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調節閥利用中技術題目的探討

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:772时间:2019-11-30

1 序言

隨著科技進步,在生產過程主動化中,用來控製流體流量的調節閥已遍及各個行業。對於熱力、化工過程控製係統,作為終究控製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、優化控製、維護及檢驗本錢控製等方麵都起著舉足輕重的感化。由於調節閥是通過改變節流方式來控製流量的,所以它既是一種有效的調節手段,同時又是一個會產生節流能耗的部件 。以化工廠為例,隨著裝配高負荷運行,調節閥的腐蝕、衝洗、磨損、振動 、內漏等題目不斷發生 ,從而導致調節閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進而引發工藝係統和裝配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治理中尤其首要和緊迫。對此,如何選擇和安裝好調節閥,使調節閥在一個高水平狀況下運行將是一個很關鍵的題目。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,首要有流體的成份、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,還必須充分把握和確定調節閥本身的結構、形式、材料等方麵的特點,而技術方麵首要考慮流量特性、壓降、閃蒸、氣蝕、噪音等題目。

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係,[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。

選擇的整體原則是調節閥的流量特性應與調節對象特性及調節器特性相反,如許可使調節係統的綜合特性接近於線性。選擇通常在工藝係統要求下進行 ,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係即單位位移變化所引發的流量變化是常數。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 工藝係統首要參數的變化呈線性;③ 係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發的相對流量變化與此點的相對流量成正比關係。即調節閥的放大係數是變化的,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 管道係統壓力損失大;④ 工藝係統負荷大幅度波動;⑤ 調節閥經常在小開度下運行。

除了以上兩種常用的流量特性以外,[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 調節閥壓降的係統考慮

調節閥作為過程控製係統中的終端部件,是最常用的一種履行器 。按過程控製係統的要求,調節閥應具有在低能量消耗的狀況下工作,且能充分與係統匹配的工作特性。但是在調節閥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。在要得到同樣的流量Qmax的情況下,選擇一隻較小口徑的調節閥,固然其他阻力不變而總的阻力必然比較大,形成大的係統總壓降。假若物流的推動力是由泵產生,就意味著必須選功率大一些的泵和電機,如許必然帶來大的能耗。

當管道係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係列的動態變化 ,作為管道流體控製首要部件的調節閥所引發的流體壓降是一個很首要而又輕易被忽略的身分,我們在分析與調節閥有關的係統題目時,不僅要考慮到調節閥本身的題目,而且也要考慮到調節閥的壓降對係統動態平衡的影響。

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是該流體係統的流量—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況。在該係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杆位置的變化而變化的。

下麵就調節閥在係統中的最大壓降和最小壓降作進一步的探討。

圖4為一個簡單而典型的調節閥流量控製係統。在該係統中,流量(包括最大流量和最小流量)和泵出口壓力和罐體進口壓力的關係特性如圖5中的(1) 、(2)所示。

由圖6可以看出調節閥許可的最大壓降和最小壓降在全部係統壓力變化分布中的位置和關聯身分。相對而言 ,當流量最大時 ,調節閥的壓降最小;流量最小時,調節閥的壓降最大。另外 ,必須重視:[2]為了使調節閥能夠工作在一個正常的狀況,切記不要使調節閥的最小壓差為零![3]關於調節閥的壓差題目,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係統中,對應額定流量時調節閥的壓降應當為係統動態壓降的30%擺布或者為15PSI;

② 在離心壓縮機的吸進口或者排出口假如安裝有調節閥,則調節閥在正常工作條件下的壓降應為抽吸時盡對壓力的5%或者為該係統動態壓降的50%擺布;

③ 對於利用工藝罐體之間靜壓差來驅動介質活動的管線係統,其調節閥在正常工作條件下的壓降應為低端罐體壓力的10%或者為該係統動態壓降的50%擺布;

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係統設計盡對壓力的10%或者為5PSI。


4 調節閥的閃蒸和氣蝕<1頁

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