DN40			○	○	○	○	●	★
DN50				○	○	○	●	●	★
DN65	40mm						○	○	○	★
DN80							○	○	○	●	★
DN100							○	○	○	●	●	★
DN125	60mm									○	○	○	★
DN150											○	○	●	★
DN200											○	○	●	●	★
電動執(zhí)行機構(gòu)		金屬密封最大允許壓差（MPa）
型號	推力（N）
3810L-08	800	6.4	5.5	3.5	2.38
3810L-20	2000	6.4	6.4	6.4	4.77	3.05	1.86	1.19	0.76
3810L-30	3000						2.79	1.79	1.14
3810L-50	5000						4.66	2.98	1.91	1.13	0.6	0.47
3810L-65	6500									1.35	0.8	0.57	0.39	0.26	0.16
3810L-99	10000												0.61	0.42	0.20
3810L-160	16000												0.97	0.67	0.35

 



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇足夠推力的執(zhí)行機構(gòu)



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討如何選擇執(zhí)行機構(gòu)

一般應(yīng)優(yōu)先選用薄膜執(zhí)行機構(gòu)，當薄膜執(zhí)行機構(gòu)不能滿足上述兩項要求時，應(yīng)選用活塞執(zhí)行機構(gòu)。調(diào)節(jié)口徑大或壓差高時，可選用活塞執(zhí)行機構(gòu)。有效面積越大，執(zhí)行機構(gòu)的位移和推力也越大，可按實際關(guān)斷壓力需求進行選擇。

如何選擇電動執(zhí)行機構(gòu)

選擇一臺合適的電動執(zhí)行機構(gòu)規(guī)格時必須考慮的主要因素就是力矩大小。大部分閥門廠商會將力矩參數(shù)提供給客戶。這樣就可以使用閥門廠商提供的配套數(shù)據(jù)表或選型軟件進行選型。有時還需考慮閥門操作的速度和頻率。部分小規(guī)格的直流電動執(zhí)行機構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。電動執(zhí)行機構(gòu)選型還需要根據(jù)現(xiàn)場工況確定選擇哪種控制種類。主要的有開關(guān)控制和連續(xù)控制兩種，通常調(diào)節(jié)用途都需要連續(xù)控制類型。

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合適的輔助裝置

調(diào)節(jié)閥的輔助裝置有：

閥門定位器：包括電氣閥門定位器和氣動閥門定位器，用于改善調(diào)節(jié)閥工作特性，實現(xiàn)正確定位。通常用于摩擦力大，需要精確定位的場合。

電磁閥：實現(xiàn)氣路的自動切換。

手輪機構(gòu)：系統(tǒng)故障時，可切換進行手動操作。

空氣過濾減壓閥：作為氣源過濾、減壓之用。

密封填料的選擇

此外還需考慮調(diào)節(jié)閥的外泄問題，注意密封填料的選擇。四氟填料，因為工作溫度在 -40~235℃范圍內(nèi)。當溫度變化較大時，其密封性能變會明顯下降，老化快，壽命短，柔性石墨填料可克服這些缺點，使用壽命長。但石墨填料的回差大，最初使用時會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。對這方面必須有所考慮。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討閥門噪聲的預(yù)測

調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠家一般都有自己的噪聲預(yù)測方法，通常都是按照IEC 60534-8標準為計算依據(jù)，選型時必須考慮到環(huán)境對噪聲的限制，通常要求必須小于85?dB。
與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點：電動調(diào)節(jié)閥節(jié)能，環(huán)保，安裝快捷方便。閥門按其所配執(zhí)行機構(gòu)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。電動調(diào)節(jié)閥門安裝要點有哪些？正確的安裝方法，可以提升閥門工作效率，降低閥門磨損，以下4點是電動調(diào)節(jié)閥門安裝要點介紹，供您學習參考。

1）安裝位置、高度、進出口方向必須符合設(shè)計要求，連接應(yīng)牢固緊密。
2）安裝在保溫管道上的各類手動閥門，手柄均不得向下。
3）電動調(diào)節(jié)閥安裝前必須進行外觀檢查，閥門的銘牌應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《通用閥門標志》GB 12220的規(guī)定。對于工作壓力大于1.0 MPa 及在主干管上起到 切斷作用的閥門，電動調(diào)節(jié)閥安裝前應(yīng)進行強度和嚴密性能試驗，合格后方準使用。
4）強度試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，持續(xù)時間不少于5min，閥門殼體、填料應(yīng)無滲漏為合格。電動調(diào)節(jié)閥嚴密性試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.1倍；試驗壓力在試驗持續(xù)的時間應(yīng)符合GB 50243標準要求，以閥瓣密封面無滲漏為合格。調(diào)節(jié)閥通過改變閥芯和閥座之間的截面積大小來控制管道內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)。



電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討


1、電動調(diào)節(jié)閥在安裝之前首先要核對閥門標識，確保調(diào)節(jié)閥參數(shù)與設(shè)計要求相符。
2、在安裝之前對電動執(zhí)行器進行基本誤差、全行程偏差、回差、死區(qū)等性能調(diào)試，在要求極小泄漏量場合使用的調(diào)節(jié)閥還應(yīng)進行泄漏量測試。
3、清除管道內(nèi)部污物、焊渣等雜質(zhì)才能安裝電動調(diào)節(jié)閥；安裝后應(yīng)全開閥門，在對裝管路、調(diào)節(jié)閥進行清洗及試驗各連接處密封性能后調(diào)節(jié)閥才能投入使用。
4、電動調(diào)節(jié)閥最好是正立垂直安裝在水平管道上，特殊要求時也可以任意安裝(電動調(diào)節(jié)閥倒置除外)。
5、電動調(diào)節(jié)閥在安裝時應(yīng)避免給閥帶來壓力，當調(diào)節(jié)閥安裝在管道較長位置時應(yīng)安裝支承架。
6、如調(diào)節(jié)閥安裝位置離地較高應(yīng)盡量設(shè)置檢修平臺，便于人工檢修和操作調(diào)節(jié)閥手輪。
7、電動調(diào)節(jié)閥最好工作在溫度-25～60℃、相對濕度≤95%環(huán)境中。調(diào)節(jié)閥在使用中應(yīng)注意防塵，灰塵會加速閥桿與填料的磨損；安裝在露天場合的電動調(diào)節(jié)閥應(yīng)加裝保護罩，不能日曬雨淋，避免水進入電動執(zhí)行器。
8、打開電動執(zhí)行器外罩即可進行外部接線，應(yīng)按照電氣設(shè)備施工要求進行施工。在電動調(diào)節(jié)閥開始工作前或電動執(zhí)行器外殼打開時應(yīng)切斷執(zhí)行機構(gòu)主電源，避免安全事故發(fā)生。
9、在安裝過程中應(yīng)將電動調(diào)節(jié)閥從管道上拆除后才能對管道及法蘭進行電焊，避免電焊損壞電動執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部電子電路。
10、在電氣線路連接后檢查執(zhí)行器限位開關(guān)是否正常工作。首先手動調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)到行程中部，安裝好執(zhí)行器外殼后分別向電動執(zhí)行器發(fā)出短促關(guān)閥和開閥控制信號，并觀察推桿和閥桿運動方向，確保限位開關(guān)動作時閥門動作不超過閥行程。
11、在進行電動調(diào)節(jié)閥手輪操作時，應(yīng)先切電動斷執(zhí)行器電源。




電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討結(jié)束語

調(diào)節(jié)閥選型實際中還會面臨許多其他問題。這里僅僅以蒸汽系統(tǒng)作為例子粗淺介紹了調(diào)節(jié)閥的基本選型步驟和方法。實踐證明調(diào)節(jié)閥選型不僅僅是計算出Cv值后對照表格選擇閥體口徑這么簡單，而是需要結(jié)合實際應(yīng)用場合多方面考慮。