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阀门选型

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调节阀选型及维修与校验

发表于 2016-8-30 16:33:45 | 150 只看该作者回帖奖励

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电子人社区网讯：在电厂自动控制系统中调节阀是最常见的一种执行器，一般自动控制系统由对象、监测仪表、控制器、执行器等组成。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力及执行机构的输出力矩、推力与行程，对于自动控制系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。如果选择不当，将直接影响控制系统性能，甚至无法实现自动控制，进而影响整台机组的安全经济运行。调查发现在这些事例中约95%属于选型不当造成，而计算错误造成的问题不到5%。实践证明计算与选型相比，选型难度更大，出现的问题更多，对此应特别重视。
1调节阀的选型
1.1选型应考虑的主要因素
(1)要满足生产过程的温度、压力、液位及流量要求；
(2)阀的泄漏及密封性要求；
(3)阀的工作压差<需用压差；
(4)对提高阀使用寿命和可靠性的考虑；
(5)对阀动作速度、流量特性的考虑；
(6)对阀作用方式和流向的考虑；
(7)对执行机构型式、输出力矩、刚度及弹簧范围的考虑；
(8)对材质及阀经济性的考虑(选型不当价格会相差3~4倍)。
1.2选型的一般原则
在满足过程控制要求的前提下，所选的阀应尽量简单、可靠、价廉、寿命长、维修方便和备件来源及时可靠。要尽力避免单纯追求好的结构、好的材质、多带附件，而忽略了对可靠性、经济性的考虑。从可靠性观点来看，结构越简单，其可靠性就越高；材质选择过高，将造成不必要的价格投入。
1.3选型应提供的工艺参数及系统要求
(1)工艺参数：温度、压力、正常流量时压差及切断时的压差。
(2)流体特性：腐蚀性、粘度、温度变化对流体特性的影响。
(3)系统要求：泄漏量、可调比、动作速度与频率、线性及噪音。
1.4调节阀的分类及选择
调节阀按结构特征大致可分为如下9大类：
(1)直通单座调节阀：该阀应用最广，具有泄漏小、许用压差小、流路复杂、结构简单的特点，故适用于泄漏要求严、工作压差小的干净介质场合，但小规格阀(DN300mm时，通常都有蝶阀来完成。
(8)球阀：“O”形球阀全开时为无阻调节阀，“自洁”性能最佳，适用于特别污浊、含纤维介质的2位切断场合。“V”形球阀具有近似等百分比的调节特性，适用于较污浊、含纤维介质可调比较大的调节场合，球阀价格较贵。
(9)偏心旋转阀：该阀介于蝶阀和球阀之间，“自洁”、调节性能好，亦可切断，故适用于较污浊介质、泄漏要求小的调节场合，但该阀价格较贵。
这9类产品中前6种为直行程调节阀，后3种为角行程调节阀。作为用户，必须弄清其特点。
1.5正确选择的若干问题
1.5.1阀体材料选择
(1)阀体耐压等级、使用温度、耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道要求，并优先选用定型产品。
(2)水蒸气及含水较多的湿气体介质、环境温度低于-20℃时，不宜选用铸铁阀。
1.5.2阀内件材质选择
(1)非腐蚀性介质一般选用1Cr18Ni9Ti或其它不锈钢。
(2)对汽蚀、冲蚀较为严重、介质温度与压差构成的直角坐标中，其温度为300℃，压差为1.5MPa 2点连线以外的区域时，应选用耐磨材料，如钴基合金或表面堆焊史太莱合金等。
(3)对硬密封切断阀，为提高密封面可靠性，应选用耐磨合金。当密封要求十分严密时，应选用软密封，如四氟、橡胶。
1.5.3高低温材料选择
当介质温度<-60℃时选用铜或1Cr18Ni9Ti；温度在450~600℃时选用钛、钼不锈钢；当介质温度>600℃时应选用高温高强度合金(如因可耐尔)。
1.6填料及阀盖型式选择
(1)通常情况下，介质温度400℃时，需选用散热型阀盖和石墨填料。
(4)为增加阀杆密封的可靠性，可选用双层填料结构。
1.7定位器的选择
以下情况应选用定位器：
(1)电动仪表控制气动阀，且为慢速响应系统时。
(2)需要提高薄膜执行机构输出力的场合。
(3)缓慢过程需要提高调节阀响应速度的场合，如温度、液位及分析等参数。
(4)需要克服摩擦力，减小过大的回差造成调节品质差的场合，如低温或采用柔性石墨填料的调节阀。
(5)调节器比例带很宽，但又要求阀小信号有响应时，采用无弹簧执行机构调节的系统。
带定位器适用的阀，通常选用20~100kPa的弹簧，但为了提高输出力，可选用气源压力PS=250kPa。对气开阀，可选用60~180kPa的弹簧，以增加起点执行机构输出力。对气闭阀可选用20~100kPa的弹簧，以增加关闭时执行机构输出力。
2调节阀正确安装的若干问题
2.1安装的一般性要求
(1)调节阀应垂直、正立安装在水平管道上，公称通经Dg≥50的调节阀，其阀前后管道上最好有永久性支架。
(2)调节阀安装位置应方便操作维修，以便人员能进行维修和操作，必要时应设置平台。
(3)调节阀上、下部分应留有足够空间，以便维修时取下执行机构和阀内件及阀的下法兰和堵头。
(4)当调节阀安装在有振动场合时，应考虑防振措施。
(5)未安装阀门定位器的调节阀，膜头上最好安装指示控制信号的小型压力表。
(6)调节阀应先检查校验，并在管道吹扫后安装。
2.2对安全问题的考虑
(1)阀门在操作的各个环节中(即安装、试验、操作和维修)，应首先注意人员和设备的安全性。
(2)阀切断后，阀门中的压力还可保持一段时间，应有降压的安全措施，如安装放空阀或排放阀。
(3)对液体介质，应安装1个能限制流量的放空阀，以防过快打开放空阀时水击所造成的危害。
(4)对蒸汽管线，在接近调节阀的上下2端应保温。
(5)压力波动严重的地方，应安装管线缓冲器。
2.3对调节阀性能的考虑
(1)配管通径尽量与阀通径一致。
(2)调节阀入口直管段长度至少不得小于10倍管道通经。
(3)调节阀出口直管段应有3~5倍管道通经。
(4)调节阀进出口取压点位置为阀前2倍管道通经、阀后3倍管道通径处。
(5)必须按流动方向箭头安装调节阀，避免过大的安装应力。
2.4对手动操作的考虑
(1)阀门安装位置应便于操作，并使操作人员能看到指示器(如液位计)上显示的参数。
(2)应考虑卸下调节阀手轮机构、定位器等附件的侧面空间。
(3)对大口径、高空安装的调节阀，要考虑到维护时操作人员的工作位置。
2.5调节阀信号的配管和配线
(1)调节阀的配管和配线方案应满足调节系统的要求。
(2)调节阀配管宜采用D6×1mm紫铜管；大膜头调节阀和气动阀宜采用D8×1mm紫铜管。
3调节阀主要性能的现场检测
调节阀的性能指标很多，以下项目应进行重点检测和调校。
(1)基本误差：将20~100kPa信号平稳地增大或减小输入气室(或定位器)内，测量各点所对应的行程值，计算出“信号―行程”关系与理论值之间的各点误差，其最大值即为基本误差。试验点应按信号范围的0%、25%、50%、75%、100% 5个点进行，测量仪表基本误差应限于被测试阀门基本误差限的1/4。
(2)回差：实验方法同上。在同一输入信号上测得的正反行程的最大差值即回差。
(3)始终点偏差：实验方法同上。信号上限(始点)处的基本误差即为始点偏差；信号下限(终点)处的基本误差即为终点偏差。
(4)泄漏试验：通常试验介质为常温水，当阀的压差小于350kPa时，实验压力按350kPa做，当阀的工作压差大于350kPa时按允许压差做。实验介质应按规定流向进入阀内，阀出口可直接连通大气或连接出口通大气的低压头测量装置，在确认阀和下游各连接管完全充满介质后，方可测取泄漏量。对主要阀门，还要做强压试验。
(5)对配套定位器的阀，在安装、投运前，均应现场调试。
4调节阀的现场维护
调节阀由于直接与工艺介质接触，其性能直接影响到系统质量和环境污染，所以对调节阀必须进行经常维护和定期检修，尤其对使用条件恶劣和重要场合更应重视维修工作。其重点检查维护部位：
(1)对于使用在高压差和腐蚀性介质场合的调节阀，阀体内壁、隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀，应重点检查耐压、耐腐情况。
(2)固定阀座用的螺纹，内表面易受腐蚀而使阀座松动，应重点检查此部位；对高压差下工作的阀还应检查阀座密封面是否被冲蚀、汽蚀。
(3)阀芯受介质的冲刷、腐蚀最为严重，检修时要认真检查是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差情况下阀芯因汽蚀现象磨损更为严重。
(4)检查膜片、“0”型圈和其它密封垫是否裂化或老化。
(5)应注意聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化、配合面是否被损坏，必要时应更换。
5调节阀常见故障及现场处理
调节阀现场常见问题是关不死、打不开、回差大、泄漏大、振动、振荡等，其处理方法分别为：
(1)阀芯关不死：对气闭阀解决办法是增大气源压力或调松弹簧预紧力(即降低气室外起点压力)。对气开阀的解决方法是增大弹簧预紧力，同时增大起源压力。
(2)推杆动作迟钝或不动作：检验膜片、滚动膜片、垫片是否老化、破裂引起漏气。
(3)回差大：推杆是否弯曲、填料压盖是否压得太紧，尤其是石墨填料、阀芯导向是否有伤。解决办法是换阀杆、换填料、增大导向间隙、换强力执行机构。
(4)阀的全行程不够：松开阀杆连接螺母，将阀杆向外旋或向内伸。使全行程偏差值超过允许值再将螺母并紧。
(5)阀小开度稳定性差：现场首先检查是否流向装反了，或阀选得太大，解决办法是改流开安装、缩小阀芯尺寸。
(6)阀的动作不稳定：定位器故障、输出管线漏气、执行机构刚度太小流体压力变化造成推力不足。解决办法是维修定位器和管线，改用刚度大的执行机构。
(7)泄漏量大：首先检查密封面是否有伤、阀座与阀杆连接螺纹是否松动、阀关闭时压差是否大于执行机构的输出力。解决办法是更换密封面、并紧阀座、更换高输出力的执行机构。
(8)振荡现象：是由于阀处于小开度工作或流向为流闭型所致。解决办法是避免小开度工作，改流开型工作。
6结束语
随着机组容量增大及自动化程度提高，调节阀的重要性越来越重要。一台满意的调节阀，不仅能使自控系统稳定运行，减轻操作人员的劳动强度，而且能有效减少机组运行参数的偏差，提高机组的经济性和电能质量。调节阀在使用中往往存在设计和制造质量问题，但更多的问题涉及到使用及维护。

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