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鍋爐給水系統(tǒng)控制閥的選型
點擊次數：489 發(fā)布時間：2008-6-11
控制閥選型內容
控制閥的選型內容通常包括以下幾個方面：
控制閥結構形式及材質選擇：控制閥有單座閥、雙座閥、波紋管密封閥、閥體分離閥、套筒閥、低噪音閥、角形閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥、偏心旋轉閥等類產品，材質有鑄鐵、碳鋼、各種不銹鋼、銅、鋁、鈦、青銅、哈氏合金、蒙耐爾合金等等，用戶主要根據閥門受控介質的溫度、壓力、腐蝕性以及是否產生氣蝕、沖蝕等因素選擇材質，這包括閥體、閥蓋、閥芯、閥桿、閥座、墊片、密封填料等材質的選擇。
控制閥流量特性選擇：控制閥流量特性是指相對行程與相對流量的關系，通常有線性流量特性、等百分比流量特性、快開流量特性、拋物線流量特性等等，需根據工藝對象的特點選擇。
控制閥口徑計算：根據工藝過程條件計算出控制閥的流量系數C，然后根據對應結構形式控制閥的流量系數C值表選擇口徑。
控制閥執(zhí)行機構選擇：控制閥執(zhí)行機構有氣動、液動、電動三種。氣動執(zhí)行機構可用于防火防爆場合，故障率低，但需建獨立的儀表氣源；液動執(zhí)行機構可用于推力或力矩特別大的地方，運行平穩(wěn)，但體積大，價格昂貴，用量很少；電動執(zhí)行機構的驅動源隨地可取，隔爆型產品可用于防火防爆場合，其可靠性近年來大幅度提高，目前已成為執(zhí)行機構的主流產品。
控制閥不平衡力校核：不平衡力校核是保證控制閥正常工作*的一步，其實質是校核執(zhí)行機構的輸出力是否大于介質的不平衡力、閥門動作時的摩擦力、閥芯的重力等力的總和（當然，校核時輸出力還要有一定的余量）。
為了簡化計算，閥門生產廠根據工作條件對常用閥門計算出允許壓差，列成表格附在選型樣本上，這樣不平衡力校核就轉換成允許壓差校核。校核有兩種方式，一是根據所選執(zhí)行機構的輸出力看允許壓差值是否合乎要求，二是根據允許壓差值選定合適輸出力的執(zhí)行機構。當校核未能通過時，可能要從閥門結構形式選擇開始重新選型。
在一些控制閥的選型計算資料中往往著重介紹口徑計算等內容，對不平衡力校核則只字不提，因此有些設計人員常常只進行前四項工作而忽略了后一項工作，在大多數流體壓力不高的情況下，不作該項校核也不影響控制閥的正常工作。但對鍋爐給水這類可能涉及中高壓的生產過程來說，不作校核就可能造成給水閥門關不死，從而影響閥門的運行。更為嚴重的是，由于頭腦中沒有允許壓差這個概念，當這個問題出現時人們往往弄不清楚原因，就把責任推到控制閥制造廠，認為是產品的質量問題，導致故障長期得不到解決。
本文將首先介紹控制閥zui大允許差壓值，然后通過幾個現場運行實例分析與此有關的失誤，總結今后控制閥選型應注意的問題。
控制閥zui大允許差壓值
以四川儀表11 廠“控制閥及輔助裝置選型樣本”中的數據為例，在表1中列出工業(yè)鍋爐常用給水控制閥的zui大允許差壓值。
表1 幾種控制閥zui大允許差壓值（MPa）
附注: 1.Ⅰ-表示AA、BA、CB套筒、閥塞組合Ⅱ-表示DC、CC、DD、CD套筒、閥塞組合2.表中KHTS、KHSC為引進日本山武公司的產品。
分析表1，可得到以下幾個結論：
閥門的zui大允許差壓值與閥門的結構形式、口徑、執(zhí)行器動力（電動、氣動）、執(zhí)行器的推力有關。
單座控制閥的zui大允許差壓值低，通常不一定能滿足工業(yè)鍋爐給水調節(jié)系統(tǒng)的要求。雙座控制閥的情況則大有改觀，通?？梢詽M足工業(yè)鍋爐給水調節(jié)系統(tǒng)的要求。電動套筒控制閥的情況則與我們想象的有差距，兩類套筒與閥塞的組合zui大允許差壓值差別非常大，Ⅱ類套筒與閥塞組合的電動套筒控制閥zui大允許差壓值很低，甚至低于普通的單座控制閥，Ⅰ類套筒與閥塞組合的電動套筒控制閥zui大允許差壓值很高，比對應的雙座控制閥還要高，設計選用時一定要注意。所以對工業(yè)鍋爐給水調節(jié)系統(tǒng)來說，應盡量選用雙座控制閥或Ⅰ類套筒與閥塞組合的套筒控制閥。
氣動控制閥因膜頭限制，zui大允許差壓值低于同口徑的電動控制閥。
當選用同一執(zhí)行器時，由于其推力是一個固定值，所以隨口徑增大而不平衡力等加大，zui大允許差壓值反向減少。
電動控制閥中，zui大允許差壓值除取決于閥門的結構形式（單座、雙座、套筒Ⅰ類、套筒Ⅱ類）外，還取決于執(zhí)行機構的型號和推力。如KHTS型電動單座控制閥的執(zhí)行機構有國產DKZ、中日合資361LSA、德國哈特曼·布朗公司RS三種選擇，而每個制造廠的執(zhí)行機構又有多種不同推力的選擇。當生產過程zui大允許差壓值稍低于表1的某一允許值時，除改選另一種結構形式的閥門外，還有一種選擇是嘗試選用推力較大的執(zhí)行機構。
同類結構同一口徑的控制閥門，選用推力相同的執(zhí)行機構，但如果制造廠不同，zui大允許差壓值也有差別，驗算時可查閱有關制造廠的樣本。
選型失誤的例子
*例：某廠20t/h工業(yè)鍋爐給水控制閥選用KHTS型電動單座閥，配用執(zhí)行機構為361LSA-20，使用過程中發(fā)生小的泄漏，經查產品使用說明書，知道其zui大允許差壓值為1.49MPa，低于鍋爐正常工作時的zui大差壓值2.0MPa，后改用361LSA-50電動執(zhí)行機構，zui大差壓值達到3.38MPa（見表1），滿足了鍋爐正常工作時的使用要求。
此例說明通過改用大推力的電動執(zhí)行機構，有可能使控制閥的zui大允許差壓值達到使用要求。
第二例：某廠35t/h工業(yè)鍋爐過熱蒸汽溫度遠程手動控制設計選用ZAP-6.4、Dg50的電動單座控制閥，現場運行時閥門關不死，查看原設計圖紙，發(fā)現該控制閥未作任何計算（包括流通能力計算等），而設計者對此的解釋是手動遙控閥沒有必要計算。后查產品說明書，發(fā)現該電動單座控制閥的推力雖然達到6.4kN，但zui大允許差壓值僅為1.4MPa，低于鍋爐正常工作時的zui大差壓值（給水泵壓力6.0MPa，鍋爐汽包壓力3.9MPa，△P≈2.1MPa），由此造成閥門泄漏量大。后用工藝專業(yè)原給水球閥配電動角行程執(zhí)行器，這一問題才得到解決。此例說明即使是手動控制閥，在設計選型時也應進行zui大允許差壓值驗算。
第三例：筆者去某炭素廠煅燒窯廢熱鍋爐參觀時，發(fā)現鍋爐汽包水位調節(jié)回路未投自動，詢問原因時，現場技術人員告訴我電動控制閥存在關不死的問題。我們到控制閥現場看，這是一臺ZAP 6.4、Dg50的電動單座控制閥，電動執(zhí)行器的推力為2.5kN。我與現場技術人員共同分析，發(fā)現問題可能出在電動單座控制閥的zui大允許差壓值達不到使用要求（該現場給水泵出口壓力4.0MPa，汽包工作壓力2.5MPa）這個問題上
。后找到控制閥的產品樣本，對應Dg50的電動單座控制閥，執(zhí)行器可選0.4、2.5kN兩檔推力，其zui大允許差壓值分別為0.15MPa和0.94MPa，雖然設計者選用了推力較大的2.5kN電動執(zhí)行器，但其zui大允許差壓值0.94MPa仍低于正常工作時的zui大差壓值（給水泵出口壓力4.0MPa-汽包工作壓力2.5MPa=1.5MPa）?，F該廠已將電動單座控制閥改為電動雙座控制閥。雙座控制閥的zui大允許差壓值提高到11.9MPa，這大大高于給水系統(tǒng)可能出現的zui大差壓。這個例子說明在自動控制回路的控制閥選型時，必須進行zui大允許差壓值驗算，以保證閥門正常工作。
第四例：某煤礦煤矸石發(fā)電廠的35t/h鍋爐給水系統(tǒng)自動控制閥設計選用ZKZP6.4、Dg65的電動單座閥，在鍋爐投產初期的升溫期間發(fā)現給水控制閥關不死，泄漏量很大，正常運行時稍好。起初大家懷疑是產品質量有問題，后仔細查看使用說明書，這才發(fā)現該型號控制閥的zui大允許差壓值僅為1.83MPa，雖然與正常工作時控制閥的前后差壓（約2.1MPa）相差不大，此時稍有泄漏，但還可忍受。而在鍋爐升溫階段，控制閥的前后差壓非常大（因汽包壓力為0，故zui大差壓值可能達到6.0MPa），所以出現上述問題。臨時解決辦法是在鍋爐升溫階段關閉控制閥前后手動閘門，用工藝專業(yè)的手動旁路閥控制給水流量。但從長遠來看，仍需要更換閥門。此例說明作zui大允許差壓值驗算時，不僅僅要考慮正常工作狀態(tài)下的zui大允許差壓值，也要考慮非正常工作狀態(tài)下的zui大允許差壓值。
綜上所述，在給水調節(jié)系統(tǒng)控制閥選型時作zui大允許差壓值驗算，雖然只是個小問題，但忽略了就有可能造成大的損失，因而在中高壓差條件下控制閥選型時應對這類問題予以足夠的重視。