控制閥是電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié),無(wú)論多么復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng),最后都?xì)w結(jié)到對(duì)控制閥的控制,也就是說(shuō),控制閥是執(zhí)行自控指令任務(wù)的一道總機(jī)關(guān)。
因此,控制閥的性能如何,不僅直接關(guān)系機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,甚至影響自控系統(tǒng)乃至整臺(tái)機(jī)組的安全運(yùn)行。但令人遺憾的是,在實(shí)際使用中控制閥經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)不死、打不開(kāi)、動(dòng)作不靈敏、泄漏大、非線性嚴(yán)重、壽命短、價(jià)格貴等問(wèn)題。
據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),這些問(wèn)題中95%以上是屬于選型不當(dāng)造成的,而因計(jì)算錯(cuò)誤造成的問(wèn)題不到5%。實(shí)踐證明,計(jì)算與選型相比,選型的難度較大,出現(xiàn)的問(wèn)題更多,對(duì)此應(yīng)該特別重視。下面結(jié)合筆者近年來(lái)掌握的情況和工作中碰到的問(wèn)題,就控制閥的選型、維護(hù)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校談一些看法。
一、控制閥的選型
1、選型應(yīng)考慮的主要因素
(1)較基本的條件是要滿足生產(chǎn)過(guò)程的溫度、壓力、液位及流量的要求;
(2)閥的泄漏及密封性要求;
(3)閥的工作壓差應(yīng)小于許用壓差;
(4)對(duì)閥使用壽命和可靠性的考慮;
(5)對(duì)閥動(dòng)作速度、流量特性的考慮;
(6)對(duì)閥作用方式和流向的考慮;
(7)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式、輸出力矩、剛度以及彈簧范圍的考慮;
(8)對(duì)材質(zhì)及閥經(jīng)濟(jì)性的考慮(選型不當(dāng)價(jià)格會(huì)相差3~4倍)。
2、選型的一般原則
在滿足過(guò)程控制要求的前提下,所選的閥應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、可靠、**、壽命長(zhǎng)、維修方便,并保證備件來(lái)源及時(shí)可靠。要盡量避免為單純追求好結(jié)構(gòu)、好材質(zhì)、多附件而忽略了對(duì)可靠性、經(jīng)濟(jì)性的考慮。從可靠性觀點(diǎn)來(lái)看,結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、多余的附件越少,其可靠性就越高;材質(zhì)選擇過(guò)高,將造成不必要的浪費(fèi)。
3、選型應(yīng)提供的工藝參數(shù)及系統(tǒng)要求
(1)工藝參數(shù):溫度、壓力、正常流量時(shí)的壓差及切斷時(shí)的壓差;
(2)流體特性:腐蝕性、粘度、溫度變化對(duì)流體特性的影響;
(3)系統(tǒng)要求:泄漏量、可調(diào)比、動(dòng)作速度與頻率、線性及噪音。
4. 控制閥的分類及選擇
控制閥按結(jié)構(gòu)特征大致可分為如下9大類產(chǎn)品。
(1)直通單座控制閥:該閥應(yīng)用較廣,具有泄漏小、許用壓差小、流路復(fù)雜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn),故適用于泄漏要求嚴(yán)、工作壓差小的干凈介質(zhì)場(chǎng)合,但小規(guī)格的閥(DN<20)也可用于壓差較大的場(chǎng)合。應(yīng)用中應(yīng)注意校對(duì)許用壓差,防止閥關(guān)不死。
(2)直通雙座控制閥:與直通單座控制閥相反,具有泄漏大、許用壓差大的特點(diǎn),故適用于泄漏要求不嚴(yán)、工作壓差大的干凈介質(zhì)場(chǎng)合,選型時(shí)應(yīng)注意該閥泄漏量大是否能滿足過(guò)程控制要求。
(3)套筒閥:套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu),前者類似于單座閥,適用于單座閥場(chǎng)合。后者類似于雙座閥,適用于雙座閥場(chǎng)合。套筒閥還具有穩(wěn)定性好、裝卸方便的特點(diǎn),但價(jià)格比單、雙座閥50~200%,還需要專門的纏繞密封墊,是僅次于單、雙座閥應(yīng)用較為廣泛的閥。
(4)角型閥:節(jié)流型式相當(dāng)于單座閥,但閥體流路簡(jiǎn)單,適用于泄漏要求小、壓差不大的干凈介質(zhì)場(chǎng)合及要求直角配管的場(chǎng)合。
(5)三通閥:它具有3個(gè)通道,可代替兩個(gè)直通單座閥、用于分流和合流及兩相流、溫度差不大于150℃的場(chǎng)合。當(dāng)DN≤80時(shí),合流閥可用于分流場(chǎng)合。
(6)隔膜閥:流路簡(jiǎn)單,隔膜具有一定的耐蝕性能,適用于不干凈介質(zhì)、弱腐蝕介質(zhì)的兩位切斷場(chǎng)合。
(7)蝶閥:它相當(dāng)于取一直管段來(lái)做閥體,且閥體又相當(dāng)于閥座,故“自潔”性能好、體積小、重量輕。適用于不干凈介質(zhì)和大口徑、大流量、大壓差的場(chǎng)合。當(dāng)DN<300時(shí),通常都由蝶閥來(lái)完成。
(8)球閥:“O”形球閥全開(kāi)時(shí)為無(wú)阻閥,“自潔”性能較佳,適用于特別不干凈、含纖維介質(zhì)的兩位切斷場(chǎng)合?!癡”形球閥具有近似等百分比的調(diào)節(jié)特性,適用于不干凈、含纖維介質(zhì)、可調(diào)比較大的控制場(chǎng)合。球閥的價(jià)格較貴。
(9)偏心旋轉(zhuǎn)閥:該閥介于蝶閥和球閥之間,“自潔”性能好、調(diào)節(jié)性能好、亦可切斷,故適用于不干凈介質(zhì)、泄漏要求小的調(diào)節(jié)場(chǎng)合,但該閥價(jià)格較貴。
這9類產(chǎn)品中前6種為直行程控制閥,后3種為角行程控制閥。作為控制閥的應(yīng)用者,必須弄清楚它們的特點(diǎn)、注意事項(xiàng)。各類變型產(chǎn)品、改進(jìn)型產(chǎn)品都是在這9類產(chǎn)品上演變而來(lái)的,弄清這9大類產(chǎn)品就容易掌握其他產(chǎn)品的應(yīng)用了。
5、正確選擇的若干問(wèn)題
(1)閥體材料選擇
閥體耐壓等級(jí)、使用溫度、耐腐蝕性能等方面應(yīng)不**工藝連接管道要求,并**選用定型產(chǎn)品。
水蒸氣及含水較多的濕氣體介質(zhì)、環(huán)境溫度**-20℃時(shí),不宜選用鑄鐵閥。
(2)閥內(nèi)件材質(zhì)選擇
非腐蝕性介質(zhì)一般選用1Cr18 Ni9Ti或其他不銹鋼。 對(duì)汽蝕、沖蝕較為嚴(yán)重,且在介質(zhì)溫度與壓差構(gòu)成的直角坐標(biāo)中其溫度為300℃、壓差為1.5MPa兩點(diǎn)連線以外的區(qū)域時(shí),應(yīng)選用耐磨材料,如鈷基合金或表面堆焊史太萊合金等。對(duì)硬密封切斷閥,為提高密封面可靠性,應(yīng)選用耐磨合金。當(dāng)密封要求十分嚴(yán)密時(shí),應(yīng)選用軟密封,如四氟橡膠。
(2)高低溫材料選擇
當(dāng)介質(zhì)溫度小于-60℃時(shí)選用銅或1Cr18Ni9Ti;溫度在450~600℃時(shí),選用鈦、鉬不銹鋼;當(dāng)介質(zhì)溫度大于600℃時(shí),應(yīng)選用高溫高強(qiáng)度合金(如因可耐爾)。
6、填料及閥蓋型式選擇
(1)通常情況下,介質(zhì)溫度小于200℃時(shí),選用“V”形四氟填料,普通型上閥蓋;介質(zhì)溫度小于450℃時(shí),選用“V”型四氟填料,但必須是散熱閥蓋。
(2)對(duì)直行程類閥,若帶有定位器附件時(shí),對(duì)介質(zhì)溫度不大于450℃的高溫閥,仍可選用普通型閥蓋,但必須選用石墨填料。
(3)介質(zhì)溫度大于400℃時(shí),需選用散熱型閥蓋和石墨填料。
(4)為增加閥桿密封的可靠性,可選用雙層填料結(jié)構(gòu)。
7、定位器的選擇并不是選了定位器就一定好,不必要時(shí),可以不選用定位器。如下情況應(yīng)選用定位器:
(1)電動(dòng)儀表控制氣動(dòng)閥,且為慢速響應(yīng)系統(tǒng)時(shí)。
(2)需要提高薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的場(chǎng)合。
(3)緩慢過(guò)程需要提高控制閥響應(yīng)速度的場(chǎng)合,如控制溫度、液位等參數(shù)。
(4)需要克服摩擦力,減小過(guò)大的回差造成控制品質(zhì)差的場(chǎng)合,如低溫或采用柔性石墨填料的控制閥。
(5)控制器比例帶很寬,但又要求閥小信號(hào)有響應(yīng)時(shí),采用無(wú)彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的系統(tǒng)。 帶定位器適用的閥,通常選用20~100kPa的彈簧。但為了提高輸出力,可選用氣源壓力PS=250kPa。對(duì)氣開(kāi)閥,可選用60~180kPa的彈簧范圍,以增加起點(diǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。對(duì)氣閉閥可選用20~100kPa的彈簧,以增加關(guān)閉時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力。
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