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,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,调节阀哪家好,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。
调节阀产生振动时,调节阀生产,会使系统管道跳动,附件及元件振松,伴随产生噪声,严重时甚至 将阀杆振断,阀座脱落,致使系统无法正常工作,有的甚至根本不能投运。
调节阀产生振动与频率有关,当外力的频率与系统的固有频率(无阻尼的理想振动频 率)相同或接近时,外力在整个周期内对系统做正功,受迫振动的能量达到很大值,这 种现象称为共振,此时的外力称为策动力。
由此可见,产生共振的条件必须是策动力与 系统固有的频率相等或接近。破坏了这个条件,就破坏了共振,达到消除振动和伴随噪 声的目的。
那么,能否在系统设计时,通过计算来防止它们频率相等呢?答案是否定的,因为固有 频率一般无法计算,只能在实际运行中,发生共振时加以消除。
需要指出的是,共振本身是一种巧合,不是阀的质量问题。不少人认为是阀造成的,鸡西调节阀,而 不从消除共振上想办法,这是不对的。
过去,调节阀填料选择的主要考虑因素是填料工作温度,调节阀供应商,当温度低于200度时选用PTFE,当温度高于200度时选用石墨。现在,选用填料时,不仅要考虑工作温度,还要考虑填料的摩擦对控制过程所造成的影响,例如,回差、密封质量和使用寿命等。
填料的选用原则是在保证所需泄露量等级的前提下,尽可能减小摩擦力、延长使用寿命。
采用石墨填料的系统,其摩擦要远大于采用PTFE填料系统,因此,只要温度允许,应该采用PTFE系统。
总结一下填料结构设计和应用的要点:
一、不同填料函和填料结构适用于不同的应用场合,合理选用填料函和填料结构可以在达到所需密封条件下降低摩擦,延长使用寿命。
二、填料结构中,填料层数和长度不是越多越好,通常填料长度是阀杆直径的1.5倍。
三、提高阀杆和填料函的加工光洁度和表面精度十分重要,对PTFE填料,阀杆和填料函光洁度不够,会使密封下降,造成泄露量增大。
四、填料结构设计应该能够自动调节压紧力,补偿由于磨损等造成压紧力的下降,要有利于现场维护和安装。
五、调节阀的安装不当会造成摩擦不均,例如水平安装时阀杆自重对水平线下部的填料造成压力,增大摩擦,而水平线上部的填料因压紧力降低而使密封性能变差。