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煤氣化工藝氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選用方法

時(shí)間:2023-04-25點(diǎn)擊:1100

   

煤氣化是一個(gè)利用煤加壓氣化工藝生產(chǎn)煤氣,整個(gè)工藝自動(dòng)化水平較高,在過程控制中,執(zhí)行器的控制品質(zhì)與生產(chǎn)工況的穩(wěn)定有著密切的聯(lián)系,所以對(duì)執(zhí)行器的選擇顯得格外重要,對(duì)于安全防爆要求比較高的化工企業(yè),絕大多數(shù)執(zhí)行器采用的是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。


氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇一般要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:

1、根據(jù)工藝條件,選擇合適的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和類型。

2、根據(jù)工藝對(duì)象,選擇合適的流量特性。

3、根據(jù)工藝參數(shù),計(jì)算流量系數(shù),選擇閥的口徑。

4、根據(jù)工藝要求,選擇材料和輔助裝置。


氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和類型

     

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩部分組成的,氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是接收輸入的氣源信號(hào),產(chǎn)生相應(yīng)的推力,使推桿發(fā)生位移,推動(dòng)閥門動(dòng)作;而閥是指與管路聯(lián)接的閥體組件部分,它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿推力,改變閥桿位移,從而改變閥門開度,最終控制流體流量的變化。

     

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥按其行程可分為直行程和角行程兩種,按其結(jié)構(gòu)類型分直通單座閥、直通雙座閥、高壓閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等。其中直通閥比較常見,單座閥泄漏量較小,但閥前后壓差不能太大,而雙座閥正好與之相反。高壓閥適合于高靜壓和高壓差的介質(zhì)測量,但在高壓差情況下,流體對(duì)材料沖刷和氣蝕嚴(yán)重,一般要考慮閥芯和閥座的材質(zhì),以提高其使用壽命。在高壓差、高黏度、含懸浮物和顆粒狀物質(zhì)流體的控制中可選用角形閥。隔膜閥更適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制。蝶閥適用于大流量、低壓差的氣體介質(zhì)。套筒閥采用平衡型閥芯結(jié)構(gòu),具有低噪聲的特點(diǎn),是應(yīng)用較為廣泛的閥之一。

     

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有氣開與氣關(guān)兩種類型。確定調(diào)節(jié)閥開關(guān)方式的原則是:當(dāng)信號(hào)壓力中斷時(shí),應(yīng)保證工藝設(shè)備和生產(chǎn)的安全。如果閥門在信號(hào)中斷后處于打開位置,流體不中斷最安全,則選用氣關(guān)閥;如果閥門在信號(hào)壓力中斷后處于關(guān)閉位置,流體不通過最安全,則選用氣開閥。如加熱爐的燃料氣或燃料油管路上的調(diào)節(jié)閥,應(yīng)選用氣開閥,當(dāng)信號(hào)中斷后,閥自動(dòng)關(guān)閉,燃料被切斷,以免爐溫過高而發(fā)生事故;鍋爐進(jìn)水管路上的調(diào)節(jié)閥,應(yīng)選用氣關(guān)閥,當(dāng)信號(hào)中斷后,閥自動(dòng)打開,仍然向鍋爐內(nèi)送水,可以避免鍋爐燒干。

  

煤氣化工藝氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性

     

煤氣化工藝氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥的相對(duì)流量Q與閥芯相對(duì)行程己(閥門的相對(duì)開度)之間的函數(shù)關(guān)系:Q=f(L)。

當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差△P保持不變時(shí),閥的流量特性稱為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比(對(duì)數(shù))、拋物線和快開等4種類型。   

在生產(chǎn)中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。拋物線特性介于直線和等百之間,一般用等百特性來代替??扉_特性主要用于二位式控制。     

在一般情況下,閥兩端壓差不可能永遠(yuǎn)保持不變,這時(shí)閥的固有流量特性就會(huì)發(fā)生畸變,閥在實(shí)際工作條件下的特性稱之為工作流量特性。這時(shí)在確定流量特性時(shí)要引入一個(gè)稱為閥阻比的系數(shù)S。


S=△P/∑△P

∑△P為系統(tǒng)總壓差,是閥、全部工藝設(shè)備和管路系統(tǒng)上的各壓差之和。


從以下3個(gè)方面內(nèi)容對(duì)閥的工作流量特性進(jìn)行分析:


1、從控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量方面分析    

對(duì)于一個(gè)簡單的控制系統(tǒng),它是由控制對(duì)象、變送器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥幾個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的,系統(tǒng)的總放大系數(shù)K=K1K2K3K4K5   

K1~K5分別表示變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥、控制對(duì)象的放大系數(shù)。在負(fù)荷變動(dòng)的情況下,要使控制系統(tǒng)能保持預(yù)定的控制指標(biāo),希望總放大系數(shù)在控制系統(tǒng)的整個(gè)操作范圍內(nèi)保持不變。一般來說,在一個(gè)確定的系統(tǒng)里,K1~K3的系數(shù)是固定不變的,只有對(duì)象的放大系數(shù)X5隨負(fù)荷的變化而變化,為此選擇適當(dāng)?shù)牧髁刻匦詠碡SI、償對(duì)象特性的變化,保證K4K5的乘積是個(gè)常數(shù)就保證了系統(tǒng)的總放大系數(shù)K是個(gè)穩(wěn)定值。

2、從工藝配管情況分析     

調(diào)節(jié)閥總是與管道、設(shè)備連在一起使用的,管道阻力的存在必然會(huì)使閥的工作特性與固有特性不同。所以,應(yīng)根據(jù)對(duì)象的特性,選擇合適的工作特性,再根據(jù)配管情況選擇相應(yīng)閥的固有流量特性。

3、從負(fù)荷變化情況分析     

直線特性調(diào)節(jié)閥在小開度時(shí)流量相對(duì)變化量大,過于靈敏,容易引起振蕩,閥芯閥座易損壞,故在S值小、負(fù)荷變化幅度大的場合不宜采用。等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門行程增大而增大,流量相對(duì)變化量恒定不變。

  

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的口徑計(jì)算

     

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥口徑的確定是在計(jì)算閥流量系數(shù)CV的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。流量系數(shù)的定義是指在閥門全開條件下,閥兩端壓差△P為100 kPa,流體密度ρ為1g/cm3時(shí),通過閥的流體體積流量為Q(m3/h),


其節(jié)流公式為:CV=mC。

     

C是一個(gè)比例系數(shù),它與流量系數(shù)的關(guān)系是m倍,當(dāng)流量特性為直線型時(shí)m=1.63,當(dāng)流量特性為等百分比型時(shí)m=1.97。

     

CV=mC是當(dāng)測量介質(zhì)為液體時(shí)的計(jì)算方法,當(dāng)測量介質(zhì)為氣體時(shí)應(yīng)考慮溫度和壓力對(duì)介質(zhì)體積的影響,其C值的計(jì)算分兩種情況:

     

當(dāng)閥前后壓差△P小于0.5倍的閥前壓力P1,即△P<0.5P1時(shí),另外,當(dāng)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí),計(jì)算C值要考慮蒸汽的過熱度。

     

確定完CV值以后,要對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行驗(yàn)算,要求最大流量時(shí)閥開度不大于90%,最小流量時(shí)開度不小于10%。在正常工況下,閥門開度應(yīng)在15%~85%之間。最后根據(jù)CV值確定調(diào)節(jié)閥口徑。