调节阀的正确选型论文

调节阀的正确选型论文（通用5篇）

调节阀的正确选型论文 篇1

1 调节阀的选择与分析

1.1 调节阀类型选择

1.1.1 执行机构的选择。根据系统特点选取812大压差执行机构MFⅢ-60.6, 调节阀的最大压差能达到12.6bar, 推力10KN。

1.1.2 阀芯的选择。阀芯在小流量时产生空化现象, 因此选用有多孔式阀芯的调节阀, 阀芯选用1.4122不锈钢, 使阀芯具有很好的耐磨性。

1.1.3 作用方式的选择。事故状态下, 调节阀需要关闭。选用气开式调节阀。

1.2 调节阀特性选择

调节阀流量特性有直线、等百分比、抛物线、快开特性等四种。各种特性见表1

调节阀自动调节控制系统, 是由对象、变送器、调节仪表和调节阀等环节组成的。K1、K2、K3、K4、K5分别为变送器、调节仪表、执行机构、阀、调节对象的放大系数。很明显系统总的放大系数K=K1K2K3K4K5。在负荷变动的情况下, 阀门流量特性的选择原则应为:K4K5=常数。对于本系统, 当负荷增大时, 调节对象的放大系数减少, 调节阀的放大系数需要随负荷加大而变大。因此根据调节质量的要求, 选择等百分比曲线特性调节阀。

1.3 调节阀的计算

1.3.1 最大流量及最小流量都留有余量, 调节流量计算时取80m3/h、16m3/h。

1.3.2 调节阀压差的确定

系统压差由调节阀压差、管路沿程损失、管路局部损失、压头H产生的损失、喷嘴前压力组成。

1.3.3 调节阀的计算

(1) 首先判别是否为阻塞流判别式:△PT=FL2 (P1-FFPV)

故FL2 (P1-FFPV) =9bar

因此大流量时, 不会产生阻塞流, 在小流量时, 会产生阻塞流。小流量时, 其压差按照9 bar计算。

(2) 流量系数计算

(3) 根据KV=95, 查直通双座阀产品, 得相应得流量系数为:KV=150, 初选DN=125mm。

(4) 验算开度

由于采用等百分比低压降调节阀, 取s=0.1

实际可调比R实=12.6>85/16=5.3

最大开度Kmax=logR实Qmax+1=0.8=80%<90%

最小开度Kmax=logR实Qmin+1=0.37=37%>10%

因此调节阀的开度在13%到80%之间进行调节。

(5) 调节阀噪音估算

初始空化压差△PC=Kc (P1-PV) =0.55* (13-0.02) =7.14bar

完全空化压差△PT=FL2 (P1-FFPV) =9bar

当△P<△PC时SPL=10lg (1.17KV) +20lg (0.01△P) -30lg H+70

当△PC<△P<△PT时SPL=10lg (1.17KV) +20lg (0.01△P) +5{[△P/ (P1-PV) -KC]/FL2-KC}lg[0.145 (P2-PV) ]-30lg H+70

当△P>△PT, 且P2>PV时SPL=10lg (1.17KV) +20lg (0.01△P) +5{[△P/ (P1-PV) -KC]/ (FL2-KC) }lg[0.145 (P2-PV) ]-30lg H-5lg[0.01 (△P-△PC) ]+70

计算得, 最大流量时SPL=61, 最小流量时SPL=73。

2 调节阀性能分析

2.1 系统压力P1对调节阀的影响

S值对系统压力P1的影响

调节阀进口压力P1=P2/ (1-s) , P1与s值大小成正比。

选择低s值的调节阀能降低调节阀的进口压力P1, 从而节约能源。系统压力P1太小造成调节阀压差降低, 调节阀流量降低。系统压力P1太大造成调节阀压差增加, 调节阀流量增大。工艺上需要保证调节阀进口压力P1恒定。

当调节阀不能满足工艺上最大流量的调节要求时, 增加系统压力。当调节阀不能满足工艺上最小流量的调节要求时, 减小系统压力。

2.2 s值对系统可调比的影响

实际可调比R'=R* (S) 0.5

对于调节阀, R值固定, S值越小, 实际可调比也越小。调解阀s值的选取, 应使实际可调比满足调解阀最大最小流量的要求。

2.3 调解阀的静态特性和动态特性

2.3.1 执行机构静态特性

执行机构的静态特性是一个固有的特性。安装阀门定位器能改善执行机构的静态特性。

2.3.2 调节阀的静态特性

等百分比流量特性气动薄膜调节阀的静态特性方程为

式中R-可调比;Ae-膜片的有效面积, m2;CS-弹簧刚度, N/m;p-薄膜室的信号压力, Kpa;L, 推杆的全行程, m。

2.3.3 执行机构的动态特性

式中K=Ae/Cs

由上式知, 气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。许多研究机构的结论表明:

(1) 薄膜执行机构连接长管道后, 时间常数增加, 还产生纯滞后 (时间为τ) , 对最大号的薄膜执行机构, 连接60-300m的长管道后, τ为3.3-9.5s, T为56.3-119s。

(2) 各种薄膜气动执行机构连接长管道后, 是一个纯滞后加一个非周期环节, 其传递函数可用 来描述。

(3) 各种薄膜气动执行机构连接长管道后, 配上定位器, 能明显改善纯滞后环节和时间常数。

2.3.4 气动薄膜调节阀的动态特性

等百分比流量特性气动薄膜调节阀的动态特性方程为

3 结语

3.1 选用低s值的调节阀, 能降低系统压力, 有利于节省能源。

3.2 选用等百分比调节阀

3.3 选用智能型的阀门定位器及气动加速器并尽量减少气动管路的长度, 消除长气动管道带来的滞后及提高气动执行机构的响应速度。

3.4 要求提供恒定的系统压力。

3.5 当阀门选择偏大时, 降低系统压力;当阀门选择偏小时, 增加系统压力。

3.6 采用多孔式阀芯的调节阀, 降低噪音。

摘要：冶金设备上使用调节阀的场合很多, 调节阀与流量计一起使用调节流体介质的流量, 与压力传感器一起控制系统的压力。调节阀选择好坏决定流体介质的控制精度。本文以某热连轧机冷却水系统为例选取系统所需的调节阀。

关键词：调节阀,开口度,流量特性

参考文献

[1]陆培文.调节阀实用技术[M].北京:机械工业出版社.

给水调节阀的选型设计 篇2

通过设计“神木化工”自备电厂机组, 给水调节阀的设计, 加深了对调节阀的认识, 体会到了调节阀的重要性, 在现代流程工业的自动控制系统中, 调节阀起着十分重要的作用, 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, 都需要靠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“手脚”。在调节器 (DCS) 的低能量级和执行流动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。在“神木化工给水调节阀项目”中也不例外, 所有的调节控制回路中都是使用调节阀进行流量、液位、压力、温度控制。控制效果的好坏, 调节阀工作寿命的长短, 主要取决于调节阀的选型是否合理。合理的选型不但可实现优化控制、提高生产效率;还可延长阀门的使用周期, 降低维护费用及生产成本。

1 调节阀的结构及功能

要正确使用调节阀, 尤其是选择调节阀, 必须首先弄清楚调节阀的结构及使用功能, 做到有的方矢, 方能选好所需的调节阀。

1.1 调节阀的结构

什么是调节阀?国际电工委员会IEC对调节阀做了定义:“工业过程控制系统中由动力操作的装置形成的终端元件, 它包括一个阀体部件, 内部有一个改变过程流体流率的组件, 阀体部件又与一个或多个执行机构相连接。执行机构用来响应控制元件送来的信号。”可见, 调节阀是由执行机构和阀体部件两部分组成, 即:调节阀=执行机构+阀体部件。

1.2 调节阀的功能

调节阀的主要功能有:调节功能、克服压差功能、耐温功能、耐压功能、切断功能、耐蚀功能等。

1.2.1 调节功能

顾名思义, 调节阀的首要功能就是调节, 其主要表现在5个方面:

1.2.1. 1 流量特性

流量特性是反映调节阀的开度于流量的变化关系, 以适应系统的特性要求, 如对流量调节系统反应速度快需对数特性;对温度调节系统反应速度慢, 需线性流量特性。流量特性反映了调节阀的调节品质。

1.2.1. 2 可调范围R

可调范围反映调节阀可控制的流量范围, 用R=Qmax:Qmin之比表示, R越大, 调节流量的范围越宽, 性能指标就越好, 通常阀的R=30。

1.2.1. 3 小开度工作性能

有些阀受到结构的限制, 小开度工作性能差, 产生启跳、振荡, R变得很小 (即Qmin很大) , 如双座阀、衬胶蝶阀。好的阀小开度应有微调功能, 既可满足很小流量的调节, 且工作又要求十分平衡, 这类阀如V型球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。

1.2.1. 4 流量系数Kv

流量系数表示通过流量的能力, 同口径Kv值越大越好。

1.2.1. 5 调节速度

满足系统对阀动作的速度要求。

1.2.2 克服压差功能

它通常用阀关闭时的压差来表示, 允许压差越大, 此功能也就越好。如果考虑不周到, 阀芯就会被压差顶开, 造成阀关不到位, 泄露量超标。因此, 保证阀切断就必须克服阀关闭时的工作压差。

1.2.3 耐温功能

满足不同温度条件下阀的强度和性能, 温度的较大变化会使阀体材质的强度降低, 因此阀必须满足介质的温度变化范围的要求, 使阀在工作温度下有较好的强度和安全保证。

1.2.4 耐压功能

它反映阀的强度和安全指标, 即介质不能通过密封处和阀体缺陷处向外渗漏。出厂时通常用1.5倍公称压力作试验来检验。对高压介质最好是采用锻件结构, 铸钢阀的耐压强度是最低的, 通常选用的铸钢阀。

1.2.5 切断功能

切断由阀的泄漏量小于0.001%, 它反映阀的内在质量。

1.2.6 耐蚀功能

抵抗介质的腐蚀和冲蚀, 以提高阀的使用寿命。阀的腐蚀是由介质的化学性能引起的材质腐蚀问题, 通常选用耐腐蚀的材料来解决, 冲蚀是有高速流动的介质、含颗粒的介质和产生闪蒸被空化的介质所致。解决的途径是选用耐磨的材料, 结构上采用反汽蚀、反冲蚀的措施, 对高压阀、大压差工作的调节阀、含颗粒介质使用的调节阀需重点考虑此问题。

2 调节阀选型设计要点

首先, 根据工艺流程的调节需要, 选择调节阀类型。其次, 根据工艺参数计算阀门的Kv值, 然后, 根据计算出的Kv值和阀门系列具有的额定Kv值比较, 从而决定阀门的额定Kv值与口径, 然后还应进行相关验算, 进一步验证所选阀门是否能满足工作要求。再次, 是根据工艺条件选择阀体、阀盖、阀内件及填充材料。其四, 是根据工艺参数选择机构及附件。

2.1 调节阀类型选择

阀的类型有:GLOBE调节阀、蝶形调节阀、旋转偏心调节阀、球形调节阀等, 按执行机构的类型有:气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀。在“神木化工项目”中选择的是电动调节阀。

2.2 调节阀的Kv值计算

2.2.1 口径计算原理

在流程工业中, 每个工位的调节阀流量、介质、压差、温度等参数千差万别, 而调节阀的流量系数又是在100KPa压差下, 介质为常温水时测试的, 怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢?显然, 不能以实际流量与阀流量系数比较 (因为压差、介质等条件不同) , 而必须进行Kv值计算。把各种实际参数代入相应的Kv值计算公式中, 算出Kv值, 即把在不同的工作条件下所需的流量转化为该条件下所需要的Kv值, 于是根据计算出的Kv值与阀门上的具有的额定Kv值比较, 从而决定阀门的额定Kv值与口径, 最后还应进行有关验算, 进一步验证所选阀是否能满足工作要求。

2.2.1. 1 口径计算及验算步骤

工艺提供的工艺数据表已经确认了计算口径所需的最大工作流量、正常工作流量和最小工作流量, 入口压力、压差、入口温度等参数, 按以下步骤进行计算:

(1) Kv值计算。由专门的计算软件进行计算, 把工艺数据表确认的流量、入口压力, 压差、入口温度及其他有关参数输入公式, 就可计算出最大工作流量时的Kvmax。

(2) 初步决定调节阀口径, 根据已计算的Kvmax, 在所选用的产品型式系列中, 选取大于Kvmax并与其接近的一档Kv值, 得出口径。

(3) 开度验算。

(4) 实际可调比验算, 一般要求实际可调比应大于10。

(5) 压差校验 (仅从开度、可调比上验算还不行, 这样可能造成阀关不死, 启不动, 故增加此项) 。

(6) 上述验算合格, 所选阀口径合格。若不合格, 需重新确定口径 (及Kv值) , 或另选其他阀, 再验算至合格。

2.3 阀体、阀盖、阀内件及填料的选择

2.3.1 阀体材料选择

阀体材料选择要考虑3个因素:介质的腐蚀成分、温度、压力。介质的腐蚀性是选择阀体材料的关键, 在《石油化工自动控制设计手册》和《石油化工自动仪表选型设计规范》中对于各种介质工况下, 适合用什么样的材料已列出了表格, 在设计时可对照查阅, 如果有管道等级和管道材料等级表, 也可从管道材料等级表中查找。温度是影响材料性能的有一关键因素;设计温度在-10~400℃的范围内, 介质无腐蚀性工况下选用碳钢就可以, 设计温度在-200~530℃的范围内, 材料选用304 (0Cr18Ni9) 或316 (0Cr17Ni12Mo2) 不锈钢, 并且能耐腐蚀性介质。压力的高低主要影响法兰的材料选择主要是综合考虑介质的腐蚀性、温度与压力条件而定。

2.3.2 阀内件材料选择

阀内件材料的选择除了要考虑介质的腐蚀成分、温度、压力外, 还要考虑在液体条件下的闪蒸和汽蚀。选材方式跟阀体材料选择是一样的, 但最低要求是不锈钢, 在有闪蒸、汽蚀的条件下, 要做特别考虑, 表面需要堆焊耐闪蒸和汽蚀的材料 (stellite6) 或硬化处理。

2.3.3 上阀盖选择

上阀盖的材料与阀体材料一致。主要是上阀盖的形式选择与设计温度有关, 设计温度在-46~200℃选用标准型上阀盖, 设计温度范围在-196~-46℃选用长颈上阀盖, 设计温度范围在200~530℃选用散热片型上阀盖。

2.4 填料选择

填料选择主要考虑温度条件, 设计温度范围-25~200℃选用PTFE (聚四氟乙烯) V型填料, 设计温度在-25~400℃选用柔性石墨+incone填料, 设计温度范围在-196~530℃选用纯石墨填料, 设计温度范围在-196~200℃选用石墨+PTFE填料。如果有真空, 填料要选用双向填充形式或石墨。

3 结束语

通过“神木化工项目”对调节阀的全程选型设计, 从实践中体会到了调节阀在现代化工流程中的重要性。知道如何根据工艺条件及工艺数据选择阀的类型和阀体、阀芯、填料, 如何计算Kv值及口径, 计算执行机构的推力或转矩, 以及选配其他附件, 例如定位器、手轮、限位开关、电磁阀、保位阀、继动器、空气过滤减压器等。

参考文献

[1]陆德明, 等.石油化工自动控制设计手册[M].3版.北京:化学工业出版社, 2000.

[2]黄步余, 等.石油化工自动化仪表选型设计规范[M].北京:化学工业出版社, 2000.

[3]林秋鸿, 等, 译.美国仪表学会调节阀手册[M].2版.北京:化学工业出版社, 2000.

[4]控制阀手册[S].4版.fisher控制设备国际有限公司, 2005.

多级减压调节阀的计算与选型设计 篇3

1 工况简介

介质:反应堆冷却剂, 液体, 进口压力P 1=1.4 9/1 5.5 M P a (A) , 出口压力P 2=0.8 MP a (A) , 最大流量Q m a x=0.2 5 m 3/h, 最小流量Qmin=0.04m3/h, 工作温度T=60℃, 介质密度ρ=1000kg/m3。

2 口径计算

2.1 调节阀流量系数的计算 (按照G B/T 1 7 2 1 3.

2-2 0 0 5/I E C 6 0 5 3 4-2-1:1 9 9 8工业过程控制阀第2-1部分:流通能力安装条件下流体流量的计算公式)

阻塞流压差:△P′=FL2 (P1-FFPv) (1)

式中:

FL为液体压力恢复系数, 取0.9;

FF为液体的临界压力比系数;

Pc为绝对热力学临界压力, 水:Pc=22120k Pa

Pv为入口温度下液体蒸汽的绝对压力, Pv=0.20313kgf/cm2=20.313k P a

代入 (2) 得:

(1) 在最小压差下、最大流量时, 即当P1=1.49 M P a时。

∵△P<△P′, 为非阻塞流情况

其中:Q为流量 (m3/h) , Qmax=0.25m3/

△P为阀前后压力差 (k Pa) , △P=690k Pa

N1为数字常数N1=1×10-1

ρ1/ρ0为相对密度, (对于15℃的水, ρ1/ρ0=1)

(2) 在最大压差、最小流量时, 即当P 1=1 5.5 M P a时。

∵△P>△P′, 为阻塞流情况

其中:Q为流量 (m3/h) , Qmin=0.04m3/h

P1为进口绝对静压力 (k Pa) , P1=15500k Pa

N1为数字常数N1=1×10-1

ρ1/ρ0为相对密度, (对于15℃的水ρ1/ρ0=1)

2.2 可调比与流量特性的确定

从计算的Kv值来看, 此阀属小流量或超小流量阀 (阀流量系数Kv值从10-5~1.0为小流量阀;当Kv≤2×10-2为超小流量阀) , 最大最小Kv之比为26.38, 也就是阀的最小调节比是26.38, 阀的可调比应选50或50以上。从表1工况参数可以看出, 低压差时流量高, 高压差时流量有最大最小, 且相差很大, 同时阀在大压差小流量时为阻塞流工况, 因此选择等百分比特性比较好并进行特性曲线修正, 因为等百分比特性可用于低流量时高压力降和高流量时低压力降的工况, 且要使限定数据可用, 作为防护措施而使阀门尺寸过大时, 等百分比特性能提供最大的控制范围, 并且可改变形状以改善幅度变化范围。

参考CV3000系列小流量阀最小的Kv为0.01, 阀芯直径dg6, 考虑到阀的全开流量比一般阀的泄漏量还小, 必须超小间隙节流同时考虑其调节精度和零件的加工难度阀芯直径仍选择dg6, 阀芯曲线进行修正近似等百分比设计。 (阀芯曲线需特殊设计和做流量试验来不断修正, 本文不作论述。)

3 降压级数的确定

对于液体工况, 当流体流经阀门最狭窄点 (收缩断面) 时, 流速加快而压力会降低, 如果压力降低于流体温度对应下的饱和蒸汽压Pv时, 则开始形成汽泡, 当液体移动到容器或下游的较大面积时, 压力恢复到一定范围, 当压力增加高于蒸汽压力时气泡破裂或爆炸, 这就是气蚀现象。而当下游压力不能恢复到蒸汽压力以上时, 汽泡遗留在流体内产生液体和气体的混合物这叫做闪蒸。当液体物流被混有汽泡或气穴的流体本身所饱和时, 就发生物流堵塞即产生阻塞流。

当阻塞流产生时, 必然是有闪蒸、空化的发生, 闪蒸和空化会对阀门造成一定程度的损坏, 降低使用寿命。为了防止空化的产生, 只有控制缩流面处的压力Pvc, 使其保持不低于液体的饱和蒸气压Pv, 对于压差较大的场合, 可通过多级降压, 确保介质通过每一降压段时的压力不小于液体的饱和蒸气压。

调节阀两端压差即为阻塞流压差 (△P′) , 当△P≤△P′时, 即可避免闪蒸和汽蚀的发生。采用多级降压时每一级降压的实际压差△P均应小于阻塞流压差△P′。

由于△P>△P′, 且P2>Pv, 所以不采用降压措施将产生汽蚀现象。为了避免汽蚀的产生, 应采取降压措施。经验算二、三级降压不能满足要求, 所以采用四级降压。

根据多级节流的原理, 每一级的压降按几何级数递减, 即:

解之得:

根据式 (1) 得:

由于△P1<△P1′, △P2<△P2′, △P3<△P3′, △P4<△P4′, 每级降压后都不会出现闪蒸、空化情况, 所以采用四级降压设计是合理的。

4 结构原理

多级减压调节阀流向采用底进侧出, 流体通过多个节流截面, 压降被分摊到一连串的流通口上, 也就是流体每过一个节流面遇到流动阻力分担一部分压差, 从而降低流体流速, 防止阀门气蚀、空化、噪音、颤动。

因阀选用阀芯直径较小, 多级减压调节阀阀芯结构采用不平衡平型阀芯。结构见图1。

阀门工作时 (图2) , 流体沿平行于多级阀芯的轴线方向向上流动, 通过多个阀座通道口多级节流, 使高压降沿阀芯轴线方向平均分布, 有效控制了流体的速度, 从而起到降低噪音和防止液体空化的作用。极大地提高了阀门在苛刻工况条件下的使用寿命。

阀门在启闭和小流量开度时, 高压差全部集中在阀芯和阀座的密封面上, 高速流体会对密封面造成严重冲刷, 为了保护阀内件不受损坏, 提高阀门的使用寿命, 阀内件不仅要考虑到强度, 还应具有较强的抗冲刷损坏能力, 最常用的有效方法是使用较硬材料 (洛氏硬度超过40) (见表2) 。

5 结语

多级降压高压差调节阀设计结构独特, 在高压差下能够有效地防止空化, 并能耐腐蚀抗擦伤, 有较长的使用寿命, 符合核电工程的各项要求。

摘要：本文主要简单从工况介绍、口径计算、降压级数、结构原理等方面介绍了多级减压调节阀的计算和选型设计。

关键词：多级减压调节阀,计算,选型设计

参考文献

[1]GB/T17213.2-2005/IEC60534-2-1:1998.工业过程控制阀.第2-1部分:流通能力.安装条件下流体流量的计算公式[S].

精细化在调节阀选型中的应用 篇4

精细化管理是一种理念一种文化, 它是社会分工的精细化。3大理论来源:1) 泰勒的科学管理理论;2) 戴明的质量管理理论;3) 丰田精益生产模式。就是摒弃传统粗放模式, 将具体、明确的量化标准渗透到各个环节。最基本的特征就是重过程、重细节, 更加注重每一件事、每一个环节。核心思想是重视问题的细节化, 实行刚性的制度, 规范人的行为, 强化责任的落实, 以形成良好的工作习惯。

1 现象描述

在一些设备管道中根据工艺要求设置的调节阀, 在选型过程中涉及的项目较多, 比如结构形式、执行器形式、阀体材料、压力等级、调节特性、泄漏等级、连接形式、噪声要求、六性要求、验收检验、防腐要求、温度、压力等项目, 经常会出现同生产销售厂商进行反复协调, 甚至协调后不及时更改, 造成调节阀在已经加工完成或到达现场后才发现与原需求不符, 有时需进行返厂补加工或重新加工, 严重影响生产计划进度, 造成人力、物力、财力的浪费。

因此, 在调节阀选型过程中应用精细化的理念、工具手段尤为重要。

2 现象分析及原因诊断

对上述现象进行鱼骨图分析, 如图1所示。

由图1分析可知, 造成调节阀在已经加工完成或到达现场后才发现有缺陷, 有时需进行返厂补加工或重新加工, 严重影响生产计划进度, 造成人力、物力、财力的浪费。其主要原因是调节阀选型时机械部分要求不完善、电气部分要求不全面;功能、性能要求缺少;六性要求不全面, 进而造成调节阀选型不规范。另外设计人员基础薄弱, 阀门选型精细化意识、理念相对淡薄, 缺乏规范的选型指导, 存在一定程度的粗放性问题。因此需对调节阀选型要求进行逐项分析确定, 并编制调节阀选型检查单, 并推广使用, 形成固化成果, 规范调节阀选型, 帮助设计者提高工作效率, 降低风险, 提高调节阀选型质量。

3 解决思路及项目目标

根据上述原因分析及调节阀选型特点及设备工艺需求, 需对调节阀选型要求进行逐项分析确定并编制调节阀选型检查单, 帮助技术人员提高工作效率, 保证调节阀选型质量。

3.1 调节阀机械部分选型分析

1) 阀门材料选取。阀门材料包括壳体、内件及其它紧固件材料等。选取时一般考虑温度、压力、耐腐蚀等因素。常用材料有铸铁、碳素钢、合金钢、高低温钢、不锈钢等。

2) 接管管径及壁厚。接管管径及壁厚要明确, 是采取公制管还是英制管, 便于阀门法兰准确制作。

3) 阀门安装位置。明确阀门安装在水平还是垂直管道上, 便于阀门厂家合理定位安装执行器。

4) 流通介质流向。明确介质流向, 因工艺要求有时流向和有利密封方向相反。

5) 接口形式。调节阀接口形式是焊接、法兰连接还是其它形式的要明确, 否则到现场才发现问题, 将严重影响进度。

6) 调节阀结构形式。调节阀根据工艺要求是采取鼠笼套筒式、蝶阀式、球阀式、轴流式要明确。

7) 调节阀颜色。调节阀采用颜色在订货时要提出。

8) 执行器要求。执行器根据工艺要求采取电液、电动、气动、手动及其它动作时间等要明确。

9) 执行器防护等级。采用电动执行器根据工艺要求要提出防护等级要求。比如IP65, 完全防止灰尘进入壳内;完全防止触及柜内带电部分或运动部件。

3.2 调节阀电气部分选型分析

1) 执行器采用的控制信号。执行器采用控制信号是电流信号还是电压信号要明确。

2) 控制信号失效状态。根据工艺要求在控制信号失效时是保位还是开闭。

3) 阀位信号。输出的阀位电流信号要明确。

4) 执行器整体形式。执行器采用整体型还是整体调节型要明确。

5) 执行器开、闭环控制。根据工艺要求确定执行器采用的是开环还是闭环控制。

6) 开关量控制信号。对于电动执行器要求具备两个无源触点信号, 闭合为开/关, 断开为停。

7) 执行器电源电压。执行器电源电压明确是220 V还是380 V, 否则到现场发现不同, 更改很不方便。

8) 输出无源触点信号。执行器输出一组指示阀门全开、全闭位置、故障的无源触点信号。

9) 提供其它外部信号。根据要求电液执行器需提供4~20 m A DC油温、油压信号, 供外部PLC系统采集, 并提供4~20 m A DC阀位信号。

3.3 调节阀功能、性能选型分析

1) 调节特性。调节阀根据工艺提出调节特性:等百分比特性、线性特性。

2) 控制精度。执行器控制精度根据工艺要求要明确。

3) 噪声要求。阀门噪声要符合国家标准。

4) 阀门寿命。阀门寿命要求一般在10万次以上。

5) 泄漏等级。根据工艺要求确定阀门的泄漏等级。

6) 压力变化率。根据工艺要求确定阀门的压力变化率, 也即确定执行器的动作速度。

7) 压力、温度、流量要求。提供各个工况点的阀前、阀后压力、温度、流量参数便于计算阀门的CV值。

8) 流通介质。明确流体介质属性, 便于阀门厂家合理选取阀门材料。

3.4 调节阀六性要求选型分析

1) 可靠性要求。阀门在整个寿命周期内应工作可靠, 性能稳定。比如考虑阀门防松措施、卡滞、防腐等。2) 维修性要求。阀门应便于保养和维修。比如考虑阀门维修吊装、内件方便更换。3) 保障性要求。阀门应提供维修所需的保障资源。比如使用维护说明书、专用工具、合格证等。4) 测试性要求。阀门应采用状态指示等手段准确确定阀门工作状态并进行故障检测和隔离。比如考虑密封性下降及定位器准确定位。5) 安全性要求。阀门设计要考虑安全性。比如阀门的强度、执行器防护装置等。6) 环境适应性。阀门工作要考虑工作在什么环境下。比如是高温还是低温等等, 便于设计执行器时考虑元器件的选取。

3.5 调节阀选型检查单 (见图2)

4 结语

通过在调节阀选型过程中引入精细化的理念, 对调节阀选型要求进行逐项分析确定, 并编制调节阀选型检查单, 核对选型内容及调节阀方案设计的完整性和准确性, 可以有效地减少或规避由于人为因素带来的重复性工作, 以及可能造成的相关单位研制任务的延迟, 大大节省设计时间。规范的调节阀选型, 帮助设计者提高工作效率, 降低研制风险, 对提高调节阀的选型质量有极大的促进作用。其它外购设备如传感器、膨胀节等选型也可通过精细化分析制定选型检查单, 具有很大推广应用价值。

参考文献

浅谈电厂调节型执行器选型要点 篇5

关键词：电厂,调节型执行器,选型

1调节型执行机构在电厂的重要性

现代电力发展对自动化要求越来越高, 要求调节型执行器快速准确地响应系统调节。自动调节好坏与调节型执行机构有最直接的关系, 尤其是随着近年来火力发电厂自动启/停机控制系统APS在我国新建机组的推广, 调节型执行机构的重要性更加突出。调节型执行器要求准确、快速、可靠性高, 要达到这样的要求, 在设计初期或者进行选型时就应该充分考虑各种因素, 因为正确选型将会减少机组在运行中的故障次数, 避免因为执行器自动调节达不到要求而进行的技改。本文将以实际的工作经验探讨如何帮助电厂正确选型。

2常见的执行器种类

(1) 按动力源形式分为气动、电动、液动; (2) 按位移方式分为多回转、角行程、直行程; (3) 按防护等级分为普通型、防爆型、隔爆型; (4) 按防水等级分, 主要标准参照IP××系列, 目前最高的为IP68。

3选型时应考虑的因素

3.1适用场合

电厂环境复杂, 有些地方可能会被水浸, 有些地方有粉尘或者油污、有的地方伴有剧烈振动, 有些地方有高温, 有些地方由于管道密集空间受限。在北方寒冷地区, 需考虑寒冷的因素, 执行器应自带加热器, 南方相对潮湿, 压缩空气需做好干燥措施, 否则执行器容易因压缩空气带水而损坏。由于执行器在电厂尤其是重要的系统中一般都处于长期运行状态, 充分考虑环境因素对执行器的影响, 会对系统的稳定有很大帮助。

3.2动力源要求

电厂最常用的有电动执行器、气动执行器、液动执行器。液动执行器力矩输出大、响应速度最快、控制精确, 但要配有专门的液压装置, 体积较大, 造价也较高。气动执行器安全、操作维护便利、整体价格低、控制精度较高, 性价比高, 但大力矩的体积过大且成本高。相对液动和气动执行器, 电动执行器体积较小, 安装简便 (只需敷设电源电缆和信号电缆) , 缺点是力矩较小, 结构复杂, 动作较慢, 故障率一般较高。应熟知液动、气动、电动执行器的特性, 根据使用的场合, 选定具体的动力源。

3.3执行器位移形式

执行器的位移形式是根据阀门启闭形式来选择和决定的, 通常闸阀和截止阀选多回转电动执行器, 因为这类阀门需多圈旋转才能完成启闭过程;直行程的执行器通常会用于匹配阀瓣升降进行开关的阀门, 常见的如单座调节阀和双座调节阀;角行程的执行器的扭矩是旋转输出, 旋转的角度小于360°, 并且旋转角度小于或等于90°才能完成启闭过程, 如蝶阀、球阀等, 角行程执行器通常应用于调节风门或风机挡板。

在不同场合会选用不同位移形式的执行器, 例如在给水系统中通常会选用直行程的执行器。每个系统的调节门都有自己的特性, 会根据系统的工质来选用合适的阀门, 就需要配合阀体选择位移形式合适的执行器。

3.4输出扭矩选择

扭矩的选择关系到调门投自动的性能, 正常来说, 需要清楚阀门厂家提供的扭矩参数, 根据厂家提供的最大扭矩值再乘以1.2~1.5来匹配调整门的扭矩。尽管这是理论值, 但考虑到工况环境, 应该适当地提高点执行器的上限值, 因为现场会受热胀冷缩、粉尘、生锈等影响, 选择过小的扭矩, 执行器在运行中力矩保护动作, 将导致执行器不能操作。茂名臻能热电有限公司#7机组热风调整门, 厂家提供的扭矩是800N·m, 设计时按1.2倍力矩冗余来确定执行器扭矩, 即960N·m, 匹配了罗托克IQT1000 (扭矩为1000N·m) 的执行器, 结果执行器在阀门冷态无负荷时都很顺畅, 但一到阀门热态 (正常时, 热风会达到300℃) 运行时, 尽管力矩保护调到最大的1000N·m, 但还是经常力矩保护动作, 无法投自动, 影响运行, 后来经过技改更换力矩为2000N·m的IQT2000才满足投自动要求。

3.5防护等级选择

电厂一些特殊的地方会有防爆或者防护要求, 例如氢系统、氨区、油区、制粉系统、脱硫系统等, 对设备都有很高的防爆或者防腐蚀要求。因为执行器在动作时一般都会有摩擦、电流火花甚至撞击等, 要根据电厂规程和实际应用, 选择合适的防爆或防腐蚀执行器, 避免选型的低级错误而导致严重的事故。

3.6控制信号与反馈注意事项

现在电厂调节型执行器最常用控制信号直接或间接使用4~20mA模拟信号, 反馈信号有些执行器使用电流, 有的使用电压信号, 有些需要DCS供电才会有正确的反馈, 在选择和设计初就考虑好这些问题, 有助于减少安装时的工作量。总线技术推出后, 智能执行器的控制和反馈方式能通过总线来实现, 传统的4~20mA模拟信号有可能会被取代, 考虑到将来升级的可能, 选择一款能支持总线技术控制的执行器, 也是明智之举。

3.7经济性要求

调节型执行器不能单一地根据某一因素而选, 一台执行机构的经济性, 包含着执行器设计、选型、安装、维护、故障率、可靠性、使用成本等综合因素, 因为长时间运行, 可靠性失效随时都会直接危害机组的安全, 所以笔者觉得应该优先考虑可靠性, 毕竟一台执行机构发生故障, 可能引发的“蝴蝶效应”远比投资初期的资金多得多。其他因素则需要根据具体厂的实际情况而定, 例如有些发电厂维护人员较多, 会关注价格因素;有些厂会考虑到批量维护的经济性, 选择同型号或者同品牌的执行器。

3.8智能定位要求

随着现在调节型执行器的发展, 过去老式的执行机构由于存在偏差大、控制精确度低、调试和维护工作量大等缺点, 已经大大制约自动化的发展, 智能调节执行器应运而生, 越来越多的高集成度、高智能化的执行器涌入市场, 现在控制系统向着总线的方向发展, 相应的系统也要求执行器能适应控制发展趋势。总的来说, 智能执行器在通讯、自我诊断、集成度、控制精度、总线网络化、小型化、机电一体化、变频技术等方面有巨大的优势, 所以选择智能执行器也是大趋势。根据多年维护智能执行器的经验, 好的智能执行器应具备下面特点:

(1) 稳定性。对于电厂的执行器来说, 稳定高于一切, 话虽然有点过, 但这正反映了稳定对于电厂运行的重要性, 执行器的稳定与否直接影响着经济效益。

(2) 精确度。热控人员对精确度的追求永不止步, 智能执行器的精确度应多加考虑。

(3) 总线技术。总线是将来控制系统的主流, 不可忽略这部分的因素, 或许在不久的将来其会取代DCS。目前主流总线有基金会总线FF、CAN总线、Profibus现场总线、DeviceNet, 其中Profibus现场总线是德国西门子子公司SIPOS主推的技术, 是电厂最常用的。对电厂来说, 选择一款智能执行器应该具有大局观和前瞻性, 为将来控制系统换代做准备。

(4) 总体经济性。选择智能执行器还应该考虑下长远的运行成本和维护成本, 考虑到选择智能执行器的总体经济性。

4结语

近年来, 调节型执行器的市场越来越成熟, 相关法律法规也更加完善, 国家也在引导市场走向节能、由单一品种向着多规格和多品种方向发展。我们选择调节型执行器也要顺大方向而行, 但不同的电厂由于自身条件不一样, 对执行器的要求难免会有所区别, 选择结果会不一样。选择调节型执行器的时候, 我们要充分重视以上选型要点, 充分考虑各因素, 尤其是对于智能型执行器而言, 更应该注重未来发展趋势, 把电厂的发展与其密切联系起来, 做一名有远见及大局观的热控工作人员。

参考文献

[1]付敬奇.执行器及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2009