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控制閥選型參考資料
2013-10-18 9:49:58

調節閥的節流原理和流通能力

   當流體經過調節閥時,由于閥芯、閥座間流通面積的局部縮小,形成局部阻力,使流體在此處產生能量損失,這個損失的大小通常用閥前后的壓差來表示。

當調節閥口徑一定,即調節閥接管截面積A一定,且P1-P2不變時,阻力系數ζ減小,流量Q則增大,反之ζ增大則Q減小,所以調節閥的工作原理就是由輸入信號的大小、改變閥芯的行程,從而改變流通面積達到調節流量的目的。

C稱為流通能力,與閥芯、閥座的結構、閥前后的壓差、流體性質等因素有關。必須在規定了—定的條件后,再描述調節閥的流通能力。

   我國所用流通能力C的定義為:在調節閥全開,閥前后壓差為1kgf/cm2,介質重度為1gf/cm3時,流經調節閥的流量數。 

   例如:一個C值為32的調節閥就是表示當閥全開,閥前后壓差為1kgf/cm2時,每小時能通過的水量為32m3。

一、    由工藝或用戶提供相關資料:

1、被控制流體的種類:(3種)液體、氣體和蒸汽

對于液體應考慮黏度的修正,當液體粘度過高時,其雷諾數下降,改變了流體的流動狀態,在計算控制閥流通能力時,必須考慮粘度校正系數。

對于氣體,應該考慮其可壓縮性。

對于蒸汽,要考慮飽和蒸汽和過熱蒸汽。

2、 流體的溫度、壓力

根據工藝介質的最大工作壓力來選定控制閥的公稱壓力時,必須對照工藝溫度條件綜合選擇,因為公稱壓力是在一定基準溫度下,依據強度確定的,其允許最大工作壓力必須低于公稱壓力。

例如:對于碳鋼閥門,當公稱壓力PN1.6MPa,介質溫度在200℃時,最大耐壓力為1.6 MPa;當250℃時,最大耐壓力為1.5 MPa;當400℃時,最大耐壓力為0.7 MPa。

對于壓力調節系統,還要考慮其閥前取壓、閥后取壓和閥前后壓差,在進一步來選擇閥的形式。

3、 流體的粘度、密度和腐蝕性

根據流體的粘度、密度和腐蝕性來選擇不同形式的閥門以便滿足工藝的要求。對于高粘度、含纖維介質常用O型和V型球閥;對于腐蝕性強的易結晶的流體常用閥體分離型的閥體。

4、 最大流量和最小流量

根據流量方程式可知,流量大,流通能力也大,其閥門口徑也大,相應的價格也高。選擇的流通能力過大,使控制閥經常工作在小開度狀態,嚴重時會沖刷閥芯;流通能力過小,達不到工藝設計能力。因此,在決定最大流量時,在很大程度上決定于設計人員的經驗。一般情況下,取穩態的最大流量的1.15~1.5倍作為計算最大流量。

5、 安全方面的考慮

由于停電、儀表和閥門的故障及工藝操作異常因素,需要緊急停車,為此,需要把閥門放在安全位置,即事故關閥,事故開閥。

6、 噪音水平

由于閥門元件機械振動、閥的空化和閃蒸等因素引起噪音。通過計算,確定閥的噪音水平是否低于“工業企業噪聲衛生標準”的規定。

7、 兩相流

出現兩相流時,通常在計算控制閥的流通能力時,要分別計算每相的量,然后把所得的流通能力相加,最后得到總的流通能力。

8、 進出口管道尺寸

流體流過控制閥后,壓力總是小于節流前壓力,所以,閥的直徑總是小于管道直徑(切斷閥除外)。

二、 控制閥選擇原則:

1.  選擇控制閥體的結構形式(角型、雙座、蝶閥等):

 在滿足使用要求的前提下,適合的控制閥可能有幾種,應綜合經濟效益來考慮:

①、 使用壽命;

②、 結構簡單,維護方便;

③、 產品價格合適。

2、選擇控制閥體的材料(鑄鋼、不銹鋼或襯里)

   選擇材料時,主要考慮材料強度、硬度、耐腐蝕和耐高溫、低溫的特性。首先應滿足按期安全可靠,還要考慮使用性能、使用壽命和經濟性。對寒冷地區和蒸汽介質盡量不用鑄鐵閥體。

3、選擇控制閥與工藝管道連接形式(法蘭、螺紋、壓力等級)

4、 選擇控制閥芯(直線、等百分比、快開)及其材料(304、316、17-PH或合金)

1)定量地選擇控制閥芯的形式有很多困難。在設計中,通常按照國內外工程公司設計經驗來確定。通常,對液體調節系統采用線性流量特性;對于溫度、壓力、流量調節系統采用等百分比流量特性;需要快速切斷系統則用盤型閥芯,即快開特性。

2)閥芯材料選擇,根據需要來決定。

5、 流量動作(流開、流閉)

一般控制閥對流向的要求可分為三種情況:

① 對流向沒有要求,如:球閥、普通蝶閥;

② 規定了某一定向,一般不得改變,如:三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡空的套筒閥;

③ 根據工藝條件,有流向的選擇問題,這類閥主要為單向閥、單密封控制閥,如:單座閥、角型閥、高壓閥、無平衡空的單密封套筒閥等。

具體選擇如下:

① 高壓閥,dg≤20時,選流閉型;dg>20時,因穩定性問題,根據具體情況來確定;

② 角型閥,對于高黏度、懸浮液、含固體顆粒的介質,要求自潔性好,選流閉型;僅為角型時,可選流開型;

③ 單座閥,通常選流開型;

④ 小流量閥,通常選流開型,當沖刷嚴重時,可選流閉型;

⑤ 單密封套筒閥,通常選流開型;有自潔要求,可選流閉型;

⑥ 對兩位型控制閥選用流閉型。

6、所需執行器

從可靠性和防爆性考慮,通常選用氣動執行器。有正、反作用薄膜執行機構、活塞執行機構和長行程執行機構;

當缺乏壓縮空氣時,可選用電動執行器。有角行程和直行程電動執行機構。

7、 儀表空氣有或無(如果無儀表空氣采用電動執行器)

8、 填料結構、材質(TFE、石棉、石墨)

一般選單層結構,對毒性較大的流體或溫度高于200℃的場合,選雙層填料結構;

一般選V型聚四氟乙烯填料(T<200℃),它磨擦系數小,密封性好和耐腐好,但耐溫差,壽命較短。高溫情況下,應選用柔性石墨填料(P<10MPa、T=-196~+600℃)。

9、 所需附件(定位器、手輪、電磁閥、行程開關、閥門定位器)

手輪選配原則:

l 未設置旁路的控制閥,一般應選配手輪機構;

l 控制閥的使用過程中,要求開度限制在某一個范圍之內,可選手輪機構來限制閥的開度;

l 在某些調節系統中,如低壓、常溫、無腐蝕、無黏結干凈介質、大口徑及貴重金屬管道等,可使用手輪機構來代替旁路閥。

l 電-氣轉換器可以把電動變送器來的電信號變為氣信號,送到氣動控制器或氣動顯示儀表;也可把電動控制器的輸出信號變為氣信號去驅動氣動控制閥,此時常用電氣閥門定位器,它具有電-氣轉換器和氣動閥門定位器兩種作用。

l 閥門定位器作用:

① 改善調節閥的靜態特性,提高閥門位置的線性度;

② 改善調節閥的動態特性,減少調節信號的傳遞滯后;

③ 改變調節閥的流量特性;

④ 改變調節閥對信號壓力的響應范圍,實現分程控制;

⑤ 使閥門動作反向。

10、儀表信號(0.02~0.1MPa,4~20mADC)

11、調節閥泄漏量

 閥泄漏量是指在規定的溫度、壓力條件下,試驗流體通過處于關閉狀態的控制閥流量。一般情況下,閥泄漏量不影響調節品質。但對控制聚合釜、真空系統和易揮發的分子氣體、事故放空等工況,則要求閥泄漏量很小或嚴密切斷。

  閥泄漏量試驗:

l 試驗介質:10~50℃的清潔氣體(空氣或氮氣)或液體(水或煤油)

l 試驗壓力:

程序A:P=0.35MPa 當閥允許壓差小于0.35MPa時用規定;

   程序B:應為閥的最大工作壓差。

l 試驗信號壓力:以確保閥處于關閉狀態。

12、 選擇調節閥氣開氣閉原則:

調節閥作用方式分氣開氣閉兩種,有信號壓力時調節閥關,無信號壓力時調節閥開的為氣關式,反之為氣開式。

信號壓力增大時,推桿下移的叫正作用執行機構,信號壓力增大時,推桿上移的叫反作用執行機構。

閥體部件分正、反裝,閥桿下移時,閥芯和閥座間流通截面積減少的稱正裝式,反之為反裝式。

氣開氣閉是由執行機構的正、反作用和閥體部件的正反裝組合而成,見下表:

執行機構

閥體部件

調節閥

氣關

氣開

氣開

氣關

◆、事故條件下,工藝裝置應盡量處于安全狀態。

◆、事故狀態下,減少原料或動力消耗,保證產品質量。如,進料調節閥采用氣開式,事故時閥關閉,停止進料;回流調節閥采用氣閉式,事故時閥全開,保證回流量,防止不合格產品蒸出。

◆考慮介質特性。在是易結晶、易凝固液體時,蒸汽流量調節閥應選氣閉,防止結晶凝固。

13、    控制閥的流量特性選擇:

控制閥的流量特性是指被控介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度(相對位移)間的關系,即:

一般說來,變化調節閥的閥芯與閥座之間的流通面積,就可實現流量的調節。但實際上由于各種因素的影響,如果在改變節流面積的同時發生閥前后壓差的變化,而壓差的變化也會引起流量的變化。為了便于分析,假定閥前后壓差為一定值,此時的流量特性稱為理想流量特性。在此基礎上引伸到真實情況的研究,這就是工作流量特性。

 調節閥在前后壓差一定的情況下得到的流量特性稱為理想流量特性。理想流量特性取決于閥芯的形狀,不同閥芯曲面可得到不同的理想流量特性。典型的理想流量特性有直線、等百分比(對數)、快開和拋物線四種;

直線流量特性    

直線流量特性是指調節閥的相對流量與相對位移(相對開度)成直線關系,即單位位移變化所引起的流量變化是一個常數,特性曲線以原點為起點,當位移變化10%時,引起的流量變化也是10%。但相對流量變化量卻不同閥門開度小時,相對變化值大,而閥門開度大時,流量相對變化小。也就是說閥門小開度控制作用強,這時容易產生振蕩,閥門大開度調節作用太弱,調節緩慢,不靈敏。

等百分比流量特性(對數流量特性)  

   等百分比流量特性是指單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與該點的相對流量成正比關系,閥開度小時,調節平穩緩和,開度大時,調節靈敏有效,因此有利于自動調節。這種閥的調節精度在全行程范圍內是不變的。在同一行程下,等百分比,閥通過的流量小手直線閥通過的流量。

快開流量特性

   這種閥的流量特性在開度小時,流量就已較大,隨著開度的增大,流量很快達到最大,再增加開度,流量變化極小,所以稱為快開特性。這種特性適用于快速啟閉的切斷閥和雙位調節系統。

拋物線流量特性

拋物線流量特性是指單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與該點相對流量值的平方根成正比。

工作流量特性

   前面所述為調節閥的理想流量特性。在實際使用中,由于調節閥前后的壓差是不斷變化的,這種情況下的流量特性稱為工作流量特性。   

 在實際使用中,調節閥總是和其它工藝設備、管道等串聯或并聯使用,流量隨阻力的變化而變化。下面以串聯系統為例分析其工作流量特性。系統總壓差ΔP等于管路系統(除調節閥外的全部設備及管路)壓差ΔP1與調節閥的壓差ΔP2之和即: ΔP=ΔP1+ΔP2。由調節閥的流量方程可知,通過調節閥的流量Q與流通能力C有關,而C隨閥的開度而變。

在不同S值下工作特性變化情況:

(1)當S=1時,即管道阻力為零,系統總壓差全部降在調節閥L,實際工作特性與理想

工作特性一致。

(2)隨著S值的減小,管道阻力損失增加,系統壓差降在管道上的壓差增大,凋節閥

全開時流量減小,調節閥可調比縮小。   

(3)隨著占值減小流量特性發生較大畸變,理想直線特性趨向快開特性,理想等百分

比特性趨于直線特性,使小開度時放大系數增加,開度大時,放大系數減小,造成開度小時調節不穩定,大開度時調節遲緩,影響調節質量。

   在實際使用中,一般希望S值不低于0.3~0.5。

先按控制系統的特點來選擇閥的希望流量特性,然后再考慮工藝配管情況來選擇相應的理想流量特性。

★、目前使用比較多的是等百分比流量特性。

14、控制閥口徑的選擇:

Ø口徑選擇得過小,會使流經控制閥的介質達不到所需要的最大流量。

Ø 口徑選擇得過大,會浪費設備投資,且使控制閥經常處于小開度工作,控制性能變差,易使控制系統變得不穩定。

控制閥的口徑選擇是由控制閥流量系數KV值決定的。流量系數KV的定義為:當閥兩端壓差為100kPa,流體密度為1g/cm3,閥全開時,流經控制閥的流體流量。

對于不可壓縮的流體,且閥前后壓差p1-p2不太大時,有:

在現場使用中,調節閥選得過大,或生產處于低負荷工作狀態,調節閥就工作在小開度。為提高工作點位置,使調節閥有一定開度,常采用關小工藝閥門方法,以增加管道阻力,降低調節閥的流量。這樣調節閥的開度增大了,但實際上由于管道阻力的增加使S值下降,會使流量特性發生畸變,造成調節質量下降。

三、設計規范

HG/T20505-2000

8 控制閥

8.1 總則

8.1.1本規定適用于化工裝置氣動控制閥和電動控制閥(以下簡稱控制閥)的選型。

8.1.2本規定根據工藝對象的特定條件在選擇控制閥口徑、類型、閥型、閥內件結構形式,控制閥執行機構的型式的規格等方面作了規定,對控制閥附件及自力式調節閥選型也作了相應規定。

8.1.3在執行本規定時,尚應符合國家現行有關標準的規定。

8.2 控制閥的選型

8.2.1控制閥固有流量特性的選擇原則

   1 按控制系統特性、干擾源和S(閥阻比)值三方面綜合考慮。

   2 一般選擇原則

   (1)閥上壓差變化小,給定值變化小,工藝過程的主要變量的變化小,以及S >0.75的控制對象,宜選用直線流量特性。

   (2)慢速的生產過程,當S >0.4時,宜選用直線流量特性。

(3)要求大的可調范圍,管道系統壓力損失大,開度變化及閥上壓差變化相對較大的場合,宜選用等百分比流量特性。

(4)慢速的生產過程,當對系統動態過程不太了解時,宜選用等百分比的流量特性。

(5)根據以往經驗也可按表8.2.1選擇流量特性。

表8.2.1    流量特性

<

特性

直線特性

等百分比特性

△Pn/△PQun1>0.75

①液位定值調節系統

②主要干擾為給定值的流量溫度調節系統

流量、壓力、溫度定值調節系統

△Pn/△PQun1≤0.75

各種系統

注:△Pn-----表示正常流量下的閥兩端壓差

△PQun1----表示閥關閉的閥兩端壓差

3 快開特性: 適用于兩位動作的場合或當需要迅速獲得控制閥的最大流通能力的場合。當控制器必須設定在寬比例帶時,其控制閥也可選用快開特性。

8.2.2閥型式選擇

   1 根據工藝變量(溫度、壓力、壓降和流速等)、流體特性(粘度、腐蝕性、毒性、含懸浮物或纖維等)以及控制系統的要求(可調比、泄露量和噪音等)、控制閥管道連接形式來綜合選擇控制閥型式。

   2 一般情況下優先選用體積小、通過能力大,技術先進的直通單、雙座控制閥和普通套筒閥。也可選用低S值節能閥和精小型控制閥。
   3 根據8.2.2條1款規定,不同場合可選用下列式控制閥。

   (1)直通單座閥:一般適用于工藝要求泄露量小、流量小、閥前后壓差較小的場合。但口徑小于20mm的閥也廣泛用于較大差壓的場合。不適用于高粘度或含懸浮物顆粒流體的場合。

(2)直通雙座閥:一般適用于對泄露量要求不嚴、流量大、閥前后壓差較大的場合,但不適用于高粘度或含懸浮物顆粒流體的場合。

(3)套筒閥

——一般適用于流體潔凈,不含固體顆粒的場合。

——閥前后壓差較大和液體可能出現閃蒸或空化的場合。

(4)球型閥

——適用于高粘度、含纖維、顆粒狀和污穢流體的場合。

——控制系統要求可調范圍很寬(R可達200 :1;300:1)的場合。

——閥座密封墊采用軟質材料時,適用于要求嚴密封的場合。

——“O”型球閥一般適用兩位式切斷的場合。

——“V”型球閥一般適用于連續控制系統,其流量特性近似于等百分比。

(5)角型閥

——一般適用于下列場合:

——高粘度或含懸浮物的流體(必要時,可接沖洗液管)。

——氣-液混相或易閃蒸的流體。

——管道要求直角配管的場合。

(6)高壓角型閥:除適用于8.2.3條3款的各種場合外,還適用于高靜壓、大壓差的場合。但一定要合理選擇閥內件的材質和結構形式以延長使用壽命。

(7)閥體分離型控制閥

——一般適用于高粘度、含顆粒、結晶以及纖維流體的場合。

——用于強酸、強堿或強腐蝕流體的場合時,閥體應選用耐腐蝕襯里,閥蓋、閥芯和閥座應采用耐腐蝕壓墊及相應的耐腐蝕材料。其流量特性比隔膜閥好。

(8)偏心旋轉閥:適用于流通能力較大,可調比寬(R可達50 :1或100:1)和大壓差,嚴密封的場合。

(9)蝶型閥

——適用于大口徑、大流量和低壓差的場合。

——一般適用于濃濁液及含懸浮顆粒的流體場合。

——用于要求嚴密封的場合,應采用橡膠或聚四氟乙希軟密封結構或泄露量等級達到ANSI B16.104-1976等級的硬密封裝置。對腐蝕性流體,需要使用相應的腐蝕材料。

——用于安全聯鎖系統,口徑大于4英寸時應采用硬密封裝置。

(10)三通閥:適用于流體溫度為300°C以下的分流和合流場合,用于簡單配比控制。兩流體的溫差應不大于150°C。

(11)隔膜閥:適用于強腐蝕、高粘度或含懸浮顆粒以及纖維的流體,同時對流量特性要求不嚴的場合。

(12)波紋管密封閥:適用于真空系統和流體為劇毒、易揮發及稀有貴重流體的場合。

(13)低溫控制閥:適用于低溫工況以及深度冷凍的場合。

——介質溫度在-100~40°C時,可選帶散熱片(此處為吸熱)加柔性石墨填料閥。

——介質溫度在-200~-100°C時,宜選用長頸低溫閥。

(14)低S值節能控制閥:適合與工藝負荷變化大或當S值小于0.3的場合。

(15)低噪音閥:適用于液體產生閃蒸、空化和氣體在閥縮流面處流速大于音速且預估噪音超過95dB(A)的場合。

(16)快速切斷閥:適用于兩位式控制系統和工藝過程發生故障時,需要閥緊急打開或關閉的場合。它的動作速度應滿足工藝要求。

(17)自力式調節閥:適用于流量變化小,控制精度要求不高或儀表氣源供應困難的場合。

(18)防火閥:適用于裝置起火后,控制閥不能工作,但是工藝介質不能通過閥芯外泄的場合。

4    特殊工藝生產過程,宜根據使用經驗選擇專用控制閥。

8.2.3     閥材料選擇

1    一般選擇原則

(1)閥體耐壓等級、使用溫度范圍和耐腐蝕性能和材質都不應低于工藝連接管道材質的要求,并應優先選用制造廠定型廠品。一般情況選用鑄鋼或鍛鋼閥體。

(2)水蒸汽或含水較多的濕氣體和易燃的流體,不宜選用鑄鐵閥體。

(3)環境溫度低于-20°C的場合不應選用鑄鐵閥體。

(4)閥內件應能耐腐蝕、耐流體沖蝕以及耐流體經節流產生空化、閃蒸時閥內件的氣蝕損壞。

2    閥內件材料選擇

(1)非腐蝕性流體一般選用不銹鋼。

(2)腐蝕性流體流體應根據流體的種類、濃度、溫度和壓力的不同,以及流體含氧化劑、流速的不同選擇合適的耐腐蝕材料。

 常用耐腐蝕材料有不銹鋼、20#合金、哈氏合金及鈦鋼。

(3)對于流速大、沖刷嚴重的工況應選用耐磨材料。如經過熱處理的9Cr18及17-1pH和具有緊固氧化層、韌質及疲勞強度大的鉻鉬鋼、C6X等材料。

(4)嚴重磨損場合的材料選擇

——出現閃蒸、空化和含有顆粒的流體場合,閥芯、閥座表面進行硬化處理。

——當流體的狀態(其溫度與壓差座標的交點)處于溫度300°C及壓差為1.5Mpa兩點連接線以外的區域時,其閥芯、閥座應表面進行硬化處理。如表面堆焊接司太萊合金。

8.2.4   控制閥泄露量的選擇

   根據工藝對泄露量的要求選擇不同等級泄露量的閥型。一般直通單座閥泄露量應小于或等于額定C值的0.01%,雙座閥的泄露量應小于或等于額定值的0.1%。

8.2.5      控制閥流向的選擇

1    球閥、普通蝶閥對流向沒有要求,可選任意流向。

2    三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡孔的套筒閥已規定了某一流向,一般不能改變。

3    單座閥、角型閥、高壓閥、無平衡孔的單密封套筒閥、小流量控制閥等應根據不同的工作條件,來選擇控制閥的流向。

(1)對于DN≦20的高壓閥,由于靜壓高,壓差大,氣蝕沖刷嚴重,應選用流閉型;當DN>20時,應選穩定性好為條件來決定流向。

(2)角型閥對于高粘度、含固體顆粒介質要求“自潔”性能嚴重時,應選用流閉型。

(3)單閥座、小流量調節閥一般選用流開型,單沖刷嚴重時,可選用流閉型。

(4)單密封套筒閥一般選用流開形有“自潔”要求時,可選用流閉型。

(5)兩位式控制閥(單座閥、角形閥、套筒閥、快開流量特性),應選用流閉型;單出現水擊、喘振時,應改選用流開型。

(6) 當選用流閉型且ds*<d*時,閥的穩定性差時,應注意以下幾點:

——最小工作開度大于20%~30%以上;

——選用剛度大的彈簧;

——選用等百分比的流量特性。

注:ds*——閥桿直徑;d——閥座直徑。

8.2.6 填料函結構與材料的選擇

1 填料函結構:一般選用單層填料結構,對毒性較大的流體或溫度高于200°C的場合,應選用雙層填料結構。

2 填料函材質:一般選用V型聚綠四氟乙烯填料,高溫情況下應選用柔性石墨填料。

8.2.7 上閥蓋型式的選擇

1 操作溫度高于+200°C,應選用散熱型閥蓋。

2 操作溫度低于-20°C,應選用長勁型閥蓋。

3 操作溫度為-20~+200°C,應選用普通型閥蓋。

4 對于絕對不允許外流的工藝流體,應選用波紋管密封型閥蓋。

8.2.8   控制閥口徑的確定原則

1 根據計算的流量系數C計*值,作適當放大,圓整成C選*,使其符合制造廠提供的C值系列,并確定調節閥口徑。

注:*C計——根據工藝正常流量計算出的流量系數。

C選——將計算出的C計作適當放大,圓整后流量系數。

2   對S≥0.3的一般工況,亦可采用下列方法估算閥流量系數放大倍數:

C選/C計≥m

式中 m=直線性控制閥取1.63;等百分比控制閥取1.97。

4  圓整后的C選應能控制閥的相對行程符合表8.2.8所規定的范圍。

表8.2.8    控制閥的相對行程

<

閥相對行程

線性閥

等百分比閥

最大

80

90

最小

10

30

8.2.9      執行機構的選擇

    1 執行機構一般選擇原則

   (1)執行機構在閥全關時的輸出推力F(或力矩M)應滿足以下公式的要求。

      F ≥1.1(Ft+Fo)M≥1.1(Mt+Mo)              (8.2.9)

式中Ft 、Mt——閥不平衡力或力矩;

     Fo、 Mo——閥座壓緊力或力矩。

(2)執行機構的輸出力(或力矩)的計算公式見表(省略)。

(3)執行機構應滿足控制閥所需要的行程。控制閥關閉時,應有足夠的閥座密封壓力。

(4)執行機構的響應速度不能滿足工藝對控制閥行程時間的要求時,應采取其他措施。

 2 薄膜執行機構的選擇

(1)薄膜執行機構結構簡單,動作可靠,便于維修,應優先選用。

(2)需要非標準組配時,其輸出推力應滿足8.2.9條1款(1)項的要求。并合理匹配薄膜執行機構的行程和閥內件的位移量。

3 活塞執行機構(包括長行程執行機構)的選擇。

(1)要求執行機構輸出功率較大,響應速度較快時,應選用活塞式執行機構。

(2)比例式活塞執行機構必須附設閥門定位器,閥芯位置能控制儀表信號正確定位。

(3)比例式活塞執行機構必要時附設專用鎖住閥和堵氣罐、保位閥或采取其他措施,以使系統發生故障時控制閥能處于全開或全關位置,或保持在某一開度,以保證生產裝置處于安全狀態。

(4)故障時,需要閥門處于全開或全關位置,又要求不增加儲氣罐、氣動繼動器等附件,可以采用單汽缸活塞式執行機構。否則采用雙汽缸活塞式執行機構。單汽缸活塞式執行機構內有彈簧作為返回的動力,所以它的活塞大,價格貴。

4 電動的執行機構(包括直行程和角行程)的選擇原則:

(1)適用于沒有氣源或氣源比較困難的場合;

(2)需要大推力、動作靈敏、信號傳輸迅速、遠距離傳送的場合。

8.2.10     控制閥附件的選擇

1 閥門定位器適用場合

(1)用于克服摩擦力或需要提高控制閥動作速度的場合。

(2)分程控制和控制閥需要改變氣開、氣關形式的場合。

(3)需要改變控制流量特性的場合。

(4)控制器比例帶很寬,但又要求閥對小信號有響應的場合。

(5)無彈簧執行機構或活塞執行機構要實現比例動作的場合。

(6)用標準信號操作非標準彈簧的執行機構(20~100kPa以外的彈簧范圍)的場合。

2 氣動繼動器適用場合

(1)快速過程需要提高控制閥響應速度的場合,控制閥與控制器之間大于100m的場合。

(2)需要提高氣動控制器輸出信號的場合。

 3 電磁閥

(1)適用于遙控、程序控制、聯鎖系統實現氣路自動關閉,使控制閥開或關的場合。

——直通型電磁閥適用于雙位控制和遠程控制,根據程序控制的邏輯關系可選擇“常閉式”或“常開式” 電磁閥。

——二位三通電磁閥:一般用于控制單作用汽缸執行機構、氣動薄膜執行機構、氣動控制閥及其他控制系統進行氣路的自動切換控制或聯鎖程序控制。

——二位四(五)通電磁閥:一般適用于控制雙作用汽缸和帶有活塞式執行機構的控制閥,以及使用切斷球閥的自控系統中實現自動切換程序控制。

(2)當要求大容量來縮短動作時間,把電磁閥作為先導閥與大容量氣動繼動器組合使用。

(3)在爆炸危險場所中,應選用防爆型電磁閥、本安型電磁閥或選用開關型電氣轉換器。

4 保位閥:適用于當氣源壓力低于給定值時,要求控制閥保持在某一位置上的場合。

5 電氣轉換器

(1)控制系統采用電動儀表和氣動控制閥組成的場合。

(2)將電信號轉變為氣信號。

(3)快速控制系統宜選用電氣轉換器。

 6 閥位傳送器

(1)重要場合宜選用閥位傳送器。

(2)電動執行機構應配用傳送器。

 7 手輪機構

(1)未設置旁路的控制閥,下列情況應設置手輪機構;但對工藝安全生產聯鎖用的緊急放空閥和安裝在禁止進入的危險區內的控制閥,則不應設置手輪機構。

(2)需要限制閥開度的場合。

(3)對于大口徑和選用貴金屬管道的場合。

 8 氣動三通控制閥:適用于遙控或程序控制系統,使其控制閥或氣動閘板閥開或關的場合。

9 控制閥附設的電氣元件,如電/氣閥門定位器、電磁閥和電/氣轉換器,用于防爆場合時,其防爆等級應符合有關防爆設計規定。

10 電/氣閥門定位器、氣動閥門定位器與電/氣轉換器的選擇:

(1)接受氣動控制信號的氣動控制閥,需要加閥門定位器時采用氣動閥門定位器。

(2)接受電動調節信號(一般為4~20mADC)或計算機通訊協議信號的氣動控制,采用標準信號的電/氣閥門定位器或智能型電/氣閥門定位器。

(3)接受電動控制信號(一般為4~20mADC)的氣動控制閥處在振動或溫度較高的環境中,電/氣閥門定位器無法正常工作時,宜采用轉換器加氣動閥門定位器。

 11 控制閥氣開、氣關選擇原則

 儀表供氣系統發生故障或控制信號突然中斷時,控制閥的開度應處于使生產裝置安全的位置。

8.3   控制閥安裝

8.3.1 一般要求

 1 控制閥宜垂直、正立安裝在水平管道上。公稱直徑DN≥80mm的控制閥,其閥前后管道上應設有永久性支架。

 2 控制閥安裝位置應方便操作和維修,必要時應設置平臺。

 3 控制閥組配管應組合緊湊,便于操作、維修和排液。

 4 控制閥的上下部分應留有足夠的空間,以便在維修時取下執行機構和閥內件以下閥的下法蘭和堵頭。

 5 控制閥用于高粘度、易結晶、易汽化以及低溫流體時,應采取保溫和防凍措施。

 6 控制閥用于環境溫度一般不高于60°C,不低于-40°C的場合。

 7 當閥安裝在振動場合時,應考慮防振措施。

 8 凡未安裝閥門定位器的控制閥,膜頭上應安裝指示控制信號的小型壓力表。

 9 控制閥用于含有懸浮物和粘度較高流體時,應配沖洗管理。

 10 控制閥安裝時應注意使介質按閥體標定箭頭方向流過。

 11 控制閥應先檢查校驗,并在管道吹掃后安裝。

8.3.2 控制閥旁路

 1 下列情況應設置旁路:

(1)腐蝕性流體;

(2)8.2.3條2款所述嚴重磨損閥內件的場合;

(3)其它重要場合,例如鍋爐給水調節閥。

 2 下列情況可不設置旁路:

(1)清凈流體;

(2)公稱通徑DN>80mm的場合;

(3)控制閥發生故障或檢修時,不致引起工藝事故的場合;

(4)工藝過程中不允許或無法利用旁路閥操作的場合。例如:緊急聯鎖放空閥以及漿狀和易結晶的流體等。

8.3.3 控制閥連接形式應符合制造廠產品說明書的規定。

8.3.4  控制閥漸擴(縮)管

     同心和偏心漸擴(縮)管宜選用偏心漸擴(縮)管。

8.3.5   控制閥配管和配線

1 控制閥的配管和配線方案應滿足控制系統的要求。

2 控制閥配管宜采用¢6*1不銹鋼管或PVC護套紫銅管,大膜頭控制閥和氣動閘閥采用¢8*1不銹鋼管或帶PVC護套紫銅管。

3 防爆區域內控制閥配用的電氣部件的配線應符合《爆炸和火災危險場所電力裝置設計規范》(GBJ58-83)的有關規定。

8.3.6   控制閥用壓縮空氣壓力等級應符合產品說明書要求。壓縮空氣的質量應符合國家標準《工業自動化儀表氣源壓力范圍和質量》(GB/T4803-84)的要求。

8.3.7   自力式控制閥安裝注意事項

     1 帶指揮閥的壓力式壓力調節閥,閥前應安裝過濾器。取壓點與調節閥之間距離不小于10倍管徑。

     2 溫度調節閥:檢測器為雙金屬時,檢測器應垂直安裝在水平管道上。檢測器為溫包時,盡可能垂直安裝。如果條件不允許,也可傾斜安裝,但與水平管道的夾角應大于450 。

     3 自力式調節閥原則上不安裝旁路閥,如果需要設置旁路閥,可根據8.3.2的有關規定設計。

調節閥驗收規范

GB 50093━2002

5.10 執行器

5.10.1控制閥的安裝位置應便于觀察、操作和維護。

5.10.2執行機構應固定牢固,操作手輪應處在便于操作的位置。

5.10.3安裝用螺紋連接的小口徑控制閥時,必須裝有可拆卸的活動連接件。

5.10.4執行機構的機械傳動應靈活,無松動和卡澀現象。

5.10.5執行機構連桿的長度應能調節,并應保證調節機構在全開到全關的范圍內動作靈活、平穩。

5.10.6當調節機構能隨同工藝管道產生熱位移時,執行機構的安裝方式應能保證其和調節機構的相對位置保持不變。

5.10.7氣動及液動執行機構的信號管應有足夠的伸縮余度,不應妨礙執行機構的動作。

5.10.8液動執行機構的安裝位置應低于控制器。當必須高于控制器時,兩者間最大的高度差不應超過10m,且管道的集氣處應有排氣閥,靠近控制器處應有逆止閥或自動切斷閥。

5.10.9電磁閥的進出口方位應安裝正確。安裝前應按產品說明書的規定檢查線圈與閥體間的絕緣電阻。

7.3 氣動信號管道

7.3.1氣動信號管道應采用紫銅管、不銹鋼管或聚乙烯、尼龍管纜。管道安裝時應避免中間接頭。當無法避免時,應采用卡套式中間接頭連接。管道終端應配裝可拆卸的活動連接件。

7.3.2氣動信號管道宜匯集成排敷設。

7.3.3管纜的敷設應符合下列規定:

1 外觀不應有明顯的變形和損傷;

2 敷設管纜時的環境溫度不應低于產品技術文件所規定的最低環境溫度;

3 敷設時,應防止管纜受機械損傷及交叉摩擦;

4 敷設后的管纜應國有余度。

7.4 氣源管道

7.4.1氣源管道采用鍍鋅鋼管時,應用螺紋連接,拐彎處應采用彎頭,連接處必須密封;纏繞密封帶或涂抹密封膠時,不應使其進入管內。采用無縫鋼管時,應焊接連接,焊接時焊渣不應落入管內。

7.4.2控制室內的氣源總管應有不小于1:500的坡度,并在其集液處安裝排污閥,排污管口應遠離儀表、電氣設備和線路。裝在過濾器下面的排污閥與地面間,應留有便于操作的空間。

7.4.3氣源系統的配管應整齊美觀,其未端和集液處應有排污閥。水平干管上的支管引出口,應在干管的上方。

7.4.4氣源系統安裝完畢后應進行吹掃,并應符合下列規定:

1 吹掃前,應將控制室氣源入口、各分氣源總入口和接至各儀表氣源入口處的過濾減壓閥斷開并敞口,先吹總管,然后依次吹干管、支管及接至各儀表的管道;

2 吹掃氣應使用合格的儀表空氣;

3 排出的吹掃氣應用涂白漆的木制靶板檢驗,1min內板上無鐵銹、塵上、水分及其他雜物時,即為吹掃合格。

7.4.5氣源系統吹掃完畢后,控制室氣源、就地氣源總管的入口閥和干燥器及空氣貯罐的入口、出口閥,均應有“未經許可不得關閉”的標志。

7.4.6氣源裝置使用前,應按設計文件規定整定氣源壓力值。

7.7 管道試驗

7.7.1安裝完畢的儀表管道,在試驗前應進行檢查,不得有漏焊、堵塞和錯接的現象。

7.7.2儀表管道的壓力試驗應以液體為試驗介質。儀表氣源管道和氣動信號管道以及設計壓力小于或等于0.6MPa的儀表管道,可采用氣體為試驗介質。

7.7.3液壓試驗壓力應為1.5倍的設計壓力,當達到試驗壓力后,穩壓10min,再將試驗壓力降至設計壓力,停壓10min,以壓力不降、無滲漏為合格。

7.7.4氣壓試驗壓力應為1.15倍的設計壓力,試驗時應逐步緩慢升壓,達到試驗壓力后,穩壓10min,再將試驗壓力降至設計壓力,停壓5min,以發泡劑檢驗不泄漏為合格。

7.7.5當工藝系統規定進行真空度或泄漏性試驗時,其內的儀表管道系統應隨同工藝系統一起進行試驗。

7.7.6液壓試驗介質應使用潔凈水,當對奧氏體不銹鋼管道進行試驗時,水中氯離子含量不得超過25mg/L,。試驗后應將液體排凈。在環境溫度5℃以下進行試驗時,應采取防凍措施。

7.7.7氣壓試驗介質應使用空氣或氮氣。

7.7.8壓力試驗用的壓力表應經檢定合格,其準確度不得低于1.5級,刻度滿度值應為試驗壓力的1.5~2.0倍。

7.7.9壓力試驗過程中,若發現泄漏現象,應泄壓后再修理。修復后,應重新試驗。

7.7.10壓力試驗合格后,宜在管道的另一端泄壓,檢查管道是否堵塞,并應拆除壓力試驗用的臨時堵頭或盲板。

11.5 回路試驗和系統試驗

11.5.5控制回路的試驗應符合下列要求:

1 控制器和執行器的作用方向應符合設計規定。

2 通過控制器或操作站的輸出向執行器發送控制信號,檢查執行器執行機構的全行程動作方向和位置應正確,執行器帶有定位器時應同時試驗。

3 當控制器或操作站上有執行器的開度和起點、終點信號顯示時,應同時進行檢查和試驗。





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