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1.調節(jié)閥選型中的動態(tài)特性
調節(jié)閥的出廠檢測,主要是靜態(tài)特性的檢測,包括基本誤差、額定行程偏差、回差、起點和終點偏差、死區(qū)、重復性誤差、密封性、泄漏性等,這都是在空載的情況下做出的測試,實際上它們是在工作臺上對閥進行測量所獲得的結果,但這樣的結果很難說明調節(jié)閥在實際運行條件下將會表現出什么樣的性能。傳統理論認為,仔細調節(jié)靜態(tài)因素將會使閥(從而也使整個回路)獲得良好的性能。然而,現在我們認識到情況并非總是如此。
研究人員和生產商進行的成千上萬次性能檢查證明,多達50%的調節(jié)閥(其中有許多是通過考慮傳統因素而選擇的)對于優(yōu)化控制回路性能未能產生多大效果。后繼研究表明,閥的動態(tài)特性對于降低流程易變性起了很重要的作用。在許多關鍵的流程中,不同的閥門降低流程易變性的幅度即使相差1%也能夠大幅度提高生產效率并減少廢物,從而可取得很大的經濟效益。
其次,傳統的看法總是認為,流程優(yōu)化的改進總是來自于控制室控制儀表的升級。但是,測試數據表明,在使用相同控制儀表的條件下,閥的動態(tài)特性能夠對回路性能產生顯著的影響。如果控制閥的精度只能達到5%,那么,花費大量的錢去配置一套其控制精度可達到0.5%的高級控制儀表系統并不能起到多大作用。
在尋找一種與使用場合相匹配的閥門時,首先應考察一下4種基本型式的節(jié)流控制閥,即籠式球閥、旋轉浮球閥、偏心閥與蝶形閥。
籠式球閥的調整片形式的種類非常廣泛,因此能夠滿足大多數應用場合的需求,從而使它成為各種閥中的首選。籠式球閥調整片有很多種,包括平衡調整片、非平衡調整片、彈性座調整片、受約束調整片及全尺寸調整片 等。在許多情況下,一種閥體的各種調整片配置是可以互換的。
籠式球閥也有若干缺點。
一是該閥的尺寸受到限制(通常為16英寸);
二是與同等規(guī)格的視線閥(如浮球閥或蝶形閥)相比,其容量比較低;
三是售價較高,特別是大口徑的籠式球閥。
然而,在降低流程易變性方面,籠式球閥具有優(yōu)異的性能,常常足以彌補這些缺陷。
旋轉浮球閥的流量比同等口徑的籠式球閥大。雖然旋轉浮球閥的控制范圍大于籠式球閥,但仍然優(yōu)于大多數其他類型的閥。旋轉浮球閥的允許壓力降和允許溫度范圍比籠式球閥小。通常它們的壓力降上限為7.0x105kg/m2,適合于在溫度低于398℃的場合使用。浮球閥不適用于易起空泡的液體,而且在用于壓力降較高的氣體中時,常常可能發(fā)出較大的噪聲。
偏心閥比浮球閥的摩擦更小,價格更低。特有的結構設計使其對于流程易變性的控制更精確。除此之外,偏心閥的優(yōu)缺點與浮球閥相差不大。
按閥的性能來衡量,蝶形閥屬于低檔閥。蝶形閥的流量大,價格最便宜,而且有多種不同的口徑。但是,蝶形閥的特性曲線只有等比例特性曲線一種,這就大大限制了蝶形閥降低流程易變性的性能。由于這一原因,蝶形閥只能用于負載固定不變的場合中。雖然蝶形閥有多種不同的口徑,并且可以用大多數鑄合金來制造,但蝶形閥不符合ANSI關于面對面尺寸的要求,也不適用于易起空泡的流體或噪聲較大等場合。
綜上所述,調節(jié)閥的動態(tài)特性其實和靜態(tài)特性同等重要,甚至比靜態(tài)特性更重要,因為它更能確定這種調節(jié)閥是否適應現場工況的要求,從而為我們選出更適合現場工況的調節(jié)閥來,這需要生產商和用戶的密切溝通才能實現。
2.調節(jié)閥的閥體類型選擇
調節(jié)閥的閥體種類很多,常用的閥體種類有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等。在具體選擇時,可做如下考慮:
(1) 閥芯形狀結構
主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
(2) 耐磨損性
當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時,閥的內部材料要堅硬。
(3) 耐腐蝕性
由于介質具有腐蝕性,盡量選擇結構簡單閥門。
(4) 介質的溫度、壓力
當介質的溫度、壓力高且變化大時,應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。
(5) 防止閃蒸和空化
閃蒸和空化只產生在液體介質。在實際生產過程中,閃蒸和空化會形成振動和噪聲,縮短閥門的使用壽命,因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。
調節(jié)閥執(zhí)行機構的選擇
為了使調節(jié)閥正常工作,配用的執(zhí)行機構要能產生足夠的輸出力來保證高度密封和閥門的開啟。
對于雙作用的氣動、液動、電動執(zhí)行機構,一般都沒有復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關,因此,選擇執(zhí)行機構的關鍵在于弄清最大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執(zhí)行機構,輸出力與閥門的開度有關,調節(jié)閥上的出現的力也將影響運動特性,因此要求在整個調節(jié)閥的開度范圍建立力平衡。
執(zhí)行機構類型的確定
對執(zhí)行機構輸出力確定后,根據工藝使用環(huán)境要求,選擇相應的執(zhí)行機構。對于現場有防爆要求時,應選用氣動執(zhí)行機構。從節(jié)能方面考慮,應盡量選用電動執(zhí)行機構。若調節(jié)精度高,可選擇液動執(zhí)行機構。如發(fā)電廠透明機的速度調節(jié)、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節(jié)控制等。
調節(jié)閥的作用方式選擇
調節(jié)閥的作用方式只是在選用氣動執(zhí)行機構時才有,其作用方式通過執(zhí)行機構正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正(氣關型)、正反(氣開型)、反正(氣開型)、反反(氣關型),通過這四種組合形成的調節(jié)閥作用方式有氣開和氣關兩種。對于調節(jié)閥作用方式的選擇,主要從三方面考慮:
a)工藝生產安全;
b)介質的特性;
c)保證產品質量,經濟損失最小