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调节阀技术要点

  • 发布时间:2015-11-02 浏览:688


      调节阀又名控制阀,在工业自动化过程控制领域中,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点,调节阀可分为直行程和角行程;按其所配执行机构使用的动力,按其功能和特性分为线性特性,等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。英文名:control valve,位号通常fv开头。调节阀常用分类:气动调节阀,电动调节阀,液动调节阀,自力式调节阀。


概述


      在现代化工厂的自动控制中,调节阀起着十分重要的作用,这些工厂的生产取决于流动着的介质正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料,都需要某些最终控制元件去完成。
调节阀在管道中起可变阻力的作用。它改变工艺流体的紊流度或者在层流情况下提供一个压力降,压力降是由改变阀门阻力或“摩擦”所引起的。这一压力降低过程通常称为“节流”。对于气体,它接近于等温绝热状态,偏差取决于气体的非理想程度(焦耳一汤姆逊效应)。在液体的情况下,压力则为紊流或粘滞摩擦所消耗,这两种情况都把压力转化为热能,导致温度略为升高。


      常见的控制回路包括三个主要部分,第一部分是敏感元件,它通常是一个变送器。它是一个能够用来测量被调工艺参数的装置,这类参数如压力、液位或温度。变送器的输出被送到调节仪表——调节器,它确定并测量给定值或期望值与工艺参数的实际值之间的偏差,一个接一个地把校正信号送出给最终控制元件——调节阀。阀门改变了流体的流量,使工艺参数达到了期望值。


      调节阀属于控制阀系列,主要作用是调节介质的压力、流量、温度等参数,是工艺环路中最终的控制元件。


基本资料


      调节阀又名控制阀,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力,调节阀可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种,另外,按其功能和特性分,线性特性,等百分比特性及抛物线特性三种。


阀体类型


调节阀的阀体种类很多,常用的阀体种类有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等。


在具体选择时,可做如下考虑:


(1)阀芯形状结构
主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。


(2)耐磨损性
当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时,阀的内部材料要坚硬。


(3)耐腐蚀性
由于介质具有腐蚀性,尽量选择结构简单阀门。


(4)介质的温度、压力
当介质的温度、压力高且变化大时,应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门,当温度≥250℃时应加散热器。


(5)防止闪蒸和空化
闪蒸和空化只产生在液体介质。在实际生产过程中,闪蒸和空化会形成振动和噪声,缩短阀门的使用寿命,因此在选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。


调节阀执行机构


为了使调节阀正常工作,配用的执行机构要能产生足够的输出力来保证高度密封和阀门的开启。


对于双作用的气动、液动、电动执行机构,一般都没有复位弹簧。作用力的大小与它的运行方向无关,因此,选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力和电机的转动力矩。对于单作用的气动执行机构,输出力与阀门的开度有关,调节阀上的出现的力也将影响运动特性,因此要求在整个调节阀的开度范围建立力平衡。


对执行机构输出力确定后,根据工艺使用环境要求,选择相应的执行机构。对于现场有防爆要求时,应选用气动执行机构。从节能方面考虑,应尽量选用电动执行机构。若调节精度高,可选择液动执行机构。如发电厂透明机的速度调节、炼油厂的催化装置反应器的温度调节控制等。


调节阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有,其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型),通过这四种组合形成的调节阀作用方式有气开和气关两种。


对于调节阀作用方式的选择,主要从三方面考虑:a)工艺生产安全;b)介质的特性;c)保证产品质量,经济损失最小。


分类


调节阀按行程特点可分为:直行程和角行程。直行程包括:单座阀、双座阀、套筒阀、笼式阀、角形阀、三通阀、隔膜阀;角行程包括:蝶阀、球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。


调节阀按驱动方式可分为:手动调节阀、气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀,即以压缩空气为动力源的气动调节阀,以电为动力源的电动调节阀,以液体介质(如油等)压力为动力的液动调节阀;


按调节形式可分为:调节型、切断型、调节切断型;


按流量特性可分为:线性、对数型(百分比)、抛物线、快开。


发展历程


调节阀的发展自20世纪初始至今已有八十年的历史,先后产生了十个大类的调节阀产品、自力式阀和定位器等,调节阀和控制阀的发展历程如下:


20年代:原始的稳定压力用的调节阀问世。


30年代:以“v”型缺口的双座阀和单座阀为代表产品v型调节球阀问世。


40年代:出现定位器,调节阀新品种进一步产生,出现隔膜阀、角型阀、蝶阀、球阀等。


50年代:球阀得到较大的推广使用,三通阀代替两台单座阀投入系统。


60年代:在国内对上述产品进行了系列化的改进设计和标准化、规范化后,国内才才有了完整系列产品。我们还在大量使用的单座阀、双座阀、角型阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀七种产品仍然是六十年代水平的产品。这时,国外开始推出了第八种结构调节阀——套筒阀。


70年代:又一种新结构的产品——偏心旋转阀问世(第九大类结构的调节阀品种)。这一时期套筒阀在国外被广泛应用。70年代末,国内联合设计了套筒阀,使中国有了自己的套筒阀产品系列。


80年代:改革开放期间,中国成功引进了石化装置和调节阀技术,使套筒阀、偏心旋转阀得到了推广使用,尤其是套筒阀,大有取代单、双座阀之势,其使用越来越广。80年代末,调节阀又一重大进展是日本的cv3000和精小型调节阀,它们在结构方面,将单弹簧的气动薄膜执行机构改为多弹簧式薄膜执行机构,阀的结构只是改进,不是改变。它的突出特点是使调节阀的重量和高度下降30%,流量系数提高30%。


90年代:90年代的调节阀重点是在可靠性、特殊疑难产品的攻关、改进、提高上。到了90年代末,由华林公司推出了第十种结构的产品——全功能超轻型阀。它突出的特点是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——唯一具备全功能的产品,故此,可由一种产品代替众多功能上不齐全的产品,使选型简化、使用简化、品种简化;在重量上的突破——比主导产品单座阀、双座阀、套筒阀轻70~80%,比精小型阀还轻40~50%;可靠性的突破——解决了传统调节阀等各种不可靠性因素,如密封的可靠性、定位的可靠性、动作的可靠性等。该产品的问世,使中国的调节阀技术和应用水平达到了九十年代末先进水平;它是对调节阀的重大突破;尤其是电子式全功能超轻型阀,必将成为下世纪调节阀的主流。


维护保养


      调节阀正常运行后要进行维护和保养。调节阀作为自动化控制系统的一部分,其维护应与自动化仪表和其他设备同时进行。


      调节阀的维护与一般仪表的维护类似,可分为被动性维护、预防性维护和预见性维护。被动性维护是当调节阀等设备出现故障时才进行维护的一种维护方法。由于设备发生故障才维护,因此常常造成生产过程停车,严重时甚至出现设备损坏或人员伤亡等。被动性维护是生产过程所不希望的维护,预防性维护是根据过去的运行经验,按时间进行维护的一种维护方法。例如,常用的定期维护就是预防性维护,它根据不同设备的运行情况制定相应的维护时间表,在设备还没有出现故障时就进行维护。由于故障没有发生就进行维护,因此,可大大降低故障发生概率。但这种维护方法并没有将当前使用的该调节阀实际情况进行分析,常常对还可以使用一定时间的调节阀进行拆装和检查,浪费了时间和资源。预见性维护从当前使用的调节阀数据分析出发,预见该调节阀的状态,从而使调节阀得到最大限度的利用。


一、 调节阀日常维护工作内容


调节阀日常维护工作内容分为巡回检查和定期维护两部分,巡回检查工作内容如下。


1、向当班工艺操作人员了解调节阀的运行情况。
2、查看调节阀和有关附件的供给能源(气源、液压油或电源)
3、检查液压油系统运行情况。
4、检查调节阀的各静、动密封点有无泄漏。
5、检查调节阀连接管线和接头有无松动或腐蚀。
6、检查调节阀有无异常声音和较大振动,检查供给情况。
7、检查调节阀的动作是否灵活,在控制信号变化时是否及时变化
8、侦听阀芯、阀座有无异常振动或杂音。
9、发现问题及时联系处理。
10、做好巡回检查的记录,并归档。


定期维护工作内容如下:


1、定期对调节阀外部进行清洁工作。
2、定期对调节阀填料函和其他密封部件进行调整,必要时应更换密封部件,保持静、动密封点的密封性。
3、定期对需润滑的部件添加润滑油。
4、定期对气源或液压过滤系统进行排污和清洁工作。
5、定期检查各连接点的连接情况,腐蚀情况,必要时应更换连接件。


二、 调节阀的定期校验


      调节阀预见性维护工作尚未开展的单位,应对调节阀进行定期校验。定期校验工作是预防性维护工作。


      根据不同工艺生产过程,调节阀的定期校验应有不同的校验周期。可结合制造商提供的资料确定各调节阀定期校验的周期。通常可在工艺生产过程进行大修的同时进行。一些调节阀应用在高压、高压降或腐蚀性较强的场合时,检验周期要缩短。


      检验的内容主要是调节阀静态性能测试,必要时可增加相应的测试项目,例如调节阀流量特性的测试等。定期校验需要有关测试设备和仪器,还需要有更换的部件,因此,通常可委托制造厂商完成。


三、 调节阀的维修


      调节阀维修分应急维修、定期维修和预见性维修。应急维修是调节阀出现故障,不能满足工艺操作要求时的维修。定期维修通常包括日常维修和与工艺停车大修同时进行的维修。预见性维修是根据预见性维护的分析结果,有针对性地对有关调节阀部件的维修。应急维修是调节阀发生故障后的维修,定期维修和预见性维修是调节阀发生故障前的维修。通常,调节阀的日常维修由仪表维修人员进行,与大修同时进行的定期维修由制造技术人员进行。


一) 调节阀日常检查和保养工作包括下列内容:


1、消除应力。由于安装或组合不当造成各种应力。例如,高温介质产生热应力,安装时紧.固力不平衡造成应力等。应力的不平衡作用在调节阀上,使调节阀阀杆、导向件变形,不能正确与阀座对中造成泄漏,变差增大等。因此,在日常维修中应进行消除应力的维修工作。
2、清除铁锈和污物。经常检查调节阀连接管道内有无铁锈、焊渣、污物等,发现后应及时清除。因为这些污物会造成调节阀阀芯和阀座的磨损,影响调节阀的正常运行。通常,可在调节阀前加装过滤网等过滤装置,并定期清洗。
3、检查调节阀支撑。调节阀支撑使调节阀的各部件处于不受重力等影响的位置。如果支撑不当会造成调节阀阀杆与阀座不能对中,使变差增大,密封性能下降。因此,应检查调节阀支撑是否合适。
4、清除气源、液压油等供应能源的污物。气源、液压源是调节阀运行的能量来源。仪用压缩空气、液压油中所含的杂质会堵塞节流孔和管道,造成故障。因此,定期检查气源、液压油,定期对过滤装置进行排污十分重要。
5、齿轮传动装置的检查。对手轮机构、电动执行器和液动执行器的齿轮传动装置应定期检查,添加润滑剂,防止咬卡现象发生。应检查制动和限位装置是否灵活好用。
6、填料函检查。应检查填料的磨损情况和压紧力,定期更换填料函,保证填料能够在起到密封的同时,减少其摩擦力的影口向。对无油润滑的填料函不应添加润滑油。
7、安全运行的检查。对在爆炸性危险场所使用的调节阀和有关附件应检查其安全运行情况例如,密封盖是否拧紧,安全栅的运行情况,电源供应情况等,保证调节阀及有关附件能够安全运行。
8、运输和保管。调节阀在运输和保管期间,应用专用支架固定,防止松动;安装在调节阀上的有关附件,如阀门定位器、手轮机构等应牢固,应防止与调节阀连接的反馈杆等部件受到外力损伤;各连接接口应用塑料膜封套,防止外物侵入;调节阀的连接口可用配套法兰和盲板密封,也可采用黏性纸密封,防止外物侵入。运输时应 加装牢固的木箱,并采取防风沙、雨水和粉尘等恶劣运输环境条件的影响。运输和保管的环境条件应满足产品说明书要求。


二) 调节阀和附件日常维修的主要内容如下:


1、气动执行机构膜片的更换。气动薄膜执行机构的膜片在运行过程中受到伸缩,因此,容易疲劳损坏。更换时应采用同规格的橡胶膜片,固紧时应使膜片受力均匀,防止泄漏和压坏膜片。
2、 研磨。阀芯与阀座之间在运行一定时间后造成泄漏,汽缸的活塞与缸体之间也会造成内部泄漏,这时应进行研磨。可进行手工研磨、机械磨削、镀层处理和镶套等方法,研磨用的金刚砂粒度应合适,研磨力应均匀和合适。经研磨后,应进行抛光,并满足所需光洁度和精度要求,满足阀芯与阀座的对中要求等,在总装后需进行密封性测试。
3、填料函更换。。填料函更换时应采用同类型的填料函,更换时应小心将填料勾出,正确拆除填料,防止对阀杆造成损伤。新填料函的安装应按照说明书要求,切口应错位,防止阀杆的螺纹对填料的刮伤,填料的压紧力应均匀和合适,防止造成应力和增大摩擦力。
4、传动部件的更换。调节阀和附件中的传动部件如果部分磨损可进行部件更换、修复等。在更换和修复后应保证传动灵活,传动间隙尽量小。
5、气动放大器的清洗。因仪用压缩空气内的污物造成气动放大器的节流孔堵塞时应对节流孔进行清洗,可采用合适的钢丝进行疏通和清洗。回装时,放大器膜片应受力均匀,防止造成堵塞或泄漏。可通过调节钢珠的压紧力调整放大器增益,防止共振。上海立诺防腐阀门制造有限公司是一家专业生产研发销售各类阀门、水泵及控制设备的集团性企业,分别主要由立诺阀门、立诺泵业、立诺实业等组成,总部位于上海市嘉定区黄渡工业园区。主要产品有隔膜阀、调节阀、蝶阀、截止阀、止回阀、球阀、闸阀、减压阀、安全阀及美标、英标阀系列等相关产品。深入开发衬氟衬胶阀门、不锈钢阀门及其它电气动阀门是我公司发展的长远目标。产品采用iso、api、ansi、bs、din、nf、jis、gb、ib等国内外先进标准设计制造。具有结构合理,制作工艺精湛,规格齐全,质量稳定等特点并以可用性、可言性、可靠性三大性能,广泛应用于石油、化工、天然气、电力、冶金、制药、建筑、供水等行业。并至力于开拓国际市场,远销美国、加拿大、德国、中东等国家和地区,深受用户赞誉和信赖。


cv值


      流通能力cv值()是调节阀选型的主要参数之一,调节阀的流通能力的定义为:当调节阀全开时,阀两端压差为0.1mpa,流体密度为1g/cm3时,每小时流径调节阀的流量数,称为流通能力,也称流量系数,以cv表示,单位为t/h,液体的cv值按下式计算。


      根据流通能力cv值大小查表,就可以确定调节阀的公称通径dn。


应用


     在现代化工厂的自动控制中,调节阀起着十分重要的作用,这些工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料,都需要*某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间,最终控制元件完成了必要的功率放大作用。


      调节阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。其他的最终控制元件包括计量泵、调节挡板和百叶窗式挡板(一种蝶阀的变型)、可变斜度的风扇叶片、电流调节装置以及不同于阀门的电动机定位装置。


      尽管调节阀得到广泛的使用,调节系统中的其它单元大概都没有像它那样少的维护工作量。在许多系统中,调节阀经受的工作条件如温度、压力、腐蚀和污染都要比其它部件更为严重,然而,当它控制工艺流体的流动时,它必须令人满意地运行及最少的维修量。


      在气动调节系统中,调节器输出的气动信号可以直接驱动弹簧一薄膜式执行机构或者活塞式执行机构,使阀门动作。在这种情况下,确定阀位所需的能量是由压缩空气提供的,压缩空气应当在室外的设备中加以干燥,以防止冻结,并应净化和过滤。


      当一个气动调节阀和电动调节器配套使用时,可采用电一气阀门定位器或电一气转换器。压缩空气的供气系统可以和用于全气动的调节系统一样来考虑。


在调节理论的术语中,调节阀既有静态特性,又有动态特性,因而它影响整个控制回路成败。静态特性或增益项是阀的流量特性,它取决于阀门的尺寸、阀芯和阀座的组合结构、执行机构的类型、阀门定位器、阀前和阀后的压力以及流体的性质。第5章中将详细地介绍这些内容。


      动态特性是由执行机构或阀门定位器一执行机构组合决定的。对于较慢的生产过程,如温度控制或液位控制,阀的动态特性在可控性方面一般不是限制因素。对于较快的系统,如液体的流量控制,调节阀可能有明显的滞后,在回路的可控性方面一定要有所考虑。一般只有控制系统的专家才需要关心调节阀的动态持性,关于应用阀门定位器的正规考虑如第9章中所讨论的,将满足大多数调节阀装置的需要。


      自动调节阀的历史可追溯到自力式调压阀,它包括一个带有重物杆的球形阀,重物用来平衡阀芯力,从而得到某种程度的调节,另一种早期的自力式调压阌的形式是压力平衡式调压阀。工艺过程的压力用管线接到弹簧薄膜调压阀的薄膜气室上。无论是减压阀、阀后压力式调压阀或是差压调压阀都笔够从这种基型阀门的变更而制造出来。


      气动变送器和调节器的出现,就必然地导致气动词节阀的应用。它们本质上是减压阀或阀后压力式调压阀,改用仪表压缩空气来代替工艺过程的流体。许多生产减压阀的公司已经发展成为调节阀制造厂。调节阀的应用从数量上和复杂性方面继续不断地得到发展,许多阀门的阀体和附件的改进可以用来解决各种各样的问题。本手册的意图是使工程们熟悉调节阀的结纸醉金迷和因素,帮助仪表工程师在应用中选用最好的阀体、执行机构和附件。


      调节阀按行程特点可分为:直行程和角行程。直行程包括:单座阀、双座阀、套筒阀、角形阀、三通阀、隔膜阀;角行程包括:蝶阀、球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。调节阀按驱动方式可分为:气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀;按调节形式可分为:调节型、切断型、调节切断型;按流量特性可分为:线性、等百分比、抛物线、快开。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。



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