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                當調節閥在應用中遇到▓技術問題怎麽處理?

                發布於:2019-11-25 9:13:48 點擊量:2

                    1 序言

                    隨著科技進步,在生產過程自動化中,用來控制流體流量的調節閥已遍及各個行業。對於熱力、化工過程控制系卐統,作為最終控制過程介質各項質量及安全生產指標的調節閥,它在▽穩定生產※※、優化控制、維護及檢修成本控制等方面都起著舉足輕深坑重的作用。由於調節閥是通過改變節流方式來控制流量的,所以它既是一種有效的調節手段,同時又是一個单枪匹马来闯宿清帮會產生節流能耗的部件。以化工廠為例,隨著裝置高負荷運︾行,調節閥的腐蝕、沖刷、磨損、振動、內漏等㊣問題不斷發生,從而導致調節閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進而引起工藝系統和裝置的生產效率大幅度下降,嚴重時可以導∏致全線停車。這在如今視質量和效益為生命的企業管理中尤為重要和緊△迫。對此,如何選擇和安裝々好調節閥,使調節閥在一個高水平狀態下運行將是一個很關鍵的問題。選擇調節閥時,首先要收集完整的工藝流體的物理特性參數與調節閥的工作條件,主要有流體的成份、溫度、密度、粘度、正常流量、最大流量、最小流量、最大◤流量與最小流量下的進出口壓力、最大切斷壓差等。在對調節閥具體選型確定前,還必須充分掌握和確定調節閥本身的結構、形式、材料等方面的特點,而技術方面主要考但是他并未指出慮流量特性、壓降、閃蒸、氣蝕、噪音等問題。

                    2 如何↓選擇流量特性

                    調節閥的流量特性是指介質流過閥的相對流量與相對位移間的關系,[1]數學□表達式如下:

                    Q/Qmax=f(l/L)

                    式中Q/Qmax為相對流量,為調節閥点头道在某一開度時流量Q與全開流量Qmax之比;l/L為相對位移,為調節閥在某一開度時伐芯位移l與全◥開位移L之比。

                    選擇的總體原則是調節閥的流①量特性應與調節對象特性及調節器特性相反,這樣可使調節系統的綜合特性接近於線性。選擇通常在工藝系統要求下進行,但是還要考慮很多實際情況,現分別加以說明。

                    (1) 直線性流量調節閥

                    直線性流量特性是指調節閥【的相對流量與相對位移成直線關系即單位位移變化所引起的流量變化是常數。選用直◣線性流量特性閥的場合一般為:① 差壓變化小,幾乎恒定;② 工藝系統主要參數的變化呈他们都得死線性;③ 系統壓力損失大部分分配在調節閥上(改變開度,閥上差壓變化相對較小);④ 外部幹擾小,給定值變化小,可調範圍要求小的≡場合。

                    (2) 等百分比特↓性調節閥

                等百分比流量特性也稱對數流量特性。它是指單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系。即調節閥的放大系數是變化的,它隨相對流量的增大而增大。優先選用等百分比特性閥的場合為:① 實際〖可調範圍大;② 開度變化,閥上差壓變化相對較大;③ 管道系統壓力損√失大;④ 工藝系統負荷大幅度波動;⑤ 調節閥經常在小開度下運行。

                調節閥千万不能让她得逞圖一

                    除了以上兩種常用的流量特性之外,[2]還有拋物線特性和快開特性等其他流量特性的調節閥,理想的流量●特性曲線如圖1所示。

                    在⌒ 密封結構上,若流量特性精度要求高,則可選用高精度流量特性的金屬密封型,而軟密封型精度較低。

                    3 調節閥壓降的系統考慮

                    調節閥作為過程控制系統中的終端部件,是最常用的一種執行器。按過程控制系統的要求,調節閥應具有在低能量消☆耗的狀態下工作,且能充分與系統匹配的工作特性。但是在調節閥ξ的使用中這兩個要求是不能同時滿足的,甚至是互相矛盾的。在要朱俊州接着身得到同樣的流量Qmax的情況下,選擇一只較小口徑的調節閥,雖然其他阻力不變而總的阻力必然比較大,形成大的系統總壓降。假若物流的♀推動力是由泵產生,就意味著必須選功率大一ㄨ些的泵和電機,這樣必然帶來大的能耗。

                    當管道系統中介質的流速增加時,流體通過管道上的各種安裝部件時產生的流體壓降也會發生一系列的動態變化,作為当今之世管道流體控制主要部件的調節閥所引起的流體壓降是一個很重要而又容易♂被忽略的因素,我們在分析與調節閥有關的系統問題時,不僅要考慮到調節閥本身的問題,而且也要考慮到調節閥的壓降對系『統動態平衡的影響。

                調節閥圖此下那人离开了二

                    圖2是一個簡單的安裝有調節閥的工藝流程圖,其中D1和D2是工藝罐,G1是泵,V1是調節閥,E1是熱交換器。這裏可以將管道流體的壓力變化分解成幾個部分,即:ΔPp(泵的增壓),ΔPv(調節閥上的↘壓降),ΔPa(熱交換ぷ器上的壓降),ΔPt(管道上的壓降),ΔPg(流體動勢能轉換壓降)。

                    圖3是該流體系統的流量—壓力曲線圖,它表明了在不同流量下的管線壓力分布平衡狀態。在該系統中對應泵的壓力特性方】程為:

                    ΔPp=ΔPfo-(1/ρ)*(F/Cp)2

                    其中:ΔPfo為在零流量下的泵的出口壓力增壓;ρ為液體介「質的質量密度;F為液體介質的質量流量;

                Cp為常數。流體在管道上的壓降特性方程為:

                    ΔPt=(1/ρ)*(F/Ct)2 

                    流體在熱交換ぷ器上的壓降特性方程為:

                    ΔPa=(1/ρ)*(F/Ca)2

                    流體在調節閥上的壓降特性方程可以類似表達為:

                    ΔPv=(1/ρ)*(F/Cv*)2

                    這裏的Cv*是一個動態的流量常數,它要根據調節閥的閥桿位置的變化而變化的。

                    下面就調節閥在系統中的最大壓◤降和最小壓降作進一步的探討。

                調節閥圖三对手

                    圖4為一個簡單而典型的調節閥流量控制系統。在該系統中,流量(包括最大流量和最小流量)和泵出口壓力以及罐體入口壓力的關系特性如⊙圖5中的(1)、(2)所示。

                調節閥■圖四

                    由圖6可以看出調節閥允許的最大壓降和最小壓降在整個系統壓力變化分╲布中的位置和關聯因素。相對而言,當流量最大時,調節閥的壓降最小话;流量最小時,調節閥的壓降最大。另外,必須註意:[2]為了使調節閥能夠工作在一個正常的狀態,切記不要使調節閥的最小壓差∞為零![3]關於調︻節閥的壓差問題,在此針對幾種常見情況進行進一步的闡述:

                    ① 在有泵驅動下的管線系統中,對應額定流量時調節閥的壓降應該為系統動態壓降的30%左右或者為15PSI;

                    ② 在離心壓縮機的吸☆入口或者排出口如果□ 安裝有調節閥,則調節閥在正※常工作條件下的壓降應為抽吸時絕對壓力的5%或者為該系統動態壓◣降的50%左右;

                    ③ 對於利用工藝罐體之間靜壓差來驅動介質流動的管線系統,其調節閥在连家人都没有告知正常工作條件下的壓降應為低端罐體壓力的10%或者為該系統動態壓◣降的50%左右;

                    ④ 對於連接到水平的蒸汽管線上的調節閥在正常工作條件下的壓降應為該蒸汽系統設計絕對壓力●的10%或者為5PSI。

                    4 調節閥的閃蒸和氣蝕

                    在調節閥而后內流動的液體常常出現閃蒸和氣蝕兩種現象。它們的發生不但影響口徑的選擇和計算,而且將他们不敢想象導致嚴重的噪聲、振動、材質↘的破壞等。在這種情況▲下,調節閥的工作壽命會大大縮短,對此有∏必要加以詳細闡述。

                調節閥圖五

                正常情況下,作為液體狀態的介在转换成最佳質,流入、流經、流出調節閥時均保持液態。其壓力變『化曲線如圖7中的(1)所示。

                    閃蒸作為液體狀態的介質,流入調節閥時是液態,在流經調節閥中的縮流處時流Ψ 體的壓力低於氣◥化壓力Pvapor,液態介質變成氣態这个秘密没有外人知道介質,並且它的壓力不會再回復到氣化壓力之上,流出調節閥時介質一直保持氣態。其壓力變『化曲線如圖7(2)所示。

                    閃蒸就象一種噴沙現象,它作用在閥體和★管線的下遊部分,給調節▓閥和管道的內表面造成嚴重的沖蝕,同時也降低了調節閥的流通能力。

                    氣蝕作為液體狀態的△介質,流入調節閥時是液態,在流經調節閥中的縮流處時流體的壓力低於氣化壓力,液態介質變成氣態介質,隨後▼它的壓力又回復到氣化壓力Pvapor之上,最後在流出調節閥前介質又變成液態。其壓力變〓化曲線如圖7中(3)所示。[4]可以根≡據一些現象來初步判斷氣蝕的存在,當氣蝕開始時它會發出一種嘶嘶聲,當氣蝕这句话發展到完全穩定時,調節閥中會發出嘎嘎的聲音,就象有碎石在流過調節閥時發出的聲響。氣蝕對調節閥及內西蒙虽然不知道自己吞下去件的損害也是很大的,同時ζ 它也降低了調節閥的流通效能,就象閃蒸一㊣樣。

                    因此,[4]我們必須采取有效的措施來防止或者最大限度地減小閃蒸或氣蝕的發生:

                調節閥圖六

                    ① 盡量將調節閥安裝在系統的最低位置處,這樣可以相對提高調節閥入口P1和出口P2的壓力,如圖8所示;

                    ② 在調節茅山风景秀丽閥的上遊或下遊安裝一個截止閥或者節流孔板來改變調節閥原有的安裝◥壓降特性(這種方法一般對於小流量情況比較有效),如圖9所示;

                    ③ 選用◇專門的反氣蝕內件也可以有效地防止閃蒸或◢氣蝕,它可以改變流體在調節閥內的流速變化,從而增加了內部壓力;

                    ④ 盡量選用材質較硬的調節閥,因為在發生氣蝕時,對於這樣的調節閥,它有一定的抗沖蝕性▓和耐磨性,可以在一定的╳條件下讓氣蝕存在,並且不會損壞調節閥的內件。相反,對於軟性材質的調節閥,由〖於它的抗沖蝕性和耐磨性較差,當發生氣蝕時,調節閥的內部構件很快就會人被磨損,因而無法在有氣蝕的情況下正常工作。

                    總之,目∩前還沒有什麽工程材料能夠適應嚴重條件下的氣蝕情況,只能針對客觀情況來綜合分析,選擇一種相對比較合理※的解決辦法。

                    5 調節閥♂的噪音分析

                    氣蝕和噪音是調估计是谁也都会这么做節閥在控制高壓差流體中的兩大公害。調節閥上的噪音更是石油化工生產中的主要汙染源。在使用中除需選用低噪音結構的調節閥外,改變閥的操▅作條件更是消除或降低氣蝕和噪音的根本方法★。

                調節閥在工作時,應註意它⊙的噪音情況,分析好噪音的產生機理可以更好地監視調節閥的工作狀態和有效處理所發生的問題,下面通過舉例說明。

                    ① 機械類振▽動——如當閥芯在套筒內水平運動時,可以使閥芯①與套筒的間隙盡量小或者使用硬質表面的套筒〓。

                    ② 固有頻率振動——如回应了句閥芯或者其它的組件,它們都有一個固有振動頻率,對此,可以通過專門的鑄造或鍛造處理來改變閥芯的特性,如有必要也可以更換其他類型的閥芯。

                    ③ 閥芯不穩∑定性——如由於閥芯振蕩性位移引起流體的壓力波動而產生的噪音,這種情況一般是由於調節回路執行♀器等的阻尼因素引起的,對此可以重新調節阻尼系數或者在閥芯位移方向上加上減振設施。

                    ④ 介質的力學流動性——介質在管△道或者調節閥中流動時,也會發出噪音,對於這種情○況,這裏不←作具體闡述(氣蝕也會產生噪音)。

                    當然,有些噪音是無法几个龙组成员消除的,只能盡量采取防噪音保護措施,如戴耳塞等。

                    6 結論

                    調節閥的選型和應用是一当即点头哈腰個專業性強、涉及的技術領域︾廣的系統工作,要做●好這個工作,不僅要在理論上充分了解它的各種特性,而且要結合實際使用經驗來綜合分析判斷,做到理論和實踐科學〗地結合起來。

                    參考文獻

                    [1] 明賜東主@編《調節閥選型指南》成都:四川科學技術出版社,1996.172~174
                    [2] 明賜東主@編《調節閥應用》成都:四川科學技術出版社,1989.110~119
                    [3] 明賜¤東主編《調節閥計算〒、選型、使用》成都:成都科技大學出版社,1999.120~131
                    [4] 明賜東、左國慶主編《自動化儀表故障處理實例》北京:化學工業出版社,2002.212~224

                    (浙江省衢州市巨化集團公司工程有限公◤司儀表廠稿件)




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