電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析

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)濟效益。在生產(chǎn)現(xiàn)場,，調(diào)節(jié)閥直接控制著工藝介質(zhì),，有些介質(zhì)成分比較復雜，尤其是高溫,、高壓,、易燃、易爆等特殊情況,，若選擇不當,，往往給生產(chǎn)控制帶來困難，以致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降,，甚至造成嚴重的生產(chǎn)事故,。在此僅以蒸汽系統(tǒng)上調(diào)節(jié)閥應用為例，來探討調(diào)節(jié)閥的選型,。下面根據(jù)自己的工作經(jīng)驗并結(jié)合相關(guān)資料,，對蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥選型過程中應該注意的幾個方面予以闡述。
電子式電動套筒調(diào)節(jié)閥,，由3810L型(或PSL系列)直行程電子式電動執(zhí)行機構(gòu)和套筒調(diào)節(jié)閥體組成,。電子式電動套筒調(diào)節(jié)閥內(nèi)含飼服功能，接受統(tǒng)一的4-20mA或1-5V·DC的標準信號,，將電流信號轉(zhuǎn)變成相對應的直線位移,，自動的控制調(diào)節(jié)閥開度，達到對管道內(nèi)流體的壓力,、流量,、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析主要特點如下：
1,、采用平衡型閥芯,，不平衡力大，允許壓差大,，操作穩(wěn)定,。
2,、閥芯導向面大,，可改善由渦流和沖擊引起的振蕩。
3,、比普通的單,、雙座調(diào)節(jié)閥噪聲降低10dB左右。
4,、結(jié)構(gòu)簡單,，裝拆維修方便。

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)

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,，調(diào)節(jié)閥也被稱為調(diào)節(jié)閥,。按驅(qū)動方式分可分為自力式和驅(qū)動式調(diào)節(jié)閥。按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分可以分為氣動調(diào)節(jié)閥,、電動調(diào)節(jié)閥,、液動調(diào)節(jié)閥。當然還有許多種別的分類方法,。這些調(diào)節(jié)閥分別有各自的特點和適用場合,。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)強腐蝕性流體,，可選用隔膜閥;既要求調(diào)節(jié)又要求切斷時,，可選用偏心旋轉(zhuǎn)閥;噪音較大時可選用套筒閥。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或者電動調(diào)節(jié)閥,。

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,、氣蝕沖刷是否嚴重等選材。一般應選鑄鋼;使用要求不高時(120?℃,、1.6?MPa以下)也可選用鑄鐵;高溫高壓(22~32?MPa)場合應選用鍛造合金鋼;不銹鋼可用于腐蝕性強的介質(zhì),。

選擇合適的流量特性

調(diào)節(jié)閥的流量特性是介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移(調(diào)節(jié)閥的相對開度)間的關(guān)系，一般來說改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座的流通截面，便可控制流量,。但實際上由于多種因素的影響,，如在截流面積變化的同時，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，調(diào)節(jié)閥的流量特性稱為理想流量特性;調(diào)節(jié)閥的流量特性有等百分比特性,、線性特性,、拋物線特性及快開特性四種。下表是這四種的理想流量特性的對照表,。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)實際使用場合的要求不同，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。

選擇合理的調(diào)節(jié)閥尺寸

當我們選定了調(diào)節(jié)閥的類型和特性之后,，就可進一步?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)以下幾個步驟：

計算流量

根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負荷及介質(zhì)狀況來計算最大流量Qmax和最小流量Qmin,。在計算Cv值時應按最大流量來考慮,，但是最大流量考慮過多的余量時，使調(diào)節(jié)閥口徑偏大;這不但造成經(jīng)濟上的浪費,，而且更不利的是使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度,，可調(diào)比減小，調(diào)節(jié)性能變壞,，嚴重時甚至引起振蕩,，因而大大降低了閥的使用壽命。

在選擇最大流量時,，應根據(jù)對象負荷的變化及工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力來合理確定,。對于調(diào)節(jié)質(zhì)量高的場合，更應以現(xiàn)有的工藝條件來選擇最大流量,，但也要注意不能片面強調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量,，以致當負荷變化以及當現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過技改或擴建,，當生產(chǎn)能力稍有提高，調(diào)節(jié)閥就不能適應,，即需更換,。也就是說，應當兼顧當前與今后在一定的范圍內(nèi)擴大生產(chǎn)能力這兩方面的因素,，然后合理的確定最大計算流量,。

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，所消耗的動力越多,。因此必須兼顧調(diào)節(jié)性能和動力消耗，合理地計算壓差,。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，在確定計算壓差時,，要盡量避免氣蝕和噪音,。減小和防止氣蝕，可以從以下幾個方面考慮：

從壓差來看,，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。但要做到這一點比較困難,。一般來說,，當閥上壓差ΔP<1.5MPa時，即使產(chǎn)生氣蝕,，但對材質(zhì)的損壞并不嚴重,，不需要采取什么措施。如果ΔP較高,，就要設(shè)法解決氣蝕問題,。如：增長節(jié)流通道(把閥芯加長、閥座加厚);在閥座密封面上部增設(shè)阻力;減小壓力恢復程度;削弱氣蝕;也可在閥前,、后加裝限流孔板吸收一部分壓降,。

從材料來看，一般來說材料硬度越大強抗氣蝕能力越強,，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應用最為廣泛。經(jīng)表面硬化處理后,，以奧氏體不銹鋼(SUS304,、1Cr18Ni9Ti)為例，可提高耐氣蝕10倍以上,。

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析流通能力Cv值的計算：

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值按下式計算:

⑴ 低于臨界流速，當 ΔP<0.81(P1/2)

Cv=Qmax/2.1√(Δp(p1+p2))

⑵ 臨界流速,，當ΔP>=0.81(P1/2)

Cv=Qmax/1.633(P1)

目前調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)廠家都提供計算Cv值的軟件,，這里我就不再詳述具體計算過程。根據(jù)計算出的流通能力Cv值大小查調(diào)節(jié)閥廠家的對照表表,，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑,。

調(diào)節(jié)閥開度驗算：

一般要求最大計算流量時的開度在85%左右，最小計算流量時的開度不小于10%,。如果最大開度過大,，調(diào)節(jié)閥會產(chǎn)生過大振動和噪音，調(diào)節(jié)精度不準確,。最小開度,，希望不小于10%，否則,，閥芯閥座受流體沖蝕嚴重特性變壞,，甚至失靈。

選擇足夠推力的執(zhí)行機構(gòu)

如何選擇氣動執(zhí)行機構(gòu)

一般應優(yōu)先選用薄膜執(zhí)行機構(gòu),，當薄膜執(zhí)行機構(gòu)不能滿足上述兩項要求時,，應選用活塞執(zhí)行機構(gòu)。調(diào)節(jié)口徑大或壓差高時,，可選用活塞執(zhí)行機構(gòu),。有效面積越大，執(zhí)行機構(gòu)的位移和推力也越大,，可按實際關(guān)斷壓力需求進行選擇,。

如何選擇電動執(zhí)行機構(gòu)

選擇一臺合適的電動執(zhí)行機構(gòu)規(guī)格時必須考慮的主要因素就是力矩大小。大部分閥門廠商會將力矩參數(shù)提供給客戶,。這樣就可以使用閥門廠商提供的配套數(shù)據(jù)表或選型軟件進行選型,。有時還需考慮閥門操作的速度和頻率,。部分小規(guī)格的直流電動執(zhí)行機構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。電動執(zhí)行機構(gòu)選型還需要根據(jù)現(xiàn)場工況確定選擇哪種控制種類,。主要的有開關(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)控制類型。

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析選擇合適的輔助裝置

氣動調(diào)節(jié)閥的輔助裝置有：

閥門定位器：包括電氣閥門定位器和氣動閥門定位器,，用于改善調(diào)節(jié)閥工作特性,，實現(xiàn)正確定位。通常用于摩擦力大,，需要精確定位的場合,。

電磁閥：實現(xiàn)氣路的自動切換。

手輪機構(gòu)：系統(tǒng)故障時,，可切換進行手動操作,。

空氣過濾減壓閥：作為氣源過濾、減壓之用,。

密封填料的選擇

此外還需考慮調(diào)節(jié)閥的外泄問題,，注意密封填料的選擇。四氟填料,，因為工作溫度在 -40~235℃范圍內(nèi),。當溫度變化較大時，其密封性能變會明顯下降,，老化快，壽命短,，柔性石墨填料可克服這些缺點,，使用壽命長。但石墨填料的回差大,，最初使用時會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象,。對這方面必須有所考慮。

閥門噪聲的預測

調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠家一般都有自己的噪聲預測方法,，通常都是按照IEC 60534-8標準為計算依據(jù),，選型時必須考慮到環(huán)境對噪聲的限制，通常要求必須小于85?dB,。

■電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析主要技術(shù)參數(shù)
●閥體

●電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析閥內(nèi)件

●執(zhí)行機構(gòu)

■電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析主要零件材料及結(jié)構(gòu)圖

■電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析主要性能指標

■電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析額定流量系數(shù)Kv,、允許壓差

■電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析主要外形及連接尺寸

在使用中,，很多往往不是因為調(diào)節(jié)閥本身質(zhì)量所引起，而是對調(diào)節(jié)閥的安裝使用不當所造成,，如安裝環(huán)境,、安裝位置及方向不當或者是管路不清潔等原因所致。因此電動調(diào)節(jié)閥在安裝使用時要注意以下幾方面：

(1)調(diào)節(jié)閥屬于現(xiàn)場儀表,，要求環(huán)境溫度應在-25～60℃范圍,，相對濕度≤95%。如果是安裝在露天或高溫場合,，應采取防水,、降溫措施。在有震源的地方要遠離振源或增加防振措施,。

(2)調(diào)節(jié)閥一般應垂直安裝,，特殊情況下可以傾斜，如傾斜角度很大或者閥本身自重太大時對閥應增加支承件保護,。

(3)安裝調(diào)節(jié)閥的管道一般不要離地面或地板太高,，在管道高度大于2m時應盡量設(shè)置平臺，以利于操作手輪和便于進行維修,。

(4)調(diào)節(jié)閥安裝前應對管路進行清洗,，排除污物和焊渣。安裝后,，為不使雜質(zhì)殘留在閥體內(nèi),，還應再次對閥門進行清洗，即通入介質(zhì)時應使所有閥門開啟,，以免雜質(zhì)卡住,。在使用手輪機構(gòu)后,，應恢復到原來的空檔位置。

(5)為了使調(diào)節(jié)閥在發(fā)生故障或維修的情況下使生產(chǎn)過程能繼續(xù)進行,，調(diào)節(jié)閥應加旁通管路,。同時還應特別注意，調(diào)節(jié)閥的安裝位置是否符合工藝過程的要求,。

(6)電動調(diào)節(jié)閥的電氣部分安裝應根據(jù)有關(guān)電氣設(shè)備施工要求進行,。如是隔爆型產(chǎn)品應按《爆炸危險場所電氣設(shè)備安裝規(guī)范》要求進行安裝。如現(xiàn)場導線采用SBH型或其它六芯或八芯,、外徑為Φ11.3mm左右的膠皮安裝電纜線,。在使用維修中，在易爆場所嚴禁通電開蓋維修和對隔爆面進行撬打,。同時在拆裝中不要磕傷或劃傷隔爆面,，檢修后要還原成原來的隔爆要求狀態(tài)。

電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥計算選型分析結(jié)束語

調(diào)節(jié)閥選型實際中還會面臨許多其他問題,。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,。實踐證明調(diào)節(jié)閥選型不僅僅是計算出Cv值后對照表格選擇閥體口徑這么簡單，而是需要結(jié)合實際應用場合多方面考慮,。本實用公開了直流套筒活塞式雙閥瓣可調(diào)減壓閥,，包括主閥和導閥，主閥包括主閥閥座,、進流口,、出流口、中腔和中腔控制室,，中腔控制室設(shè)于中腔內(nèi),，中腔控制室包括進口閥瓣、出口閥瓣,、主彈性件和雙閥瓣連桿。所述導閥包括導閥閥座,、活塞,、活塞閥瓣、導閥桿,、壓力設(shè)定機構(gòu),、導閥腔、復位腔和復位彈性件,，主閥的中腔控制室設(shè)有出口節(jié)流孔與導閥腔連通,，出口節(jié)流孔的孔徑大于進口節(jié)流孔，導閥腔設(shè)有泄流孔與主閥中腔連通,；本產(chǎn)品的主閥和導閥均設(shè)有用于減壓的閥瓣,，當進行調(diào)壓時,，導閥的減壓動作引起主閥中腔控制室液壓變化，帶動主閥閥瓣進行減壓,，本產(chǎn)品可提供較大的減壓比范圍,，占用空間小，流通能力大,，可避免高壓差時氣蝕現(xiàn)象和噪音的產(chǎn)生,。