调节阀是直接安装在工艺管道上的,其使用条件较恶劣的环境下,如高温高压、深度冷冻、极毒、易燃、易爆、易渗透、易结晶、强腐蚀和高黏度等环境。它的好坏直接影响到系统的质量,从而影响终产品的质量及系统运行的效益。如果选型不当或维护不善,就会发生问题。例如,有的调节回路怎样也稳定不好,一直振荡,若在选型上作了改进,调节阀价格,将线性特性阀芯改为对数特性阀芯或改变流向之后,调节品质会大有改善;又如,有些调节过程中出现持续振荡,原因不在于调节器的比例度的过大或过小,而是由于阀门填料函的干摩擦太大,动作很不灵活;再如,调节阀的泄漏将造成厂区污染,甚至造成事故等。因此,应重视调节阀的作用,加强对其的维护和保养。
调节阀的出厂检测,主要是静态特性的检测,包括基本误差、额定行程偏差、回差、起点和终点偏差、死区、重复性误差、密封性、泄漏性等,这都是在空载的情况下做出的测试,实际上它们是在工作台上对阀进行测量所获得的结果,但这样的结果很难说明阀门在实际运行条件下将会表现出什么样的性能。传统理论认为,仔细调节静态因素将会使阀(从而也使整个回路)获得良好的性能。然而,现在我们认识到情况并非总是如此。
研究人员和生产商进行的成千上万次性能检查证明,多达50%的调节阀(其中有许多是通过考虑传统因素而选择的)对于优化控制回路性能未能产生多大效果。后继研究表明,阀的动态特性对于降低流程易变性起了很重要的作用。在许多关键的流程中,不同的阀门降低流程易变性的幅度即使相差1%也能够大幅度提高生产效率并减少废物,从而可取得很大的经济效益。很显然,这样的经济效益使我们完全可以否定传统的做法,即只根据阀的初购买价格来决定是否购买。
其次,传统的看法总是认为,调节阀厂家,流程优化的改进总是来自于控制室控制仪表的升级。但是,测试数据表明,在使用相同控制仪表的条件下,阀的动态特性能够对回路性能产生显著的影响。如果控制阀的精度只能达到5%,那么,花费大量的钱去配置一套其控制精度可达到0.5%的高级控制仪表系统并不能起到多大作用。
在寻找一种与使用场合相匹配的阀门时,首先应考察一下4种基本型式的节流控制阀,即笼式球阀、旋转浮球阀、偏心阀与蝶形阀。
笼式球阀的调整片形式的种类非常广泛,因此能够满足大多数应用场合的需求,从而使它成为各种阀中的主要选择。笼式球阀调整片有很多种,包括平衡调整片、非平衡调整片、弹性座调整片、受约束调整片及全尺寸调整片等。在许多情况下,一种阀体的各种调整片配置是可以互换的。
笼式球阀也有若干缺点。一是该阀的尺寸受到限制(通常为16英寸);二是与同等规格的视线阀(如浮球阀或蝶形阀)相比,其容量比较低;三是售价较高,特别是大口径的笼式球阀。然而,在降低流程易变性方面,笼式球阀具有优异的性能,常常足以弥补这些缺陷。
旋转浮球阀的流量比同等口径的笼式球阀大。虽然旋转浮球阀的控制范围大于笼式球阀,但仍然优于大多数其他类型的阀。旋转浮球阀的允许压力降和允许温度范围比笼式球阀小。通常它们的压力降上限为7.0x105kg/m2,适合于在温度低于398℃的场合使用。浮球阀不适用于易起空泡的液体,而且在用于压力降较高的气体中时,常常可能发出较大的噪声。
偏心阀比浮球阀的摩擦更小,价格更低。特有的结构设计使其对于流程易变性的控制更准确。这一点从Fisher公司的新产品BV500可见一斑。除此之外,偏心阀的优缺点与浮球阀相差不大。
气动调节阀的作用方式有气开、气关两种类型,气开阀随信号压力的增大而开度增大,无压力信号时,阀处于全开状态,气关则相反。合理选择调节阀的作用方式,对确保生产安全、提高产品质量和减少经济损失是至关重要的。还可以通过对气开、气关方式的正确选择,达到故障保位的作用。
1 、调节阀的气开、气关选择
调节阀作用方式的选择应根据生产工艺要求来决定,考虑当信号压力中断(如调节阀故障,仪表供电中断或气源中断)时,视调节阀所处开启或关闭的位置。对生产工艺造成的危害性大小而定。如阀处于打开位置时危害小,则应选用气关式;反之,则选用气开式,通常考虑以下因素:
( 1 )首先考虑人身和设备的安全
当出现气源供气中断,仪表供电中断,调节系统内各环节有故障以及执行机构的膜片破裂等情况,使调节阀无法正常工作,以致使阀芯处于无能源状态时,调节阀所处的开启或关闭位置,应能保证人身、设备的安全,不致于发生事故。
( 2 )其次考虑介质的特性
调节进入工艺设备的介质流量时,若介质为易燃,易爆或有毒气体,应选为气开式,当信号压力中断时,阀处于全关状态,避免有害气体外泄;若介质为易结晶、易凝固物料,为防止堵塞,应选为气关式 。
( 3 )后考虑保证质量和减少经济损失
当调节阀信号压力中断而不能正常工作时,调节阀规格,阀所处的开启或关闭状态,不应造成产品质量下降和原料的浪费以及半成品的浪费。
上述因素是有轻重缓急的,应特别注意、调节阀作用方式选择应考虑的首要因素是人身和设备的安全。
2 、误选实例
我厂15t 转炉汽化冷却系统是利用转炉余热生产蒸汽的一个节能环节,两个汽泡接受 转炉烟道余热,产生蒸汽经蓄热器缓冲供给蒸汽用户,汽化冷却过程自动调节流程见下图所示。每个汽包的给水环节设有自动调节,且分两个回路进行调节。一路为根据汽泡出口蒸汽流量之差进行补水调节。两调节系统的调节阀均安装在给水管道上、 互为旁路。蓄热器前、后分别设有蒸汽压力自动调节,因此,整个汽化冷却系统共有6 个自动调节的气动薄膜调节阀。
笔者在参加我厂15t 转炉主体工程试车验收工作发现:现场所装的上述6个调节阀均为气开式。于是提出:给水和蒸汽压力调节阀选为气开式是不安全的作用方式,必须整改。
对于给水调节,若调节阀选为气开式,白城调节阀,则信号压力中断时,调节阀处于全关状态,这意味着调节系统故障或供电、供气中断时,汽泡将无法得以给水,会导致烧干汽泡,后果是严重的。
对于蓄热器前(即汽泡后)蒸汽压力调节阀,若选为气开式,则在故障状态下,调节阀处于全关状态,此时汽泡继续受热蒸发,蒸汽压力将不断上升,影响汽包的正常、安全运行,且此时用户管路又将无蒸汽可用。同理,蓄热器后蒸汽压力调节阀选为气 开式,也存在同样的不安全因素。