控制阀是组成工业自动化控制系统中的一个重要环节CONTROL ENGINEERING China版权所有,它被称之为生产过程自动化的“手足”,是控制系统的最终元件。正确选择控制阀是确保系统稳定、正常运行的关键。
控制阀选型内容
控制阀的选型内容通常包括以下几个方面:
控制阀结构形式及材质选择:控制阀有单座阀、双座阀、波纹管密封阀、阀体分离阀、套筒阀、低噪音阀、角形阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、偏心旋转阀等类产品,材质有铸铁、碳钢、各种不锈钢、铜、铝、钛、青铜、哈氏合金、蒙耐尔合金等等,用户主要根据阀门受控介质的温度、压力、腐蚀性以及是否产生气蚀、冲蚀等因素选择材质,这包括阀体、阀盖、阀芯、阀杆、阀座、垫片、密封填料等材质的选择。
控制阀流量特性选择:控制阀流量特性是指相对行程与相对流量的关系,通常有线性流量特性、等百分比流量特性、快开流量特性、抛物线流量特性等等,需根据工艺对象的特点选择。
控制阀口径计算:根据工艺过程条件计算出控制阀的流量系数C,然后根据对应结构形式控制阀的流量系数C值表选择口径。
控制阀执行机构选择:控制阀执行机构有气动、液动、电动三种。气动执行机构可用于防火防爆场合,故障率低www.cechina.cn,但需建独立的仪表气源
控制阀不平衡力校核:不平衡力校核是保证控制阀正常工作不可缺少的一步,其实质是校核执行机构的输出力是否大于介质的不平衡力、阀门动作时的摩擦力、阀芯的重力等力的总和(当然,校核时输出力还要有一定的余量)。
为了简化计算,阀门生产厂根据工作条件对常用阀门计算出允许压差,列成表格附在选型样本上,这样不平衡力校核就转换成允许压差校核。校核有两种方式,一是根据所选执行机构的输出力看允许压差值是否合乎要求,二是根据允许压差值选定合适输出力的执行机构。当校核未能通过时,可能要从阀门结构形式选择开始重新选型。
在一些控制阀的选型计算资料中往往着重介绍口径计算等内容,对不平衡力校核则只字不提,因此有些设计人员常常只进行前四项工作而忽略了后一项工作,在大多数流体压力不高的情况下,不作该项校核也不影响控制阀的正常工作。但对锅炉给水这类可能涉及中高压的生产过程来说,不作校核就可能造成给水阀门关不死,从而影响阀门的运行。更为严重的是,由于头脑中没有允许压差这个概念,当这个问题出现时人们往往弄不清楚原因,就把责任推到控制阀制造厂控制工程网版权所有,认为是产品的质量问题,导致故障长期得不到解决。
本文将首先介绍控制阀最大允许差压值,然后通过几个现场运行实例分析与此有关的失误,总结今后控制阀选型应注意的问题。
控制阀最大允许差压值
以四川仪表11 厂“控制阀及辅助装置选型样本”中的数据为例,在表1中列出工业锅炉常用给水控制阀的最大允许差压值。
表1 几种控制阀最大允许差压值(MPa)
附注: 1.Ⅰ-表示AA、BA、CB套筒、阀塞组合
Ⅱ-表示DC、CC、DD、CD套筒、阀塞组合
2. 表中KHTS、KHSC为引进日本山武公司的产品。
分析表1,可得到以下几个结论:
阀门的最大允许差压值与阀门的结构形式、口径、执行器动力(电动、气动)、执行器的推力有关。
单座控制阀的最大允许差压值低,通常不一定能满足工业锅炉给水调节系统的要求。双座控制阀的情况则大有改观,通常可以满足工业锅炉给水调节系统的要求。电动套筒控制阀的情况则与我们想象的有差距CONTROL ENGINEERING China版权所有,两类套筒与阀塞的组合最大允许差压值差别非常大,Ⅱ类套筒与阀塞组合的电动套筒控制阀最大允许差压值很低,甚至低于普通的单座控制阀,Ⅰ类套筒与阀塞组合的电动套筒控制阀最大允许差压值很高,比对应的双座控制阀还要高,设计选用时一定要注意。所以对工业锅炉给水调节系统来说,应尽量选用双座控制阀或Ⅰ类套筒与阀塞组合的套筒控制阀。
气动控制阀因膜头限制,最大允许差压值低于同口径的电动控制阀。
当选用同一执行器时,由于其推力是一个固定值,所以随口径增大而不平衡力等加大www.cechina.cn,最大允许差压值反向减少。
电动控制阀中,最大允许差压值除取决于阀门的结构形式(单座、双座、套筒Ⅰ类、套筒Ⅱ类)外,还取决于执行机构的型号和推力。如KHTS 型电动单座控制阀的执行机构有国产DKZ、中日合资361 LSA、德国哈特曼·布朗公司RS 三种选择,而每个制造厂的执行机构又有多种不同推力的选择。当生产过程最大允许差压值稍低于表1的某一允许值时,除改选另一种结构形式的阀门外,还有一种选择是尝试选用推力较大的执行