電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討
調(diào)節(jié)閥是世界上現(xiàn)代制造業(yè)里非常重要的流體控制元件——合理、正確的選型將為工業(yè)控制系統(tǒng)提高效率、保證生產(chǎn)安全、節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)現(xiàn)場，調(diào)節(jié)閥直接控制著工藝介質(zhì)，有些介質(zhì)成分比較復(fù)雜，尤其是高溫、高壓、易燃、易爆等特殊情況，若選擇不當(dāng)，往往給生產(chǎn)控制帶來困難，以致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。在此僅以蒸汽系統(tǒng)上調(diào)節(jié)閥應(yīng)用為例，來探討調(diào)節(jié)閥的選型。下面根據(jù)自己的工作經(jīng)驗并結(jié)合相關(guān)資料，對蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥選型過程中應(yīng)該注意的幾個方面予以闡述。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討如何選擇調(diào)節(jié)閥的型式
首先介紹一下調(diào)節(jié)閥的分類，調(diào)節(jié)閥也被稱為調(diào)節(jié)閥。按驅(qū)動方式分可分為自力式和驅(qū)動式調(diào)節(jié)閥。按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分可以分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥。當(dāng)然還有許多種別的分類方法。這些調(diào)節(jié)閥分別有各自的特點和適用場合。如調(diào)節(jié)閥前后壓差較小，要求泄漏量較小，一般可選用單座閥;調(diào)節(jié)低壓差、大流量的氣體，可選用蝶閥;調(diào)節(jié)強(qiáng)腐蝕性流體，可選用隔膜閥;既要求調(diào)節(jié)又要求切斷時，可選用偏心旋轉(zhuǎn)閥;噪音較大時可選用套筒閥。這里由于我們只討論蒸汽系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥選型。所以我們一般選用單閥座套筒型氣動或者電動調(diào)節(jié)閥。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討如何選擇調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)
根據(jù)介質(zhì)的工作壓力、溫度、腐蝕性、氣蝕沖刷是否嚴(yán)重等選材。一般應(yīng)選鑄鋼;使用要求不高時(120?℃、1.6?MPa以下)也可選用鑄鐵;高溫高壓(22~32?MPa)場合應(yīng)選用鍛造合金鋼;不銹鋼可用于腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合適的流量特性
調(diào)節(jié)閥的流量特性是介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移(調(diào)節(jié)閥的相對開度)間的關(guān)系，一般來說改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座的流通截面，便可控制流量。但實際上由于多種因素的影響，如在截流面積變化的同時，還發(fā)生閥前后壓差的變化，而壓差的變化又將引起流量的變化。在閥前后壓差保持不變時，調(diào)節(jié)閥的流量特性稱為理想流量特性;調(diào)節(jié)閥的流量特性有等百分比特性、線性特性、拋物線特性及快開特性四種。下表是這四種的理想流量特性的對照表。就調(diào)節(jié)性能上講，以等百分比特性為，其調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好。我們可以根據(jù)實際使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。但是，蒸汽系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥一般選擇線性和等百分比流量特性。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合理的調(diào)節(jié)閥尺寸
當(dāng)我們選定了調(diào)節(jié)閥的類型和特性之后，就可進(jìn)一步?jīng)Q定它的尺寸。流通能力是確定調(diào)節(jié)閥口徑的重要依據(jù)，從工藝提供數(shù)據(jù)到算出流通能力，直到閥的口徑確定，需經(jīng)以下幾個步驟：
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討計算流量
根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)狀況來計算最大流量Qmax和最小流量Qmin。在計算Cv值時應(yīng)按最大流量來考慮，但是最大流量考慮過多的余量時，使調(diào)節(jié)閥口徑偏大;這不但造成經(jīng)濟(jì)上的浪費，而且更不利的是使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度，可調(diào)比減小，調(diào)節(jié)性能變壞，嚴(yán)重時甚至引起振蕩，因而大大降低了閥的使用壽命。
在選擇最大流量時，應(yīng)根據(jù)對象負(fù)荷的變化及工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力來合理確定。對于調(diào)節(jié)質(zhì)量高的場合，更應(yīng)以現(xiàn)有的工藝條件來選擇最大流量，但也要注意不能片面強(qiáng)調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量，以致當(dāng)負(fù)荷變化以及當(dāng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過技改或擴(kuò)建，當(dāng)生產(chǎn)能力稍有提高，調(diào)節(jié)閥就不能適應(yīng)，即需更換。也就是說，應(yīng)當(dāng)兼顧當(dāng)前與今后在一定的范圍內(nèi)擴(kuò)大生產(chǎn)能力這兩方面的因素，然后合理的確定最大計算流量。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討閥前閥后壓差
要使調(diào)節(jié)閥能起到調(diào)節(jié)作用，就必須在閥前后有一定的壓差，閥上的壓差占整個系統(tǒng)壓差的比值越大，則調(diào)節(jié)流量特性的畸變就越小，調(diào)節(jié)性能就能得到保證，但是閥前后壓差越大，即閥上的壓力損失越大，所消耗的動力越多。因此必須兼顧調(diào)節(jié)性能和動力消耗，合理地計算壓差。調(diào)節(jié)閥的前后壓差ΔP主要是由其閥前壓力P1減去閥后壓力P2得到的。
這里必須注意，在確定計算壓差時，要盡量避免氣蝕和噪音。減小和防止氣蝕，可以從以下幾個方面考慮：
從壓差來看，避免氣蝕的最根本方法，是使調(diào)節(jié)閥的使用壓差ΔP低于不產(chǎn)生氣蝕的最大壓差ΔPC。但要做到這一點比較困難。一般來說，當(dāng)閥上壓差ΔP<1.5MPa時，即使產(chǎn)生氣蝕，但對材質(zhì)的損壞并不嚴(yán)重，不需要采取什么措施。如果ΔP較高，就要設(shè)法解決氣蝕問題。如：增長節(jié)流通道(把閥芯加長、閥座加厚);在閥座密封面上部增設(shè)阻力;減小壓力恢復(fù)程度;削弱氣蝕;也可在閥前、后加裝限流孔板吸收一部分壓降。
從材料來看，一般來說材料硬度越大強(qiáng)抗氣蝕能力越強(qiáng)，由于氣蝕往往發(fā)生在金屬表面，可在閥芯、閥座、閥桿等處噴鍍或堆焊一層硬質(zhì)金屬，這種方法叫表面硬化處理。采用的材料目前有司太萊合金、硬質(zhì)工具鋼、碳化鎢等，其中以Stelite NO12應(yīng)用最為廣泛。經(jīng)表面硬化處理后，以奧氏體不銹鋼(SUS304、1Cr18Ni9Ti)為例，可提高耐氣蝕10倍以上。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討流通能力Cv值的計算：
流通能力Cv是選擇調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)之一，飽和蒸汽的Cv值按下式計算:
⑴ 低于臨界流速，當(dāng) ΔP<0.81(P1/2)
Cv=Qmax/2.1√(Δp(p1+p2))
⑵ 臨界流速，當(dāng)ΔP>=0.81(P1/2)
Cv=Qmax/1.633(P1)
目前調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)廠家都提供計算Cv值的軟件，這里我就不再詳述具體計算過程。根據(jù)計算出的流通能力Cv值大小查調(diào)節(jié)閥廠家的對照表表，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討調(diào)節(jié)閥開度驗算：
一般要求最大計算流量時的開度在85%左右，最小計算流量時的開度不小于10%。如果最大開度過大，調(diào)節(jié)閥會產(chǎn)生過大振動和噪音，調(diào)節(jié)精度不準(zhǔn)確。最小開度，希望不小于10%，否則，閥芯閥座受流體沖蝕嚴(yán)重特性變壞，甚至失靈。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討性能
| 流量特性 | 直線、等百分比、快開 | ||
| 可調(diào)范圍 | 50:1 (CV<6.3 30:1) | ||
| 額定CV值 | 等百分比CV1.6~630 ，直線CV1.8~690 | ||
| 允許泄漏量 | 硬密封:IV級（0.01% 閥額定容量） 軟密封:VI級（氣泡級） 泄漏量標(biāo)準(zhǔn):GB/T 4213 | ||
| 性能指標(biāo) | 氣動 | 電動 | |
| 基本誤差% | ±1.5 | ±1.0 | |
| 回差% | ≤1.5 | ≤1.0 | |
| 死區(qū)% | ≤0.6 | ≤1.0 | |
| 始終點偏差% | ±2.5 | ±2.5 | |
| 額定行程偏差% | ≤2.5 | ≤2.5 | |
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選用參數(shù)表
| 閥座直徑（mm） | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | |
| 額定流量系數(shù)Cv | 等百分比 | 1.6 | 2.5 | 4.0 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 40 | 63 | 100 | 160 | 250 | 400 | 630 |
| 直線 | 1.8 | 2.8 | 4.4 | 6.9 | 11 | 17.6 | 27.5 | 44 | 69 | 110 | 176 | 275 | 440 | 690 | |
| 公稱通徑 | 行程 | 可選流量系數(shù)Cv（★標(biāo)準(zhǔn)型 ●推薦 ○定制） | |||||||||||||
| DN20 | 16mm | ● | ● | ● | ★ | ||||||||||
| DN25 | ● | ● | ● | ● | ★ | ||||||||||
| DN32 | 25 mm | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ★ | ||||||||
| DN40 | ○ | ○ | ○ | ○ | ● | ★ | |||||||||
| DN50 | ○ | ○ | ○ | ● | ● | ★ | |||||||||
| DN65 | 40mm | ○ | ○ | ○ | ★ | ||||||||||
| DN80 | ○ | ○ | ○ | ● | ★ | ||||||||||
| DN100 | ○ | ○ | ○ | ● | ● | ★ | |||||||||
| DN125 | 60mm | ○ | ○ | ○ | ★ | ||||||||||
| DN150 | ○ | ○ | ● | ★ | |||||||||||
| DN200 | ○ | ○ | ● | ● | ★ | ||||||||||
| 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) | 金屬密封最大允許壓差（MPa） | ||||||||||||||
| 型號 | 推力（N） | ||||||||||||||
| 3810L-08 | 800 | 6.4 | 5.5 | 3.5 | 2.38 | ||||||||||
| 3810L-20 | 2000 | 6.4 | 6.4 | 6.4 | 4.77 | 3.05 | 1.86 | 1.19 | 0.76 | ||||||
| 3810L-30 | 3000 | 2.79 | 1.79 | 1.14 | |||||||||||
| 3810L-50 | 5000 | 4.66 | 2.98 | 1.91 | 1.13 | 0.6 | 0.47 | ||||||||
| 3810L-65 | 6500 | 1.35 | 0.8 | 0.57 | 0.39 | 0.26 | 0.16 | ||||||||
| 3810L-99 | 10000 | 0.61 | 0.42 | 0.20 | |||||||||||
| 3810L-160 | 16000 | 0.97 | 0.67 | 0.35 | |||||||||||
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇足夠推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討如何選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)
一般應(yīng)優(yōu)先選用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能滿足上述兩項要求時，應(yīng)選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)口徑大或壓差高時，可選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移和推力也越大，可按實際關(guān)斷壓力需求進(jìn)行選擇。
如何選擇電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)
選擇一臺合適的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格時必須考慮的主要因素就是力矩大小。大部分閥門廠商會將力矩參數(shù)提供給客戶。這樣就可以使用閥門廠商提供的配套數(shù)據(jù)表或選型軟件進(jìn)行選型。有時還需考慮閥門操作的速度和頻率。部分小規(guī)格的直流電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型還需要根據(jù)現(xiàn)場工況確定選擇哪種控制種類。主要的有開關(guān)控制和連續(xù)控制兩種，通常調(diào)節(jié)用途都需要連續(xù)控制類型。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討選擇合適的輔助裝置
調(diào)節(jié)閥的輔助裝置有：
閥門定位器：包括電氣閥門定位器和氣動閥門定位器，用于改善調(diào)節(jié)閥工作特性，實現(xiàn)正確定位。通常用于摩擦力大，需要精確定位的場合。
電磁閥：實現(xiàn)氣路的自動切換。
手輪機(jī)構(gòu)：系統(tǒng)故障時，可切換進(jìn)行手動操作。
空氣過濾減壓閥：作為氣源過濾、減壓之用。
密封填料的選擇
此外還需考慮調(diào)節(jié)閥的外泄問題，注意密封填料的選擇。四氟填料，因為工作溫度在 -40~235℃范圍內(nèi)。當(dāng)溫度變化較大時，其密封性能變會明顯下降，老化快，壽命短，柔性石墨填料可克服這些缺點，使用壽命長。但石墨填料的回差大，最初使用時會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。對這方面必須有所考慮。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討閥門噪聲的預(yù)測
調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠家一般都有自己的噪聲預(yù)測方法，通常都是按照IEC 60534-8標(biāo)準(zhǔn)為計算依據(jù)，選型時必須考慮到環(huán)境對噪聲的限制，通常要求必須小于85?dB。
與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點：電動調(diào)節(jié)閥節(jié)能，環(huán)保，安裝快捷方便。閥門按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。電動調(diào)節(jié)閥門安裝要點有哪些？正確的安裝方法，可以提升閥門工作效率，降低閥門磨損，以下4點是電動調(diào)節(jié)閥門安裝要點介紹，供您學(xué)習(xí)參考。
1）安裝位置、高度、進(jìn)出口方向必須符合設(shè)計要求，連接應(yīng)牢固緊密。
2）安裝在保溫管道上的各類手動閥門，手柄均不得向下。
3）電動調(diào)節(jié)閥安裝前必須進(jìn)行外觀檢查，閥門的銘牌應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通用閥門標(biāo)志》GB 12220的規(guī)定。對于工作壓力大于1.0 MPa 及在主干管上起到 切斷作用的閥門，電動調(diào)節(jié)閥安裝前應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性能試驗，合格后方準(zhǔn)使用。
4）強(qiáng)度試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，持續(xù)時間不少于5min，閥門殼體、填料應(yīng)無滲漏為合格。電動調(diào)節(jié)閥嚴(yán)密性試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.1倍；試驗壓力在試驗持續(xù)的時間應(yīng)符合GB 50243標(biāo)準(zhǔn)要求，以閥瓣密封面無滲漏為合格。調(diào)節(jié)閥通過改變閥芯和閥座之間的截面積大小來控制管道內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討
1、電動調(diào)節(jié)閥在安裝之前首先要核對閥門標(biāo)識，確保調(diào)節(jié)閥參數(shù)與設(shè)計要求相符。
2、在安裝之前對電動執(zhí)行器進(jìn)行基本誤差、全行程偏差、回差、死區(qū)等性能調(diào)試，在要求極小泄漏量場合使用的調(diào)節(jié)閥還應(yīng)進(jìn)行泄漏量測試。
3、清除管道內(nèi)部污物、焊渣等雜質(zhì)才能安裝電動調(diào)節(jié)閥；安裝后應(yīng)全開閥門，在對裝管路、調(diào)節(jié)閥進(jìn)行清洗及試驗各連接處密封性能后調(diào)節(jié)閥才能投入使用。
4、電動調(diào)節(jié)閥最好是正立垂直安裝在水平管道上，特殊要求時也可以任意安裝(電動調(diào)節(jié)閥倒置除外)。
5、電動調(diào)節(jié)閥在安裝時應(yīng)避免給閥帶來壓力，當(dāng)調(diào)節(jié)閥安裝在管道較長位置時應(yīng)安裝支承架。
6、如調(diào)節(jié)閥安裝位置離地較高應(yīng)盡量設(shè)置檢修平臺，便于人工檢修和操作調(diào)節(jié)閥手輪。
7、電動調(diào)節(jié)閥最好工作在溫度-25～60℃、相對濕度≤95%環(huán)境中。調(diào)節(jié)閥在使用中應(yīng)注意防塵，灰塵會加速閥桿與填料的磨損；安裝在露天場合的電動調(diào)節(jié)閥應(yīng)加裝保護(hù)罩，不能日曬雨淋，避免水進(jìn)入電動執(zhí)行器。
8、打開電動執(zhí)行器外罩即可進(jìn)行外部接線，應(yīng)按照電氣設(shè)備施工要求進(jìn)行施工。在電動調(diào)節(jié)閥開始工作前或電動執(zhí)行器外殼打開時應(yīng)切斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)主電源，避免安全事故發(fā)生。
9、在安裝過程中應(yīng)將電動調(diào)節(jié)閥從管道上拆除后才能對管道及法蘭進(jìn)行電焊，避免電焊損壞電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部電子電路。
10、在電氣線路連接后檢查執(zhí)行器限位開關(guān)是否正常工作。首先手動調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)到行程中部，安裝好執(zhí)行器外殼后分別向電動執(zhí)行器發(fā)出短促關(guān)閥和開閥控制信號，并觀察推桿和閥桿運動方向，確保限位開關(guān)動作時閥門動作不超過閥行程。
11、在進(jìn)行電動調(diào)節(jié)閥手輪操作時，應(yīng)先切電動斷執(zhí)行器電源。
電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選型探討結(jié)束語
調(diào)節(jié)閥選型實際中還會面臨許多其他問題。這里僅僅以蒸汽系統(tǒng)作為例子粗淺介紹了調(diào)節(jié)閥的基本選型步驟和方法。實踐證明調(diào)節(jié)閥選型不僅僅是計算出Cv值后對照表格選擇閥體口徑這么簡單，而是需要結(jié)合實際應(yīng)用場合多方面考慮。
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