電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討

電動(dòng)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(jì)效益。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，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(dāng)，往往給生產(chǎn)控制帶來(lái)困難，以致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，甚至造成嚴(yán)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(lái)探討調(diào)節(jié)閥的選型。下面根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合相關(guān)資料，對(duì)蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥選型過(guò)程中應(yīng)該注意的幾個(gè)方面予以闡述。

電動(dòng)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(dòng)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(lèi)，調(diào)節(jié)閥也被稱(chēng)為調(diào)節(jié)閥。按驅(qū)動(dòng)方式分可分為自力式和驅(qū)動(dòng)式調(diào)節(jié)閥。按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分可以分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥。當(dāng)然還有許多種別的分類(lèi)方法。這些調(diào)節(jié)閥分別有各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)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(qiáng)腐蝕性流體，可選用隔膜閥;既要求調(diào)節(jié)又要求切斷時(shí)，可選用偏心旋轉(zhuǎn)閥;噪音較大時(shí)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(dòng)或者電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。



電動(dòng)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(yán)重等選材。一般應(yīng)選鑄鋼;使用要求不高時(shí)(120?℃、1.6?MPa以下)也可選用鑄鐵;高溫高壓(22~32?MPa)場(chǎng)合應(yīng)選用鍛造合金鋼;不銹鋼可用于腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)。




電動(dòng)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(guò)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移(調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開(kāi)度)間的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)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(shí)際上由于多種因素的影響，如在截流面積變化的同時(shí)，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(shí)，調(diào)節(jié)閥的流量特性稱(chēng)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(kāi)特性四種。下表是這四種的理想流量特性的對(duì)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(shí)際使用場(chǎng)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(dòng)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(dāng)我們選定了調(diào)節(jié)閥的類(lèi)型和特性之后，就可進(jìn)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(gè)步驟：



電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討計(jì)算流量

根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)狀況來(lái)計(jì)算最大流量Qmax和最小流量Qmin。在計(jì)算Cv值時(shí)應(yīng)按最大流量來(lái)考慮，但是最大流量考慮過(guò)多的余量時(shí)，使調(diào)節(jié)閥口徑偏大;這不但造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，而且更不利的是使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度，可調(diào)比減小，調(diào)節(jié)性能變壞，嚴(yán)重時(shí)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(shí)，應(yīng)根據(jù)對(duì)象負(fù)荷的變化及工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力來(lái)合理確定。對(duì)于調(diào)節(jié)質(zhì)量高的場(chǎng)合，更應(yīng)以現(xiàn)有的工藝條件來(lái)選擇最大流量，但也要注意不能片面強(qiáng)調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量，以致當(dāng)負(fù)荷變化以及當(dāng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過(guò)技改或擴(kuò)建，當(dāng)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(shuō)，應(yīng)當(dāng)兼顧當(dāng)前與今后在一定的范圍內(nèi)擴(kuò)大生產(chǎn)能力這兩方面的因素，然后合理的確定最大計(jì)算流量。



電動(dòng)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(gè)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(dòng)力越多。因此必須兼顧調(diào)節(jié)性能和動(dòng)力消耗，合理地計(jì)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(jì)算壓差時(shí)，要盡量避免氣蝕和噪音。減小和防止氣蝕，可以從以下幾個(gè)方面考慮：

從壓差來(lái)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(diǎn)比較困難。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)閥上壓差ΔP<1.5MPa時(shí)，即使產(chǎn)生氣蝕，但對(duì)材質(zhì)的損壞并不嚴(yán)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(wèn)題。如：增長(zhǎng)節(jié)流通道(把閥芯加長(zhǎng)、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(lái)看，一般來(lái)說(shuō)材料硬度越大強(qiáng)抗氣蝕能力越強(qiáng)，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?shī)W氏體不銹鋼(SUS304、1Cr18Ni9Ti)為例，可提高耐氣蝕10倍以上。



電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討流通能力Cv值的計(jì)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(jì)算:

⑴ 低于臨界流速，當(dāng) ΔP<0.81(P1/2)

Cv=Qmax/2.1√(Δp(p1+p2))

⑵ 臨界流速，當(dāng)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(jì)算Cv值的軟件，這里我就不再詳述具體計(jì)算過(guò)程。根據(jù)計(jì)算出的流通能力Cv值大小查調(diào)節(jié)閥廠家的對(duì)照表表，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱(chēng)通徑。



電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討調(diào)節(jié)閥開(kāi)度驗(yàn)算：

一般要求最大計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度在85%左右，最小計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度不小于10%。如果最大開(kāi)度過(guò)大，調(diào)節(jié)閥會(huì)產(chǎn)生過(guò)大振動(dòng)和噪音，調(diào)節(jié)精度不準(zhǔn)確。最小開(kāi)度，希望不小于10%，否則，閥芯閥座受流體沖蝕嚴(yán)重特性變壞，甚至失靈。



電動(dòng)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(kāi)
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(jí)（0.01% 閥額定容量） 軟密封:VI級(jí)（氣泡級(jí)） 泄漏量標(biāo)準(zhǔn):GB/T 4213
性能指標(biāo)		氣動(dòng)	電動(dòng)
	基本誤差%	±1.5	±1.0
	回差%	≤1.5	≤1.0
	死區(qū)%	≤0.6	≤1.0
	始終點(diǎn)偏差%	±2.5	±2.5
	額定行程偏差%	≤2.5	≤2.5

電動(dòng)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(chēng)通徑	行程	可選流量系數(shù)Cv（★標(biāo)準(zhǔn)型 ●推薦 ○定制）
DN20	16mm	●	●	●	★
DN25		●	●	●	●	★
DN32	25 mm	○	○	○	○	○	★
DN40			○	○	○	○	●	★
DN50				○	○	○	●	●	★
DN65	40mm						○	○	○	★
DN80							○	○	○	●	★
DN100							○	○	○	●	●	★
DN125	60mm									○	○	○	★
DN150											○	○	●	★
DN200											○	○	●	●	★
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)		金屬密封最大允許壓差（MPa）
型號(hào)	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(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇足夠推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)



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

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

如何選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

選擇一臺(tái)合適的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格時(shí)必須考慮的主要因素就是力矩大小。大部分閥門(mén)廠商會(huì)將力矩參數(shù)提供給客戶(hù)。這樣就可以使用閥門(mén)廠商提供的配套數(shù)據(jù)表或選型軟件進(jìn)行選型。有時(shí)還需考慮閥門(mén)操作的速度和頻率。部分小規(guī)格的直流電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況確定選擇哪種控制種類(lèi)。主要的有開(kāi)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(lèi)型。

電動(dòng)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(mén)定位器：包括電氣閥門(mén)定位器和氣動(dòng)閥門(mén)定位器，用于改善調(diào)節(jié)閥工作特性，實(shí)現(xiàn)正確定位。通常用于摩擦力大，需要精確定位的場(chǎng)合。

電磁閥：實(shí)現(xiàn)氣路的自動(dòng)切換。

手輪機(jī)構(gòu)：系統(tǒng)故障時(shí)，可切換進(jìn)行手動(dòng)操作。

空氣過(guò)濾減壓閥：作為氣源過(guò)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(wèn)題，注意密封填料的選擇。四氟填料，因?yàn)楣ぷ鳒囟仍?-40~235℃范圍內(nèi)。當(dāng)溫度變化較大時(shí)，其密封性能變會(huì)明顯下降，老化快，壽命短，柔性石墨填料可克服這些缺點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)。但石墨填料的回差大，最初使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。對(duì)這方面必須有所考慮。



電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討閥門(mén)噪聲的預(yù)測(cè)

調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠家一般都有自己的噪聲預(yù)測(cè)方法，通常都是按照IEC 60534-8標(biāo)準(zhǔn)為計(jì)算依據(jù)，選型時(shí)必須考慮到環(huán)境對(duì)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(diǎn)：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥節(jié)能，環(huán)保，安裝快捷方便。閥門(mén)按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)安裝要點(diǎn)有哪些？正確的安裝方法，可以提升閥門(mén)工作效率，降低閥門(mén)磨損，以下4點(diǎn)是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)安裝要點(diǎn)介紹，供您學(xué)習(xí)參考。

1）安裝位置、高度、進(jìn)出口方向必須符合設(shè)計(jì)要求，連接應(yīng)牢固緊密。
2）安裝在保溫管道上的各類(lèi)手動(dòng)閥門(mén)，手柄均不得向下。
3）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝前必須進(jìn)行外觀檢查，閥門(mén)的銘牌應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用閥門(mén)標(biāo)志》GB 12220的規(guī)定。對(duì)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(mén)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝前應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性能試驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)使用。
4）強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為公稱(chēng)壓力的1.5倍，持續(xù)時(shí)間不少于5min，閥門(mén)殼體、填料應(yīng)無(wú)滲漏為合格。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為公稱(chēng)壓力的1.1倍；試驗(yàn)壓力在試驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間應(yīng)符合GB 50243標(biāo)準(zhǔn)要求，以閥瓣密封面無(wú)滲漏為合格。調(diào)節(jié)閥通過(guò)改變閥芯和閥座之間的截面積大小來(lái)控制管道內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)。



電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討


1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在安裝之前首先要核對(duì)閥門(mén)標(biāo)識(shí)，確保調(diào)節(jié)閥參數(shù)與設(shè)計(jì)要求相符。
2、在安裝之前對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)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(chǎng)合使用的調(diào)節(jié)閥還應(yīng)進(jìn)行泄漏量測(cè)試。
3、清除管道內(nèi)部污物、焊渣等雜質(zhì)才能安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；安裝后應(yīng)全開(kāi)閥門(mén)，在對(duì)裝管路、調(diào)節(jié)閥進(jìn)行清洗及試驗(yàn)各連接處密封性能后調(diào)節(jié)閥才能投入使用。
4、電動(dòng)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(shí)也可以任意安裝(電動(dòng)調(diào)節(jié)閥倒置除外)。
5、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在安裝時(shí)應(yīng)避免給閥帶來(lái)壓力，當(dāng)調(diào)節(jié)閥安裝在管道較長(zhǎng)位置時(shí)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(tái)，便于人工檢修和操作調(diào)節(jié)閥手輪。
7、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥最好工作在溫度-25～60℃、相對(duì)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(huì)加速閥桿與填料的磨損；安裝在露天場(chǎng)合的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)加裝保護(hù)罩，不能日曬雨淋，避免水進(jìn)入電動(dòng)執(zhí)行器。
8、打開(kāi)電動(dòng)執(zhí)行器外罩即可進(jìn)行外部接線，應(yīng)按照電氣設(shè)備施工要求進(jìn)行施工。在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)始工作前或電動(dòng)執(zhí)行器外殼打開(kāi)時(shí)應(yīng)切斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)主電源，避免安全事故發(fā)生。
9、在安裝過(guò)程中應(yīng)將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥從管道上拆除后才能對(duì)管道及法蘭進(jìn)行電焊，避免電焊損壞電動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(kāi)關(guān)是否正常工作。首先手動(dòng)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)到行程中部，安裝好執(zhí)行器外殼后分別向電動(dòng)執(zhí)行器發(fā)出短促關(guān)閥和開(kāi)閥控制信號(hào)，并觀察推桿和閥桿運(yùn)動(dòng)方向，確保限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)閥門(mén)動(dòng)作不超過(guò)閥行程。
11、在進(jìn)行電動(dòng)調(diào)節(jié)閥手輪操作時(shí)，應(yīng)先切電動(dòng)斷執(zhí)行器電源。




電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討結(jié)束語(yǔ)

調(diào)節(jié)閥選型實(shí)際中還會(huì)面臨許多其他問(wèn)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(shí)踐證明調(diào)節(jié)閥選型不僅僅是計(jì)算出Cv值后對(duì)照表格選擇閥體口徑這么簡(jiǎn)單，而是需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合多方面考慮。