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控制阀

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  •     控制阀(Controlvalve)由两个主要的组合件构成:阀体组合件和执行机构组合件(或执行机构系统),分为四大系列:单座系列控制阀、双座系列控制阀、套筒系列控制阀和自力式系列控制阀。四种类型阀门的变种可导致许许多多不同的可应用的结构,每种结构有其特殊的应用、特点、优点和缺点。虽然某些控制阀较其他阀门有较广的应用工况,但控制阀并不能适用所有的工况,以共同构建增强性能、降低成本的佳解决方案。


    1类型


      调节阀的阀体种类很多,常用的有直通单座、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:


      主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素来考虑。


      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。


      由于介质具有腐蚀性,尽量选择结构简单阀门。


      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。


      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。


    2特点


      控制阀有各种不同类型,它们的适用场合不同,因此,应根据工艺生产过程的要求合理选择控制阀类型。


      气动类控制阀分气开和气关两类。气开控制阀在故障状态时关闭,气关控制阀在故障状态时打开。可采用一些辅助设备组成保位阀或使控制阀自锁,即故障时控制阀保持故障前的阀门开度


      气开和气关的方式可通过正、反作用的执行机构类型和正体、反体阀的组合实现,在使用阀门定位器时,也可通过阀门定位器实现


      各种控制阀结构不同,各有特色。


    3发展


      从控制阀应用看,发展方向如下:


      小型执行机构:可降低成本,提高流通能力.


      套筒导向:采用套筒导向,有利于对中,有利于降低摩擦,有利于降噪,有利于流量特性的互换


      平衡式阀芯:为降低执行机构推力或推力矩,采用平衡式阀芯是重要的,它对系统的动态性能也有改善


      一体化阀芯和阀座:为克服双座阀密封性差的缺点,采用相同材质的一体化阀芯和阀座组成阀内件,将泄漏量和不平衡力同时减到小.


      简单流路:流路简单,流阻减小,不仅可使阀两端压损下降,而且可降低成本。


      密封和摩擦:密封性能和摩擦性能是矛盾的两方面,控制阀设计中不仅要解决密封问题,对摩擦和寿命等性能指标也必须重视因此,填料函和填料结构的研究得到重视,旋转型控制阀得到较广泛应用


      降低噪声:采用多种方式降低控制阀噪声,例如,采用降噪套筒和阀芯,采用多级阀芯,采用降噪限流板,采用扩展器等


      采用与管道同直径的控制阀和限制流通能力的阀内件:利于降低阀入口压力和出口流体流速,不需安装异径管等附加管件,有利于降低成本,通过更换流通能力大的阀内件,可扩展流通能力,通过选用限制流通能力阀内件可纠正计算口径过大的错误


      在数字化信息化时代,将较多采用智能阀门定位器或通过数字控制器等实现非线性规律,补偿被控对象非线性,将较少选用控制阀流量特性来补偿被控对象非线性


      阀内件的材料随温度变化,因此,应考虑不同温度下热膨胀造成的影响,也要考虑在高温下耐压等级的变化等,应考虑材料的耐腐蚀性、抗疲劳性等性能。


    4选型

    控制阀选型的重要性


      调节阀是自控系统中的执行器,它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。作为过程控制中的终端元件,人们对它的重要性较过去有了更新的认识。调节阀应用的好坏,除产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外,正确地计算、选型十分重要。由于计算选型的失误,造成系统开开停停,有的甚至无法投用,所以对于用户及系统设计人员应该认识阀在现场的重要性,必须对调节阀的选型引起足够的重视。


    控制阀选型的原则


      1、根据工艺条件,选择合适的结构形式和材料。


      2、根据工艺对象的特点,选择控制阀的流量特性。


      3、根据工艺操作参数,选择合适的控制阀口径尺寸。


      4、根据工艺过程的要求,选择所需要的辅助装置。


      5、合理选择执行机构。执行机构的响应速度应能满足工艺


    控制阀在电力行业中种类与选型


      1、给水阀主、副锅炉给水阀、复合型给水调节阀:


      控制要求:控制锅炉进水,维持汽锅液位与蒸汽流量。


      工况要求:锅炉启动时阀门压差可达100-300公斤,流量较小,正常运行时压差较小,流量大,流量可调比为75:1-100:1。


      阀门要求:阀体材质为WCB/WC9,对于双阀系统中的启动阀要求抗气蚀,V级关闭等级,对于复合型给水阀需使用特性化阀内件同时满足锅炉启动与正常运行时的需要。一般阀门选择为故障关,(需要注意的是一般给水中为消除溶解其中的氧会加入联胺进行处理,它会对SATELLITE6号合金或其它的类似合金产生不良反应,所以好不使用316STELLITE堆焊的方法处理阀内件,可直接选用416不锈钢材料)。


      2、锅炉给水泵小流量循环阀:


      控制要求:使锅炉给水泵安全启动及运行,消除因流量过小、温升增加、水强烈气蚀使泵损坏。(老式电站有使用开关型的小流量控制阀,同时还有使用机械式的泵自动循环阀)。


      工况情况:压降达160-350公斤,是电站系统中承受压差大的阀门,流量一般为正常流量的30%。


      阀门要求:抗气蚀,防堵结构,V级密封等级,泵启动与停止运行时阀门连续工作,泵正常启动后次阀门关阀,阀门通常为故障开。


      3、高/低加热器给水加热器疏水、冷凝水加热器疏水:


      控制要求:控制加热器中冷凝水的位置,及时将冷凝水排放,即高水位排放,正常水位疏水。


      工况情况:介质为饱和水,加热器之间的控制阀压差一般为6-30公斤,后一级疏水阀直接连接冷凝器或除氧器。


      阀门要求:抗闪蒸冲刷,V或VI级密封等级,阀门通常为故障开。


      4、除氧器水位控制阀(DALC):


      控制要求:提供流量保持除氧器正常水位,通过加入蒸汽提高水温消除溶解在水中的气体。


      工况情况:启动阶段流量较小,压差较大,正常情况流量大,压差小,工况类似给水阀。


      阀门要求:较低流量时有效抗气蚀。


      5、减温阀(减温器):


      控制要求:将高压水喷射入蒸汽中使蒸汽温度达到控制要求。


      工况情况:介质为水,压差较大,阀门要求:类型多样:喷嘴型,辅助雾化型,自我包容型及对夹型。


      6、减温减压阀(高、低压旁路阀):


      控制要求:将高温高压蒸汽调整到一定温度压力的蒸汽;给汽机提供一个旁路通道,锅炉能够独立汽机而工作。


      工况情况:高温高压蒸汽减温减压。


      阀门要求:抗热冲击,降噪,反应迅速。


    选型对附件的要求


      在生产过程中,控制系统对阀门提出各式各样的特殊要求,因此,控制阀必须配用各种附属装置(简称附件)来满足生产过程的需要。控制阀的附件包括:


      1、阀门定位器用于改善控制阀调节性能的工作特性,实现正确定位;


      2、阀位开关显示阀门的上下限行程的工作位置;


      3、气动保位阀当控制阀的气源发生故障时,保持阀门处于气源发生故障前的开度位置;


      4、电磁阀实现气路的电磁切换,保证阀门在电源故障时阀门处于所希望的安全开度位置;


      5、手轮机构当控制系统的控制器发生故障时,可切换到手动方式操作阀门;


      6、气动继动器使执行机构的动作加速,减少传输时间;


      7、空气过滤减压阀用于净化气源、调节气压;


      8、储气罐保证当气源故障时,使无弹簧气缸活塞执行机构能够将控制阀动作到故障安全位置。其大小取决于气缸的大小、阀门动作时间的要求及阀门的工作条件等;


      总之,附件的作用就在于使控制阀的功能更完善、更合理、更齐全。


    5应用


      液压水位控制阀具有自动开启关阀管路以控制水位的功能,适用于工矿企业、民用建筑中各种水塔(池)自动供水系统,并可作常压锅炉循环供水控制阀,本阀体积小、安装简便,启用灵敏度高,水头损失小无水锤现象,由小浮球控制能大大提高水塔利用率,对于新建水塔由于浮球体积减小而使水塔上部留给浮球自由浮动所需高度减小降低水塔造介,克服老式杆浮球阀体积大、易损坏、工作压力低、大量溢水等弊病、是新建水塔及更换老式浮球阀比较合适的产品。


    6维护


      控制阀具有结构简单和动作可靠等特点,但由于它直接与工艺介质接触,其性能直接影响系统质量和环境污染,所以对控制阀必须进行经常维护和定期检修,尤其对使用条件恶劣和重要的场合,更应重视维修工作。重点检查部位:


      1、阀体内壁


      对于使用在高压差和腐蚀性介质场合的控制阀,阀体内壁、隔膜阀的隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀,必须重点检查耐压、耐腐的情况。


      2、阀座


      控制阀工作时,因介质渗入,固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松动,检查时应予注意。对高压差下工作的阀,还应检查阀座密封面是否冲坏。


      3、阀芯


      阀芯是调节工作时的可动部件,受介质的冲刷、腐蚀为严重,检修时要认真检查阀芯各部分是否被腐蚀、磨损,特别是在高压差的情况下阀芯的磨损更为严重(因气蚀现象),应予注意。阀芯损坏严重时应进行更换,另外还应注意阀杆是否也有类似的现象,或与阀芯连接松动等。


      4、膜片


      "O"形圈和其它密封垫。应检控制阀中膜片、"O"形密封垫是否老化、裂损。


      5、密封填料


      应注意聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化,配合面是否损坏,应在必要时更换。


      调节阀又称控制阀,是执行器的主要类型,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、电动、液动三种,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)压力为动力的电液动调节阀,另外,按其功能和特性分,还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。


    7执行机构


      调节阀执行机构的选择


      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。


      执行机构类型的确定


      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。如发电厂透平机的速度调节、炼油厂的催化装置反应器的温度调节控制等。


    8工作方式


      ●五步再生步骤,反洗,吸盐和慢淋洗,快冲洗,盐箱补水,时间均可调节


      ●通过时间测试的水力平衡型活塞、密封圈和分隔栅调控水体流量和再生


      ●阀体材料为无铅黄铜,强度大可耐高压


      ●能够配成30"直径的软化系统


      ●1-1/2"顶装控制阀适用于小型商业/工业系统


      ●可选用7或12天的时间触发再生,也可选用流量触发再生或配成手动操作


      ●有效适用于过滤系统

    参考资料

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