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調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)代化裝置應用中產(chǎn)生*效應初探
點擊次數(shù):355 發(fā)布時間:2008-10-22
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,儀表調(diào)節(jié)閥已廣泛應用在石化等行業(yè)中,它們與氣動或電動單元儀表組合,對系統(tǒng)中的流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù),進行遠程、自動控制,在當今高度自動化的生產(chǎn)裝置中,發(fā)揮著越來越重要的作用。
一、我國調(diào)節(jié)閥在線狀況及分析
從七十年代中期,我國成功地引進十三套大化肥裝置以來,又相繼引進了三十萬噸、四十萬噸/年乙烯等現(xiàn)代化裝置,并以此為骨干,我國的化工、石化等行業(yè)取得了長足的發(fā)展。在這些裝置中都配套采用了大量的儀表調(diào)節(jié)閥,如美型Fisher籠式調(diào)節(jié)閥,日本梅索尼蘭公司的凸輪撓曲閥(camflerⅠ、Ⅱ),日本山武公司的籠式調(diào)節(jié)閥(VDC型),單導向單座調(diào)節(jié)閥(VST),小流量調(diào)節(jié)閥(VSL型),西德的雙汽缸蝶閥系列產(chǎn)品,及水處理隔膜閥等等;此外,我國的中、小化肥廠廣泛使用著氣動薄膜單、雙座調(diào)節(jié)閥,電廠、電站主要是用電動閘閥、球閥等,這些調(diào)節(jié)閥的可靠運行,維系了個裝置的正常生產(chǎn)。雖然在使用的調(diào)節(jié)閥品種繁多,千差萬別,各有其使用場合,但歸結(jié)起來,工藝條件對其基本要求,有如下幾方面:
1 材料及結(jié)構(gòu)的選擇要滿足壓力、溫度、腐蝕、沖刷、磨耗等方面的要求。
2 流量特性、流通能力要滿足工藝規(guī)定的要求,達到、靈敏、穩(wěn)定。
3 執(zhí)行機構(gòu)的輸出力和剛度要滿足允許壓差。
4 能滿足部分冷凝型介質(zhì)工作條件下,加溫處理和高精度密封填料等特殊要求。
5 能滿足對其他配套附件的度、靈敏度、穩(wěn)定性的要求。
6 滿足通過氣-液聯(lián)動,實現(xiàn)快速、強力切斷機故障位置的特殊要求。
以上是選擇調(diào)節(jié)閥的前提,還要考慮其不同結(jié)構(gòu)類型、不同材質(zhì)、不同配套附件,才能保證所選調(diào)節(jié)閥,投入運行后不會發(fā)生問題。
二、儀表調(diào)節(jié)閥運行中出現(xiàn)的主要問題
1制造廠商供貨與要求的參數(shù)表不符。如吉林某廠從西德引進的閥門中有兩臺,就屬于供貨與所提供的參數(shù)表不符。
2選型有誤。燕山石化總公司某廠,氧化裝置引進的西德PV-2-202Dg25調(diào)節(jié)閥,執(zhí)行機構(gòu)輸出力小、剛度差,使用中閥桿不停地振動,導致裝置壓力波動嚴重,不能滿足工藝要求。
3規(guī)格選擇不合理。河北某廠在Dg250管道中,使用一臺Dg100籠式調(diào)節(jié)閥,工作壓差1.5MPa,因閥門通道尺寸與管道尺寸不匹配,每當打開閥門的瞬間,閥塞前后產(chǎn)生瞬間不平衡力,導致壓桿失穩(wěn),產(chǎn)生震動。
4 對籠式調(diào)節(jié)閥,雖然其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形式可以克服大壓差的使用要求,但是在使用過程中,常出現(xiàn)振動及噪音比較大的原因,主要是其芯件在裝配過程中的位置及芯件的配合間隙的掌握要合理。
5對于雙座調(diào)節(jié)閥,需兩條密封線同時接觸,才能獲得良好的密封效果,當發(fā)現(xiàn)泄漏量超標時,應仔細檢查是哪一條密封線未接觸,而有針對性地處理,才能獲得事半功倍的效果。
6 對于閥門定位器,在使用常出現(xiàn)的故障主要是零點漂移,震動和精度達不到要求,這主要是彈簧的壽命以及加工件的使用壽命和“O"型密封圈損壞等不合要求。
調(diào)節(jié)閥運行中出現(xiàn)的問題還有不少,但主要是以上分析的幾種,因此,在對調(diào)節(jié)閥選型時要考慮以下幾個方面問題:
A根據(jù)實際需要的壓力、流量、溫度、介質(zhì)粘度、腐蝕性,去選擇調(diào)節(jié)閥的壓力等級、公稱通徑,決定材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式。
B視zui大工作壓差,決定閥門的輸出力,選擇執(zhí)行機構(gòu)型號和相應的信號、氣源、彈簧范圍和行程,作用方式(根據(jù)工藝要求,氣源故障時閥門所處狀態(tài))。
C視特殊要求,決定閥門是否采用夾套式、帶波紋密封管、或多級降壓式防氣蝕、低噪音型結(jié)構(gòu)等。
三 調(diào)節(jié)閥的選型問題
首先,根據(jù)工藝介質(zhì)的性質(zhì),狀態(tài)和使用要求采用伯努利流量方程式,進行流體東規(guī)律計算和分析。計算介質(zhì)在不同工藝條件下流量,從而選擇調(diào)節(jié)閥合理的額定流量和結(jié)構(gòu)型式。分析在不同工藝流量狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥的開度大小是否在合理范圍內(nèi)。以上條件確定后還應根據(jù)克服壓差以及其它要求選擇執(zhí)行機構(gòu)型號。根據(jù)溫度和泄漏量以及耐腐蝕性,耐高壓介質(zhì)氣蝕,耐顆粒沖刷等,判斷調(diào)節(jié)閥的形式,包括芯件的結(jié)構(gòu)是否合理。對附件的選擇應考慮其現(xiàn)場條件和要求以及故障狀態(tài)等條件來確定。
在閥體部分涉及計算中應著重考慮以下四個方面:
A根據(jù)工作溫度情況,考慮閥蓋結(jié)構(gòu)和高溫使用情況下的外加熱膨脹間隙,這就可以有效避免發(fā)干在高溫狀態(tài)下使用時被卡死。
B 根據(jù)閥芯結(jié)構(gòu)形式確定不同流量特性結(jié)構(gòu)的尺寸。
C 根據(jù)壓力和材質(zhì)進行閥體壁厚計算。
D 進行諸如閥座凸肩和閥體內(nèi)安裝閥座臺階處危險斷面強度校核等。
在執(zhí)行機構(gòu)選樣中著重應注意以下四個方面:
A 根據(jù)壓差和泄露量的要求,選擇合適的執(zhí)行機構(gòu)大小以及彈簧范圍。
B 根據(jù)使用壽命及現(xiàn)場要求選樣執(zhí)行機構(gòu)的類型和是否帶有手動附件。
C 根據(jù)閥體部分的要求選擇行程。
D對執(zhí)行機構(gòu)關(guān)鍵進行校核。對于調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的設計,主要在于執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)部分的選擇,對于粘稠介質(zhì)或帶有懸浮顆粒,易結(jié)疤的介質(zhì),其芯件執(zhí)行運動是阻力大宜選擇回轉(zhuǎn)動作的閥門諸如:偏轉(zhuǎn)閥、蝶閥、球閥等等,這幾種閥門施行回轉(zhuǎn)運動作關(guān)閉時與介質(zhì)流向有一個切入角,運動阻力小,而且對于閥座上的殘余物有清洗作用,能保證關(guān)閉嚴密,在這種狀況下往往需要帶力放大裝置的執(zhí)行機構(gòu),(按力矩平衡原理,可達3倍至20倍),往往適應于高壓差場合,但由于多次的力傳遞,也導致了這些閥門的調(diào)節(jié)精度較低,對于氣態(tài)介質(zhì)和粘濁度較低的凈水之類截至一選擇直行程類閥門,如柱塞閥、籠式閥、閘板閥、隔膜閥、放料閥等等。但要根據(jù)工藝壓差考慮閥門不見的力平衡機構(gòu)和執(zhí)行型號。
調(diào)節(jié)閥選型工作中很重要的另一個環(huán)節(jié)是對材料的確認,主要考慮三方面的需要:耐壓強度的要求、耐腐蝕性、高溫及深冷狀態(tài)下的穩(wěn)定性。通??紤]用材料位普通碳鋼和鑄鐵,如ZG25、HT200;有腐蝕場合一般為奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti,或國外牌號:316、316L,對于強堿腐蝕有的采用316L,也有用鈦材的,但鈦材成本太高,用戶很難承受,這樣就可用帶有防腐蝕襯里的剛性殼體來代替,即可有效的防腐,又可大大降低成本(如襯F4、聚三氟氯乙烯、橡膠等等)。
對于特殊要求閥門則必須考慮其特殊條件,否則就要出問題,諸如:對于在高壓差是用場合的閥門,其壓力恢復系數(shù)FL大,壓力不會恢復,會出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象,造成芯、座等截流部分的氣蝕損壞,或者引起芯件振動,在設計、選型時就應考慮分段降壓,把總的壓差分為幾段之和,采取多級降壓得閥芯結(jié)構(gòu)或者降壓附件,就可有效地防止氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生;對于熱流而冷凝型介質(zhì)的狀態(tài)下,應保證介質(zhì)具有正常流動的加溫裝置;而對于泄漏量極小,密封精度要求高的閥門,常溫使用情況下考慮采用金屬閥芯軟密封閥座,而對于高溫使用場合,則考慮采用浮動彈性密封結(jié)構(gòu)或者高精度、高密封比壓的平面密封結(jié)構(gòu)。
四、調(diào)節(jié)閥附件的擇優(yōu)
*,在現(xiàn)代化裝置中考核的多式調(diào)節(jié)閥整套設備的性能,而較少情況單獨使用不帶附件的調(diào)節(jié)閥,由此,足見調(diào)節(jié)閥附件的重要性。調(diào)節(jié)閥附件主要包括:閥門定位器、空氣過濾減壓閥、電磁閥、限位開關(guān)、位置顯示器及保位閥等等。生產(chǎn)這些附件的廠家很多,附件狀況及大小千差萬別,但其性能要求則大同小異。那么選擇什么樣的附件合適呢?我們分析大體有以下幾個條件供選型參考。
A 外形小巧美觀
B 量程范圍廣、使用面寬
C 靈敏度高、性能穩(wěn)定,度高、壽命長
D 易于掌握、調(diào)整方便,使一般儀表工都能適應
E 能經(jīng)受環(huán)境污染和腐蝕的考驗
F 耗氣量小
本公司近幾年使用的中德合資徐州阿卡控制閥門有限公司的系列調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品,例如:公司的乙烯擴建項目中為號LV-133、134、PV-127A/B、FV-142、FV-138等調(diào)節(jié)閥質(zhì)量不錯,較好地解決了現(xiàn)場的使用問題。
一、我國調(diào)節(jié)閥在線狀況及分析
從七十年代中期,我國成功地引進十三套大化肥裝置以來,又相繼引進了三十萬噸、四十萬噸/年乙烯等現(xiàn)代化裝置,并以此為骨干,我國的化工、石化等行業(yè)取得了長足的發(fā)展。在這些裝置中都配套采用了大量的儀表調(diào)節(jié)閥,如美型Fisher籠式調(diào)節(jié)閥,日本梅索尼蘭公司的凸輪撓曲閥(camflerⅠ、Ⅱ),日本山武公司的籠式調(diào)節(jié)閥(VDC型),單導向單座調(diào)節(jié)閥(VST),小流量調(diào)節(jié)閥(VSL型),西德的雙汽缸蝶閥系列產(chǎn)品,及水處理隔膜閥等等;此外,我國的中、小化肥廠廣泛使用著氣動薄膜單、雙座調(diào)節(jié)閥,電廠、電站主要是用電動閘閥、球閥等,這些調(diào)節(jié)閥的可靠運行,維系了個裝置的正常生產(chǎn)。雖然在使用的調(diào)節(jié)閥品種繁多,千差萬別,各有其使用場合,但歸結(jié)起來,工藝條件對其基本要求,有如下幾方面:
1 材料及結(jié)構(gòu)的選擇要滿足壓力、溫度、腐蝕、沖刷、磨耗等方面的要求。
2 流量特性、流通能力要滿足工藝規(guī)定的要求,達到、靈敏、穩(wěn)定。
3 執(zhí)行機構(gòu)的輸出力和剛度要滿足允許壓差。
4 能滿足部分冷凝型介質(zhì)工作條件下,加溫處理和高精度密封填料等特殊要求。
5 能滿足對其他配套附件的度、靈敏度、穩(wěn)定性的要求。
6 滿足通過氣-液聯(lián)動,實現(xiàn)快速、強力切斷機故障位置的特殊要求。
以上是選擇調(diào)節(jié)閥的前提,還要考慮其不同結(jié)構(gòu)類型、不同材質(zhì)、不同配套附件,才能保證所選調(diào)節(jié)閥,投入運行后不會發(fā)生問題。
二、儀表調(diào)節(jié)閥運行中出現(xiàn)的主要問題
1制造廠商供貨與要求的參數(shù)表不符。如吉林某廠從西德引進的閥門中有兩臺,就屬于供貨與所提供的參數(shù)表不符。
2選型有誤。燕山石化總公司某廠,氧化裝置引進的西德PV-2-202Dg25調(diào)節(jié)閥,執(zhí)行機構(gòu)輸出力小、剛度差,使用中閥桿不停地振動,導致裝置壓力波動嚴重,不能滿足工藝要求。
3規(guī)格選擇不合理。河北某廠在Dg250管道中,使用一臺Dg100籠式調(diào)節(jié)閥,工作壓差1.5MPa,因閥門通道尺寸與管道尺寸不匹配,每當打開閥門的瞬間,閥塞前后產(chǎn)生瞬間不平衡力,導致壓桿失穩(wěn),產(chǎn)生震動。
4 對籠式調(diào)節(jié)閥,雖然其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形式可以克服大壓差的使用要求,但是在使用過程中,常出現(xiàn)振動及噪音比較大的原因,主要是其芯件在裝配過程中的位置及芯件的配合間隙的掌握要合理。
5對于雙座調(diào)節(jié)閥,需兩條密封線同時接觸,才能獲得良好的密封效果,當發(fā)現(xiàn)泄漏量超標時,應仔細檢查是哪一條密封線未接觸,而有針對性地處理,才能獲得事半功倍的效果。
6 對于閥門定位器,在使用常出現(xiàn)的故障主要是零點漂移,震動和精度達不到要求,這主要是彈簧的壽命以及加工件的使用壽命和“O"型密封圈損壞等不合要求。
調(diào)節(jié)閥運行中出現(xiàn)的問題還有不少,但主要是以上分析的幾種,因此,在對調(diào)節(jié)閥選型時要考慮以下幾個方面問題:
A根據(jù)實際需要的壓力、流量、溫度、介質(zhì)粘度、腐蝕性,去選擇調(diào)節(jié)閥的壓力等級、公稱通徑,決定材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式。
B視zui大工作壓差,決定閥門的輸出力,選擇執(zhí)行機構(gòu)型號和相應的信號、氣源、彈簧范圍和行程,作用方式(根據(jù)工藝要求,氣源故障時閥門所處狀態(tài))。
C視特殊要求,決定閥門是否采用夾套式、帶波紋密封管、或多級降壓式防氣蝕、低噪音型結(jié)構(gòu)等。
三 調(diào)節(jié)閥的選型問題
首先,根據(jù)工藝介質(zhì)的性質(zhì),狀態(tài)和使用要求采用伯努利流量方程式,進行流體東規(guī)律計算和分析。計算介質(zhì)在不同工藝條件下流量,從而選擇調(diào)節(jié)閥合理的額定流量和結(jié)構(gòu)型式。分析在不同工藝流量狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥的開度大小是否在合理范圍內(nèi)。以上條件確定后還應根據(jù)克服壓差以及其它要求選擇執(zhí)行機構(gòu)型號。根據(jù)溫度和泄漏量以及耐腐蝕性,耐高壓介質(zhì)氣蝕,耐顆粒沖刷等,判斷調(diào)節(jié)閥的形式,包括芯件的結(jié)構(gòu)是否合理。對附件的選擇應考慮其現(xiàn)場條件和要求以及故障狀態(tài)等條件來確定。
在閥體部分涉及計算中應著重考慮以下四個方面:
A根據(jù)工作溫度情況,考慮閥蓋結(jié)構(gòu)和高溫使用情況下的外加熱膨脹間隙,這就可以有效避免發(fā)干在高溫狀態(tài)下使用時被卡死。
B 根據(jù)閥芯結(jié)構(gòu)形式確定不同流量特性結(jié)構(gòu)的尺寸。
C 根據(jù)壓力和材質(zhì)進行閥體壁厚計算。
D 進行諸如閥座凸肩和閥體內(nèi)安裝閥座臺階處危險斷面強度校核等。
在執(zhí)行機構(gòu)選樣中著重應注意以下四個方面:
A 根據(jù)壓差和泄露量的要求,選擇合適的執(zhí)行機構(gòu)大小以及彈簧范圍。
B 根據(jù)使用壽命及現(xiàn)場要求選樣執(zhí)行機構(gòu)的類型和是否帶有手動附件。
C 根據(jù)閥體部分的要求選擇行程。
D對執(zhí)行機構(gòu)關(guān)鍵進行校核。對于調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的設計,主要在于執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)部分的選擇,對于粘稠介質(zhì)或帶有懸浮顆粒,易結(jié)疤的介質(zhì),其芯件執(zhí)行運動是阻力大宜選擇回轉(zhuǎn)動作的閥門諸如:偏轉(zhuǎn)閥、蝶閥、球閥等等,這幾種閥門施行回轉(zhuǎn)運動作關(guān)閉時與介質(zhì)流向有一個切入角,運動阻力小,而且對于閥座上的殘余物有清洗作用,能保證關(guān)閉嚴密,在這種狀況下往往需要帶力放大裝置的執(zhí)行機構(gòu),(按力矩平衡原理,可達3倍至20倍),往往適應于高壓差場合,但由于多次的力傳遞,也導致了這些閥門的調(diào)節(jié)精度較低,對于氣態(tài)介質(zhì)和粘濁度較低的凈水之類截至一選擇直行程類閥門,如柱塞閥、籠式閥、閘板閥、隔膜閥、放料閥等等。但要根據(jù)工藝壓差考慮閥門不見的力平衡機構(gòu)和執(zhí)行型號。
調(diào)節(jié)閥選型工作中很重要的另一個環(huán)節(jié)是對材料的確認,主要考慮三方面的需要:耐壓強度的要求、耐腐蝕性、高溫及深冷狀態(tài)下的穩(wěn)定性。通??紤]用材料位普通碳鋼和鑄鐵,如ZG25、HT200;有腐蝕場合一般為奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti,或國外牌號:316、316L,對于強堿腐蝕有的采用316L,也有用鈦材的,但鈦材成本太高,用戶很難承受,這樣就可用帶有防腐蝕襯里的剛性殼體來代替,即可有效的防腐,又可大大降低成本(如襯F4、聚三氟氯乙烯、橡膠等等)。
對于特殊要求閥門則必須考慮其特殊條件,否則就要出問題,諸如:對于在高壓差是用場合的閥門,其壓力恢復系數(shù)FL大,壓力不會恢復,會出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象,造成芯、座等截流部分的氣蝕損壞,或者引起芯件振動,在設計、選型時就應考慮分段降壓,把總的壓差分為幾段之和,采取多級降壓得閥芯結(jié)構(gòu)或者降壓附件,就可有效地防止氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生;對于熱流而冷凝型介質(zhì)的狀態(tài)下,應保證介質(zhì)具有正常流動的加溫裝置;而對于泄漏量極小,密封精度要求高的閥門,常溫使用情況下考慮采用金屬閥芯軟密封閥座,而對于高溫使用場合,則考慮采用浮動彈性密封結(jié)構(gòu)或者高精度、高密封比壓的平面密封結(jié)構(gòu)。
四、調(diào)節(jié)閥附件的擇優(yōu)
*,在現(xiàn)代化裝置中考核的多式調(diào)節(jié)閥整套設備的性能,而較少情況單獨使用不帶附件的調(diào)節(jié)閥,由此,足見調(diào)節(jié)閥附件的重要性。調(diào)節(jié)閥附件主要包括:閥門定位器、空氣過濾減壓閥、電磁閥、限位開關(guān)、位置顯示器及保位閥等等。生產(chǎn)這些附件的廠家很多,附件狀況及大小千差萬別,但其性能要求則大同小異。那么選擇什么樣的附件合適呢?我們分析大體有以下幾個條件供選型參考。
A 外形小巧美觀
B 量程范圍廣、使用面寬
C 靈敏度高、性能穩(wěn)定,度高、壽命長
D 易于掌握、調(diào)整方便,使一般儀表工都能適應
E 能經(jīng)受環(huán)境污染和腐蝕的考驗
F 耗氣量小
本公司近幾年使用的中德合資徐州阿卡控制閥門有限公司的系列調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品,例如:公司的乙烯擴建項目中為號LV-133、134、PV-127A/B、FV-142、FV-138等調(diào)節(jié)閥質(zhì)量不錯,較好地解決了現(xiàn)場的使用問題。
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