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上海滬工閥門(mén)廠(集團(tuán))有限公司

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滬工閥門(mén)

上海滬工閥門(mén)廠(集團(tuán))有限公司

摘要:在自動(dòng)控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的性能不僅直接影響自動(dòng)化水平,而且也關(guān)系到機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐,簡(jiǎn)要介紹了各種形式調(diào)節(jié)閥的性能,選用時(shí)應(yīng)考慮的主要因素,日常維護(hù)保養(yǎng)及常見(jiàn)故障的處理方法。

關(guān)鍵詞:調(diào)節(jié)閥;選型;維護(hù);故障處理;

1 概述

在電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)閥是常見(jiàn)的一種執(zhí)行器。自動(dòng)控制系統(tǒng)中先進(jìn)的控制理論、卓越的設(shè)計(jì)理念、獨(dú)特的控制算法和復(fù)雜的控制策略均由執(zhí)行器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行作用的。因此,正確選取調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式、流量特性和流通能力,以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩、推力與行程,對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性有著十分重要的作用。選型與計(jì)算相比,選型的難度更大,出現(xiàn)的問(wèn)題更多,對(duì)此應(yīng)該特別重視。

2 調(diào)節(jié)閥分類

調(diào)節(jié)閥按結(jié)構(gòu)特征可分為 9 大類。

直通單座調(diào)節(jié)閥 該閥應(yīng)用最廣,具有泄漏小,許用壓差小,流路復(fù)雜,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn),故適用于密封要求嚴(yán)格,工作壓差小的場(chǎng)合,但小規(guī)格的閥(DN < 20mm)也可用于壓差較大的場(chǎng)合。應(yīng)用中應(yīng)注意校對(duì)許用壓差,防止閥門(mén)關(guān)不嚴(yán)。

② 直通雙座調(diào)節(jié)閥 該閥具有泄漏大,許用壓差大的特點(diǎn),故適用于泄漏要求不嚴(yán),工作壓差大的場(chǎng)合,選型時(shí)應(yīng)注意該閥泄漏量大是否能滿足過(guò)程控制要求。

③ 套筒閥 套筒閥分為單密封和雙密封 2 種結(jié)構(gòu),前者類似于單座閥,適用于單座閥場(chǎng)合。后者類似于雙座閥,適用于雙座閥場(chǎng)合。套筒閥還具有穩(wěn)定性好,裝卸方便的特點(diǎn),但價(jià)格比單和雙座閥高 50%~200%,還需要專用的纏繞密封墊。該閥是僅次于單和雙座閥而應(yīng)用較為廣泛的閥門(mén)。

④ 角型閥 節(jié)流形式相當(dāng)于單座閥,但閥體流路簡(jiǎn)單,適用于泄漏要求小,壓差小的及要求直角配管的場(chǎng)合。

⑤ 三通閥 它具有 3 個(gè)通道,可代替 2 個(gè)直通單座閥用于分流和合流及兩相流溫度差 ≤ 150℃ 的場(chǎng)合。當(dāng) DN ≤ 80mm 時(shí),合流閥可用于分流場(chǎng)合。

⑥ 隔膜閥 流路簡(jiǎn)單,隔膜具有一定的耐蝕性能,適用于帶雜質(zhì)的介質(zhì)、弱腐蝕介質(zhì)的 2 位切斷場(chǎng)合。

⑦ 蝶閥 它相當(dāng)于取一直管段做閥體,且閥體又相當(dāng)于閥座,故“自潔”性能好,體積小,質(zhì)量輕,適用于帶雜質(zhì)的介質(zhì)和大口徑、大流量和高壓差的場(chǎng)合。當(dāng) DN>300mm 時(shí),通常選用蝶閥。

球閥 O 形球閥全開(kāi)時(shí)為無(wú)阻調(diào)節(jié)閥,“自潔”性能最佳,適用于雜質(zhì)較多及含纖維介質(zhì)的兩位切斷場(chǎng)合。V 形球閥具有近似等百分比的調(diào)節(jié)特性,適用于帶雜質(zhì)和含纖維介質(zhì)可調(diào)比較大的調(diào)節(jié)場(chǎng)合,但該閥價(jià)格較高。

⑨ 偏心旋轉(zhuǎn)閥 該閥介于蝶閥和球閥之間,“自潔”性能好,調(diào)節(jié)性能好,亦可切斷,故適用于帶雜質(zhì)的介質(zhì)和泄漏要求小的調(diào)節(jié)場(chǎng)合,但該閥價(jià)格較高。

這 9 類產(chǎn)品中,前 6 種為直行程調(diào)節(jié)閥,后 3 種為角行程調(diào)節(jié)閥。用戶必須弄清楚它們的特點(diǎn)和注意事項(xiàng)。各類變型和改進(jìn)型產(chǎn)品都是以這 9 類產(chǎn)品為基礎(chǔ)的,弄清這 9 大類產(chǎn)品就容易掌握其他產(chǎn)品的應(yīng)用了。

3 選型

調(diào)節(jié)閥選型最基本的條件是要滿足生產(chǎn)過(guò)程的溫度、壓力、液位、流量及密封性要求,閥門(mén)的工作壓差 < 需用壓差。還需考慮閥門(mén)的使用壽命、可靠性、動(dòng)作速度、流量特性、作用方式、流向、執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式、輸出力矩、剛度、彈簧范圍、材質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性等。在滿足過(guò)程控制要求的前提下,所選的閥門(mén)應(yīng)簡(jiǎn)單、可靠、價(jià)廉、壽命長(zhǎng)、維修方便和備件來(lái)源及時(shí)可靠。避免單純追求好的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和附件,而忽略了對(duì)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的考慮。

調(diào)節(jié)閥選型應(yīng)提供的工藝參數(shù)有溫度和壓力,正常流量時(shí)的壓差及切斷時(shí)的壓差,流體特性有腐蝕性、粘度、溫度變化對(duì)流體特性的影響,系統(tǒng)要求有泄漏量、可調(diào)比、動(dòng)作速度、頻率、線性及噪聲等參數(shù)。

4 選材

① 閥體 閥體耐壓等級(jí)、使用溫度、耐腐蝕性能等方面應(yīng)不低于工藝連接管道要求,并優(yōu)先選用定型產(chǎn)品。水蒸汽、含水較多的濕氣體介質(zhì)和環(huán)境溫度低于 -20℃ 時(shí),不宜選用鑄鐵閥門(mén)。

② 內(nèi)件 非腐蝕性介質(zhì)一般選用 1Cr18Ni9Ti 或其他不銹鋼。對(duì)汽蝕和沖蝕較為嚴(yán)重,其介質(zhì)在直角坐標(biāo)系中的溫度與壓差曲線上,溫度為 300℃,壓差為 115MPa 兩點(diǎn)連線以外的區(qū)域時(shí),應(yīng)選用耐磨材料,如鈷基合金或表面堆焊史太萊合金等。對(duì)硬密封切斷閥,為提高密封面可靠性,應(yīng)選用耐磨合金。當(dāng)密封要求十分嚴(yán)格時(shí),應(yīng)選用軟密封(四氟、橡膠)。

③ 溫度 當(dāng)介質(zhì)溫度 <-60℃ 時(shí),選用銅或 1Cr18Ni9Ti。溫度在 450~600℃ 時(shí),選用鈦或鉬不銹鋼。當(dāng)介質(zhì)溫度 >600℃ 時(shí),應(yīng)選用耐高溫高強(qiáng)度合金。

5 閥蓋與閥桿密封

通常情況下,介質(zhì)溫度 <200℃ 時(shí),閥桿密封選用 V 形四氟填料,普通型閥蓋。介質(zhì)溫度 <450℃ 時(shí),閥桿密封選用 V 形四氟填料,但必須是散熱閥蓋。對(duì)直行程類閥,若帶有定位器附件時(shí),對(duì)介質(zhì)溫度 ≤450℃ 高溫閥,仍可選用普通型閥蓋,但閥桿密封必須選用石墨填料。介質(zhì)溫度 >400℃ 時(shí),需選用散熱型閥蓋,閥桿密封為石墨填料。為增加閥桿密封的可靠性,可選用雙層填料結(jié)構(gòu)。

6 定位器

在如下情況應(yīng)選用定位器:

  1. 電動(dòng)儀表控制氣動(dòng)閥,且為慢速響應(yīng)系統(tǒng)時(shí)。
  2. 需要提高薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的場(chǎng)合。
  3. 緩慢過(guò)程需要提高調(diào)節(jié)閥響應(yīng)速度的場(chǎng)合,如溫度、液位及分析等參數(shù)。
  4. 需要克服摩擦力,減小過(guò)大的回差造成調(diào)節(jié)品質(zhì)差的場(chǎng)合,如低溫或采用柔性石墨填料的調(diào)節(jié)閥。
  5. 調(diào)節(jié)器比例帶很寬,但又要求閥小信號(hào)有響應(yīng)時(shí),采用無(wú)彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。帶定位器適用的閥,通常選用 20~100kPa 的彈簧,但為了提高輸出力,可選用氣源壓力 PS=250kPa。對(duì)氣開(kāi)閥可選用 60~180kPa 的彈簧,以增加起點(diǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。對(duì)氣閉閥可選用 20~100kPa 的彈簧,以增加關(guān)閉時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力。

7 安裝

① 一般要求 調(diào)節(jié)閥應(yīng)垂直立式安裝在水平管道上,公稱通徑 DN≥50mm 的調(diào)節(jié)閥,其閥前后管道上應(yīng)有永久性支架。閥門(mén)的安裝位置應(yīng)方便操作維修,必要時(shí)應(yīng)設(shè)置平臺(tái),上、下部分還應(yīng)留有足夠的空間,以便在維修時(shí)取下執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥內(nèi)件,以及閥的下法蘭和堵蓋。當(dāng)調(diào)節(jié)閥安裝在振動(dòng)場(chǎng)合時(shí),應(yīng)考慮防振措施。未安裝閥門(mén)定位器的調(diào)節(jié)閥,膜頭上最好安裝指示控制信號(hào)的小型壓力表。調(diào)節(jié)閥應(yīng)先檢查校驗(yàn),并在管道吹掃后安裝,其連接形式應(yīng)符合制造廠產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的規(guī)定。

② 安全性 閥門(mén)在操作的各個(gè)環(huán)節(jié)中(即安裝、試驗(yàn)、操作和維修),應(yīng)首先注意人員和設(shè)備的安全性。由于閥門(mén)切斷后,其壓力還可保持一段時(shí)間,因此應(yīng)有降壓的安全措施,如安裝放空閥或排放閥。對(duì)液體介質(zhì),應(yīng)安裝一個(gè)能夠限制流量的放空閥,以防過(guò)快打開(kāi)放空閥時(shí)水擊所造成的危害。對(duì)蒸汽管線,在接近調(diào)節(jié)閥的上下兩端應(yīng)當(dāng)保溫。壓力波動(dòng)嚴(yán)重的地方,應(yīng)安裝管線緩沖器。

③ 配管 調(diào)節(jié)閥配管通徑盡量與閥通徑一致,其入口直管段長(zhǎng)度 >10 倍管道通徑,出口直管段應(yīng)為 3~5 倍管道通徑。閥門(mén)進(jìn)出口取壓點(diǎn)的位置為閥前 2 倍管道通徑與閥后 3 倍管道通徑處。調(diào)節(jié)閥在管道上必須按流動(dòng)方向箭頭安裝,避免過(guò)大的安裝應(yīng)力。

④ 手動(dòng)操作 閥門(mén)的安裝位置應(yīng)便于人工操作,并應(yīng)讓操作人員能夠看到指示器(如液位計(jì))上顯示的參數(shù),還應(yīng)考慮卸下調(diào)節(jié)閥手輪機(jī)構(gòu)和定位器等附件的側(cè)面空間。

對(duì)大口徑和高空安裝的調(diào)節(jié)閥,要考慮到維護(hù)時(shí)操作人員有卸下連接螺栓的位置和操作人員的工作位置。

⑤ 信號(hào)配件 調(diào)節(jié)閥信號(hào)的配管和配線方案應(yīng)滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。配管宜采用 <6×1 紫銅管,大膜頭調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)閥宜采用 <8×1 紫銅管。

8 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

調(diào)節(jié)閥的性能指標(biāo)很多,除安裝前核對(duì)產(chǎn)品的檢定和測(cè)試證明書(shū)外,還應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)如下項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)和調(diào)校。

① 基本誤差 將 20~100kPa 信號(hào)平穩(wěn)地增大或減小,輸入氣室(或定位器)內(nèi),測(cè)量各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行程值,計(jì)算出信號(hào) 2 行程關(guān)系與理論值之間的各點(diǎn)誤差,其最大值即為基本誤差。試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)按信號(hào)范圍的 0%、25%、50%、75% 和 100% 5 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行,測(cè)量?jī)x表基本誤差應(yīng)限于被測(cè)閥門(mén)基本誤差限的 1/4。

② 回差與始終點(diǎn)偏差 回差與始終點(diǎn)偏差的檢測(cè)方法與基本誤差檢測(cè)方法相同。在同一輸入信號(hào)上測(cè)得的正反行程的最大差值即回差。信號(hào)上限(始點(diǎn))處的基本誤差即為始點(diǎn)偏差。信號(hào)下限(終點(diǎn))處的基本誤差即為終點(diǎn)偏差。

③ 泄漏試驗(yàn) 通常試驗(yàn)介質(zhì)為常溫水,當(dāng)閥的壓差小于 350kPa 時(shí),實(shí)驗(yàn)壓力按 350kPa 做,當(dāng)閥的工作壓差大于 350kPa 時(shí)按允許壓差做。實(shí)驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)按規(guī)定流向進(jìn)入閥內(nèi),閥出口可直接連通大氣或連接出口通大氣的低壓頭損失的測(cè)量裝置,在確認(rèn)閥和下游各連接管完全充滿介質(zhì)后,方可測(cè)取泄漏量。對(duì)主要閥門(mén),還要做強(qiáng)壓試驗(yàn)。

④ 附件 對(duì)配套定位器的閥,在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中,很容易碰動(dòng)定位器的反饋板和氣源接頭。因此,在安裝和投運(yùn)前均應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

9 現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)

調(diào)節(jié)閥必須進(jìn)行經(jīng)常維護(hù)和定期檢修,尤其對(duì)使用條件惡劣和重要場(chǎng)合更應(yīng)重視維修工作。對(duì)于使用在高壓差和腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合的調(diào)節(jié)閥,閥體內(nèi)壁和隔膜經(jīng)常受到介質(zhì)的沖擊和腐蝕,應(yīng)重點(diǎn)檢查耐壓及耐腐蝕情況。固定閥座用的螺紋,其內(nèi)表面易受腐蝕而使閥座松動(dòng),應(yīng)重點(diǎn)檢查此部位。對(duì)高壓差下工作的閥還應(yīng)檢查閥座密封面是否被沖蝕和汽蝕。閥瓣受介質(zhì)的沖刷和腐蝕最嚴(yán)重,檢修時(shí)要認(rèn)真檢查閥瓣是否被腐蝕和磨損。在高壓差的情況下,閥瓣因汽蝕磨損更嚴(yán)重。檢查膜片、O 形圈、聚四氟乙烯填料、密封潤(rùn)滑油脂和其他密封墊是否裂化或老化,配合面是否損壞,必要時(shí)應(yīng)更換。檢查附件以保證調(diào)節(jié)閥正常運(yùn)行。

10 常見(jiàn)故障處理

調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題是關(guān)不嚴(yán),打不開(kāi),回差大,泄漏大,振動(dòng)和振蕩等。

① 閥瓣關(guān)不嚴(yán) 對(duì)氣閉閥解決辦法是增大氣源壓力或調(diào)松彈簧預(yù)緊力(即降低氣室外起點(diǎn)壓力)。對(duì)氣開(kāi)閥的解決方法是增大彈簧預(yù)緊力,同時(shí)增大氣源壓力。

② 推桿動(dòng)作遲鈍或不動(dòng)作 檢驗(yàn)?zāi)て、滾動(dòng)膜片和墊片是否老化或破裂引起漏氣。

③ 回差大 推桿是否彎曲,填料壓蓋是否壓得太緊,尤其是石墨填料,閥瓣導(dǎo)向是否有傷。解決辦法是更換閥桿、填料和強(qiáng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu),并增大導(dǎo)向間隙。

④ 閥的全行程不夠 松開(kāi)閥桿連接螺母,將閥桿向外旋或向內(nèi)伸。使全行程偏差值超過(guò)允許值,再將螺母并緊。

⑤ 閥小開(kāi)度穩(wěn)定性差 現(xiàn)場(chǎng)首先檢查是否流向裝反了,或閥選得太大。解決辦法改流開(kāi)安裝,縮小閥芯尺寸。

⑥ 閥的動(dòng)作不穩(wěn)定 定位器故障、輸出管線漏氣、執(zhí)行機(jī)構(gòu)剛度小或流體壓力變化造成推力不足。解決辦法是維修定位器和管線,改用剛度大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

⑦ 泄漏量大 檢查密封面是否劃傷,閥座與閥桿連接螺紋是否松動(dòng),閥關(guān)閉時(shí)壓差是否大于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。解決辦法是更換密封面,并緊閥座,更換高輸出力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

⑧ 急劇振動(dòng) 當(dāng)所選閥頻率與系統(tǒng)頻率相同時(shí),便會(huì)發(fā)生急劇振動(dòng),發(fā)生這種現(xiàn)象的幾率約 1%。解決辦法是更換不同結(jié)構(gòu)的閥。

⑨ 振蕩 是由于閥處于小開(kāi)度工作或流向?yàn)榱鏖]型所致。解決辦法是避免小開(kāi)度工作,改流開(kāi)型工作。

11 結(jié)語(yǔ)

隨著機(jī)組容量的增大及自動(dòng)化程度的提高,自動(dòng)控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥越來(lái)越重要。正確選擇、使用及維護(hù)調(diào)節(jié)閥,不僅能使自控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且能有效減少機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的偏差,提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。


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