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1.調(diào)節(jié)閥選型中的動(dòng)態(tài)特性
調(diào)節(jié)閥的出廠檢測(cè),主要是靜態(tài)特性的檢測(cè),包括基本誤差、額定行程偏差、回差、起點(diǎn)和終點(diǎn)偏差、死區(qū)、重復(fù)性誤差、密封性、泄漏性等,這都是在空載的情況下做出的測(cè)試,實(shí)際上它們是在工作臺(tái)上對(duì)閥進(jìn)行測(cè)量所獲得的結(jié)果,但這樣的結(jié)果很難說(shuō)明調(diào)節(jié)閥在實(shí)際運(yùn)行條件下將會(huì)表現(xiàn)出什么樣的性能。傳統(tǒng)理論認(rèn)為,仔細(xì)調(diào)節(jié)靜態(tài)因素將會(huì)使閥(從而也使整個(gè)回路)獲得良好的性能。然而,現(xiàn)在我們認(rèn)識(shí)到情況并非總是如此。
研究人員和生產(chǎn)商進(jìn)行的成千上萬(wàn)次性能檢查證明,多達(dá)50%的調(diào)節(jié)閥(其中有許多是通過(guò)考慮傳統(tǒng)因素而選擇的)對(duì)于優(yōu)化控制回路性能未能產(chǎn)生多大效果。后繼研究表明,閥的動(dòng)態(tài)特性對(duì)于降低流程易變性起了很重要的作用。在許多關(guān)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(chǎn)效率并減少?gòu)U物,從而可取得很大的經(jīng)濟(jì)效益。
其次,傳統(tǒng)的看法總是認(rèn)為,流程優(yōu)化的改進(jìn)總是來(lái)自于控制室控制儀表的升級(jí)。但是,測(cè)試數(shù)據(jù)表明,在使用相同控制儀表的條件下,閥的動(dòng)態(tài)特性能夠?qū)芈沸阅墚a(chǎn)生顯著的影響。如果控制閥的精度只能達(dá)到5%,那么,花費(fèi)大量的錢去配置一套其控制精度可達(dá)到0.5%的高級(jí)控制儀表系統(tǒng)并不能起到多大作用。
在尋找一種與使用場(chǎng)合相匹配的閥門時(shí),首先應(yīng)考察一下4種基本型式的節(jié)流控制閥,即籠式球閥、旋轉(zhuǎn)浮球閥、偏心閥與蝶形閥。
籠式球閥的調(diào)整片形式的種類非常廣泛,因此能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合的需求,從而使它成為各種閥中的首選。籠式球閥調(diào)整片有很多種,包括平衡調(diào)整片、非平衡調(diào)整片、彈性座調(diào)整片、受約束調(diào)整片及全尺寸調(diào)整片 等。在許多情況下,一種閥體的各種調(diào)整片配置是可以互換的。
籠式球閥也有若干缺點(diǎn)。
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(jià)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(bǔ)這些缺陷。
旋轉(zhuǎn)浮球閥的流量比同等口徑的籠式球閥大。雖然旋轉(zhuǎn)浮球閥的控制范圍大于籠式球閥,但仍然優(yōu)于大多數(shù)其他類型的閥。旋轉(zhuǎn)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(chǎng)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(shí),常??赡馨l(fā)出較大的噪聲。
偏心閥比浮球閥的摩擦更小,價(jià)格更低。特有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其對(duì)于流程易變性的控制更精確。除此之外,偏心閥的優(yōu)缺點(diǎn)與浮球閥相差不大。
按閥的性能來(lái)衡量,蝶形閥屬于低檔閥。蝶形閥的流量大,價(jià)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(fù)載固定不變的場(chǎng)合中。雖然蝶形閥有多種不同的口徑,并且可以用大多數(shù)鑄合金來(lái)制造,但蝶形閥不符合ANSI關(guān)于面對(duì)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(chǎng)合。
綜上所述,調(diào)節(jié)閥的動(dòng)態(tài)特性其實(shí)和靜態(tài)特性同等重要,甚至比靜態(tài)特性更重要,因?yàn)樗艽_定這種調(diào)節(jié)閥是否適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況的要求,從而為我們選出更適合現(xiàn)場(chǎng)工況的調(diào)節(jié)閥來(lái),這需要生產(chǎn)商和用戶的密切溝通才能實(shí)現(xiàn)。
2.調(diào)節(jié)閥的閥體類型選擇
調(diào)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(zhuǎn)、蝶形、套筒式、球形等。在具體選擇時(shí),可做如下考慮:
(1) 閥芯形狀結(jié)構(gòu)
主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
(2) 耐磨損性
當(dāng)流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時(shí),閥的內(nèi)部材料要堅(jiān)硬。
(3) 耐腐蝕性
由于介質(zhì)具有腐蝕性,盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單閥門。
(4) 介質(zhì)的溫度、壓力
當(dāng)介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時(shí),應(yīng)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(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,閃蒸和空化會(huì)形成振動(dòng)和噪聲,縮短閥門的使用壽命,因此在選擇閥門時(shí)應(yīng)防止閥門產(chǎn)生閃蒸和空化。
調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇
為了使調(diào)節(jié)閥正常工作,配用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要能產(chǎn)生足夠的輸出力來(lái)保證高度密封和閥門的開(kāi)啟。
對(duì)于雙作用的氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),一般都沒(méi)有復(fù)位彈簧。作用力的大小與它的運(yùn)行方向無(wú)關(guān),因此,選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵在于弄清最大的輸出力和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。對(duì)于單作用的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),輸出力與閥門的開(kāi)度有關(guān),調(diào)節(jié)閥上的出現(xiàn)的力也將影響運(yùn)動(dòng)特性,因此要求在整個(gè)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度范圍建立力平衡。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型的確定
對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力確定后,根據(jù)工藝使用環(huán)境要求,選擇相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有防爆要求時(shí),應(yīng)選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。從節(jié)能方面考慮,應(yīng)盡量選用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。若調(diào)節(jié)精度高,可選擇液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如發(fā)電廠透明機(jī)的速度調(diào)節(jié)、煉油廠的催化裝置反應(yīng)器的溫度調(diào)節(jié)控制等。
調(diào)節(jié)閥的作用方式選擇
調(diào)節(jié)閥的作用方式只是在選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)才有,其作用方式通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(guān)型)、正反(氣開(kāi)型)、反正(氣開(kāi)型)、反反(氣關(guān)型),通過(guò)這四種組合形成的調(diào)節(jié)閥作用方式有氣開(kāi)和氣關(guān)兩種。對(duì)于調(diào)節(jié)閥作用方式的選擇,主要從三方面考慮:
a)工藝生產(chǎn)安全;
b)介質(zhì)的特性;
c)保證產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)損失最小