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煤氣化工藝氣動調節閥的選用方法

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煤氣化是一個利用煤加壓氣化工藝生產煤氣,整個工藝自動化水平較高,在過程控製中,執行器的控製品質與生產工況的穩定有著密切的聯係,所以對執行器的選擇顯得格外重要,對於安全防爆要求比較高的化工企業,絕大多數執行器采用的是氣動調節閥。

氣動調節閥的選擇一般要從以下幾個方麵進行考慮:

1、根據工藝條件,選擇合適的調節閥結構和類型。

2、根據工藝對象,選擇合適的流量特性。

3、根據工藝參數,計算流量係數,選擇閥的口徑。

4、根據工藝要求,選擇材料和輔助裝置。

氣動調節閥的結構和類型

氣動調節閥是由氣動執行機構和閥兩部分組成的,氣動執行機構是接收輸入的氣源信號,產生相應的推力,使推杆發生位移,推動閥門動作;而閥是指與管路聯接的閥體組件部分,它接受執行機構的推杆推力,改變閥杆位移,從而改變閥門開度,最終控製流體流量的變化。

氣動調節閥按其行程可分為直行程和角行程兩種,按其結構類型分直通單座閥、直通雙座閥、高壓閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉閥等。其中直通閥比較常見,單座閥泄漏量較小,但閥前後壓差不能太大,而雙座閥正好與之相反。高壓閥適合於高靜壓和高壓差的介質測量,但在高壓差情況下,流體對材料衝刷和氣蝕嚴重,一般要考慮閥芯和閥座的材質,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流體的控製中可選用角形閥。隔膜閥更適用於強酸、強堿等強腐蝕性介質的控製。蝶閥適用於大流量、低壓差的氣體介質。套筒閥采用平衡型閥芯結構,具有低噪聲的特點,是應用較為廣泛的閥之一。

氣動調節閥有氣開與氣關兩種類型。確定調節閥開關方式的原則是:當信號壓力中斷時,應保證工藝設備和生產的安全。如果閥門在信號中斷後處於打開位置,流體不中斷最安全,則選用氣關閥;如果閥門在信號壓力中斷後處於關閉位置,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節閥,應選用氣開閥,當信號中斷後,閥自動關閉,燃料被切斷,以免爐溫過高而發生事故;鍋爐進水管路上的調節閥,應選用氣關閥,當信號中斷後,閥自動打開,仍然向鍋爐內送水,可以避免鍋爐燒幹。

煤氣化工藝氣動調節閥流量特性

煤氣化工藝氣動調節閥的流量特性是指介質流過閥的相對流量Q與閥芯相對行程己(閥門的相對開度)之間的函數關係:Q=f(L)。

當調節閥兩端壓差△P保持不變時,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(對數)、拋物線和快開等4種類型。

在生產中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。拋物線特性介於直線和等百之間,一般用等百特性來代替。快開特性主要用於二位式控製。

在一般情況下,閥兩端壓差不可能永遠保持不變,這時閥的固有流量特性就會發生畸變,閥在實際工作條件下的特性稱之為工作流量特性。這時在確定流量特性時要引入一個稱為閥阻比的係數S。

S=△P/∑△P

∑△P為係統總壓差,是閥、全部工藝設備和管路係統上的各壓差之和。

從以下3個方麵內容對閥的工作流量特性進行分析:

1、從控製係統的控製質量方麵分析

對於一個簡單的控製係統,它是由控製對象、變送器、調節器和調節閥幾個基本環節組成的,係統的總放大係數K=K1K2K3K4K5

K1~K5分別表示變送器、調節器、執行機構、閥、控製對象的放大係數。在負荷變動的情況下,要使控製係統能保持預定的控製指標,希望總放大係數在控製係統的整個操作範圍內保持不變。一般來說,在一個確定的係統裏,K1~K3的係數是固定不變的,隻有對象的放大係數X5隨負荷的變化而變化,為此選擇適當的流量特性來豐I、償對象特性的變化,保證K4K5的乘積是個常數就保證了係統的總放大係數K是個穩定值。

2、從工藝配管情況分析

調節閥總是與管道、設備連在一起使用的,管道阻力的存在必然會使閥的工作特性與固有特性不同。所以,應根據對象的特性,選擇合適的工作特性,再根據配管情況選擇相應閥的固有流量特性。

3、從負荷變化情況分析

直線特性調節閥在小開度時流量相對變化量大,過於靈敏,容易引起振蕩,閥芯閥座易損壞,故在S值小、負荷變化幅度大的場合不宜采用。等百分比閥的放大係數隨閥門行程增大而增大,流量相對變化量恒定不變。

氣動調節閥的口徑計算

氣動調節閥口徑的確定是在計算閥流量係數CV的基礎上進行的。流量係數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,通過閥的流體體積流量為Q(m3/h),其節流公式為:CV=mC。

C是一個比例係數,它與流量係數的關係是m倍,當流量特性為直線型時m=1.63,當流量特性為等百分比型時m=1.97。

CV=mC是當測量介質為液體時的計算方法,當測量介質為氣體時應考慮溫度和壓力對介質體積的影響,其C值的計算分兩種情況:

當閥前後壓差△P小於0.5倍的閥前壓力P1,即△P<0.5P1時,另外,當介質為過熱蒸汽時,計算C值要考慮蒸汽的過熱度。

確定完CV值以後,要對氣動調節閥的開度進行驗算,要求最大流量時閥開度不大於90%,最小流量時開度不小於10%。在正常工況下,閥門開度應在15%~85%之間。最後根據CV值確定調節閥口徑。


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致力於研發經營各類氣(電)動調節閥、球閥、蝶閥、自力式壓力調節閥等,產品廣泛用於石油、化工、鋼鐵、冶金、電力、輕工、環保、醫藥、食品、印刷等行業的自控係統中

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