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化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型

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化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型

在化工生產(chǎn)過程中,一個工藝過程的控制是否平穩(wěn),超調(diào)量、衰減比、擾動是否在規(guī)定的范圍內(nèi),除了工藝設(shè)計合理、設(shè)備先進外,重要的一點就是調(diào)節(jié)閥能否按照主體控制意識準(zhǔn)確動作,從而精確地改變物料或能量。如果調(diào)節(jié)閥的流量特性差、滲漏大、動作不可靠,就會使自動控制過程的質(zhì)量變差,甚至失去調(diào)節(jié)作用,從而增加了勞動強度,給生產(chǎn)帶來重大的經(jīng)濟損失。因此,調(diào)節(jié)閥的選擇顯得非常重要。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥因具有調(diào)節(jié)性能好、結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、維護方便、防火防爆及價廉等優(yōu)點,而被廣泛用于化工生產(chǎn)過程控制中。那么如何選擇合適的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥呢?這要從以下幾方面進行。

氣動帶定位器調(diào)節(jié)閥16.jpg

  1化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型類型的選擇

  化工生產(chǎn)過程中,被調(diào)節(jié)的介質(zhì)特性千差萬別,有的高壓,有的高粘度,有的有腐蝕性,而且流體的流動狀態(tài)也各不相同,有的流量很小,有的流量很大。因此,必須選擇合適類型的調(diào)節(jié)閥去滿足不同的要求。大家也許就會覺得頭大,不知道要怎么選才能選到既能發(fā)揮效率,又物美價廉的。今天立信隆閥門就來普及一下氣動薄膜調(diào)節(jié)閥選型要點,好好看哦!

1. 根據(jù)使用要求選型

氣動薄膜調(diào)節(jié)閥由閥芯和閥體(包括閥座)兩部分組成,按不同的使用要求有不同的結(jié)構(gòu)形式,氣動薄膜調(diào)節(jié)閥主要有直通單座閥、雙座調(diào)節(jié)閥和高壓角式調(diào)節(jié)閥。

2.根據(jù)安全性選型

氣動薄膜調(diào)節(jié)閥有氣開閥和氣閉閥兩種形式。根據(jù)不同生產(chǎn)工藝上的安全和使用要求考慮,當(dāng)信號壓力中斷時調(diào)節(jié)閥處于打開或關(guān)閉位置,對工藝生產(chǎn)造成的危害性大小而定。 如果閥門處于關(guān)閉位置時危害小,則選用氣開閥,信號壓力中斷時,使調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉位置,反之,則選用氣閉閥。

3.根據(jù)流量特性選型

在自控系統(tǒng)的設(shè)計過程中選擇氣動薄膜調(diào)節(jié)閥應(yīng)著重考慮流量特性。典型的理想特性有直線流量特性、等百分比流量特性(對數(shù)流量特性)、快開流量特性和拋物線流量特性四種。

4.調(diào)節(jié)閥口徑的選擇

應(yīng)根據(jù)已知的流體計算出所要求的流量系數(shù)CV值,再根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)表選取合適的調(diào)節(jié)閥口徑。在計算CV值時要注意液體、氣體、水蒸氣和其它蒸氣的區(qū)別。

氣動帶定位器調(diào)節(jié)閥03.jpg

  1.1化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型結(jié)構(gòu)形式的選擇

  在選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式時,主要是根據(jù)現(xiàn)場被控工藝介質(zhì)的特點、工藝生產(chǎn)條件和控制要求等,結(jié)合調(diào)節(jié)閥本身的流量特性和結(jié)構(gòu)特點來選擇。如用于大口徑、大流量、低壓差或濃濁漿狀及懸浮顆粒物的介質(zhì)調(diào)節(jié)時,可選用氣動薄膜調(diào)節(jié)蝶閥;當(dāng)要求直角連接,介質(zhì)為高粘度、含懸浮物和顆粒狀介質(zhì)的調(diào)節(jié)時,可選用流路簡單、阻力小、易于沖洗的氣動薄膜角型調(diào)節(jié)閥;當(dāng)調(diào)節(jié)脫鹽水介質(zhì)時,由于脫鹽水介質(zhì)中含有低濃度的酸或堿,它們對襯橡膠的蝶閥、隔膜閥有較大的腐蝕性,因此可選用水處理專用球閥,以延長使用壽命;當(dāng)要求閥在小開度時工作,就不應(yīng)選用雙座閥,因雙座閥有兩個閥芯,其下閥芯處于流閉狀態(tài),穩(wěn)定性差,易引起閥的振蕩。

  此外,選用調(diào)節(jié)閥時,還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥的閥芯型式。閥芯是調(diào)節(jié)閥最關(guān)鍵的零件,有直行程閥芯和角行程閥芯兩大類。直行程調(diào)節(jié)閥閥芯是垂直節(jié)流的,而介質(zhì)是水平流進流出的,閥腔內(nèi)流道必然轉(zhuǎn)彎倒拐,使閥的流路形狀如倒“S"型,因而存在許多死區(qū),為介質(zhì)的沉淀提供了空間,易造成堵塞。角行程調(diào)節(jié)閥的閥芯是水平節(jié)流的,與介質(zhì)的進出方向一致,因此易把不干凈介質(zhì)帶走,而且流路簡單,介質(zhì)沉淀空間少,故其防堵性能好。

  再次,還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥上閥蓋的形式和所用的填料。當(dāng)介質(zhì)溫度為-20~200℃時,應(yīng)選用普通型閥蓋;當(dāng)溫度高于200℃時,應(yīng)選用散熱型閥蓋;當(dāng)溫度低于-20℃時,應(yīng)選用長頸型閥蓋;在、易揮發(fā)、易滲透等重要介質(zhì)的場合,應(yīng)選用波紋管密封型閥蓋。上閥蓋填料室中的填料有聚四氟乙烯或石墨填料,前者摩擦系數(shù)小,可減少回差,且密封性好;后者使用壽命長,但密封性差。

氣動帶定位器調(diào)節(jié)閥08.jpg

  1.2化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型作用方式的選擇

  調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇,主要從工藝生產(chǎn)上的安全要求出發(fā),其原則是:當(dāng)儀表供氣系統(tǒng)發(fā)生故障中斷供氣或控制信號中斷時,調(diào)節(jié)閥處于打開或關(guān)閉的位置由其對生產(chǎn)造成危害性大小決定。如閥門處于打開位置時危險性小,則應(yīng)選氣關(guān)閥。

  2流量特性的選擇

  調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)通過閥門的相對流量與閥門的相對開度間的關(guān)系。在閥前后壓差保持不變時,稱為理想流量特性。生產(chǎn)中常用的有直線型、等百分比型、拋物線型和快開型四種。實際生產(chǎn)中,由于管道系統(tǒng)除了調(diào)節(jié)閥外,還有其它的串、并聯(lián)管道。因此,調(diào)節(jié)閥前后壓差通常是變化的,這種情況下的流量特性稱為工作流量特性。

  流量特性的選擇實質(zhì)是如何選擇直線和等百分比特性,因為拋物線流量特性介于直線和等百分比之間,一般可用等百分比特性代替;而快開特性用于二位式調(diào)節(jié)及程序控制中。那么,如何選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性呢?

  2.1從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)分析

  原則是:適當(dāng)選擇調(diào)節(jié)閥的特性,以閥的放大系數(shù)的變化來補償調(diào)節(jié)對象放大系數(shù)的變化,使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的放大系數(shù)保持不變的控制效果。若調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)隨負荷增加而變小,則應(yīng)選用等百分比特性的調(diào)節(jié)閥;若調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)為線性,則應(yīng)選用直線流量特性。

  2.2從工藝配管情況分析

  由于系統(tǒng)配管的情況不同,配管阻力的存在會引起調(diào)節(jié)閥上壓降的變化,從而使流量特性變化。因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的特點來選擇希望得到的工作特性,然后再考慮配管情況來選擇相應(yīng)的理想特性。流量特性與配管情況對照如下:(S:稱為閥阻比,指調(diào)節(jié)閥全開時閥前后壓差ΔPmin與系統(tǒng)總壓差ΔP之比。)

  2.3從負荷變化情況分析

  直線閥在小開度時流量變化大,調(diào)節(jié)過于靈敏,容易引起振蕩,因此在S小、負荷變化大的場合不宜使用;快開閥一般用于雙位調(diào)節(jié)和程序控制的場合;等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門的行程增加而增大,流量相對變化是恒定不變的,因此適用于負荷變化大、幅度大的場合。生產(chǎn)過程自動化中,等百分比特性是應(yīng)用泛的一種。

氣動帶定位器調(diào)節(jié)閥17.jpg

化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型

氣動籠式調(diào)節(jié)閥密封面是由一個閥芯與閥座間的金屬密封面,和一個閥蓋與閥籠間的非金屬彈性密封結(jié)構(gòu)組成,非金屬結(jié)構(gòu)中采用了石墨墊片,其彈性和耐高溫性能有了很大提高!動態(tài)穩(wěn)定性好、噪音低、防空化,適宜控制各種溫度的高壓差流體。

化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型參數(shù)

閥體

形      式

直通鑄造球型閥

公稱通徑

25. 32. 40. 50. 65. 80. 100. 125. 150. 200. 250. 300mm

公稱壓力

PN16、40、64bar

法蘭標(biāo)準(zhǔn)

JB/T79.1-94、79.2-94等

材      料

鑄鋼( ZG230450)、不銹鋼(ZGICr18Ni9Ti、ZGICr18Ni12M02Ti)等

上  閥  蓋

標(biāo)準(zhǔn)型:-17-230℃  散熱型:230-450℃  低溫型:-60--196℃  波紋管密封型:-40-350℃

閥蓋形式

螺栓壓緊式

填      料

V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氰乙烯石棉填料、石棉紡織填料、石墨填料

結(jié)構(gòu)形式

籠式調(diào)節(jié)閥


閥內(nèi)組件

閥芯型式

壓力平衡式閥芯

流量特性

等百分比特性和線性特性

材      料

不銹鋼、不銹鋼堆司太萊合金、鈦和耐腐蝕臺金等。

化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型氣動籠式調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器

執(zhí)行機構(gòu)

型      式

ZHA/B多彈簧薄膜執(zhí)行機構(gòu)

型      號

ZHA/B-22

ZHA/B-23

ZHA/B-34

ZHA/B-45

ZHA/B-56

有效面積cm2

350

350

560

900

1400

行程mm

10、16

25

40

40、60

100

彈簧范圍KPa

20-100(標(biāo)準(zhǔn))、20-60、60-100、40-200、80-240

膜片材料

丁晴橡膠夾尼龍布、乙丙橡膠夾尼龍布

供氣壓力

140-400KPa

氣源接口

RC1/4"

環(huán)境溫度

-30-70℃


閥作用形式

氣關(guān)式(B)- 失氣時閥位開(FO);氣開式(K)一失氣時閥位關(guān)(FC)


附件

定位器、空氣過濾減壓器、保位閥、行程開關(guān)、閥位傳送器、手輪機構(gòu)等

  3化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型口徑的選擇

  當(dāng)選定了調(diào)節(jié)閥的類型和流量特性之后,就可進一步確定它的尺寸。流通能力是確定調(diào)節(jié)閥口徑的主要依據(jù)。所謂流通能力C,是指在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100Kpa、水的密度為1000Kg/m3的條件下,每小時通過閥門的水的立方米數(shù)。調(diào)節(jié)閥口徑選擇按以下步驟進行。

電動自力式8.jpg

  3.1確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流通能力Cmax、Cmin

  先根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負荷、介質(zhì)狀態(tài),確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流量;其次根據(jù)工藝管路、設(shè)備等組成的系統(tǒng)總壓降大小的變化情況來確定調(diào)節(jié)閥上的最大最小壓差。然后,選擇合適的計算公式計算出Cmax、Cmin。

  C值的計算方法如下:

  液體:

  (1)一般液體:

  (2)高粘度液體:

  Q:流經(jīng)閥門的體積流量

  ΔP:閥前后壓差

  ψ:粘度修正系數(shù)

  ρ:液體密度

  氣體:

  (1)一般氣體:

  當(dāng)P2>0.5P1時,當(dāng)P2≤0.5P1時,

  (2)高壓氣體:

  當(dāng)P2>0.5P1時,當(dāng)P2≤0.5P1時,

  z:壓縮系數(shù)

  ρN:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的密度

  QN:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的流量

  T:操作溫度

  P1:閥前絕對壓力

  P2:閥后絕對壓力

  蒸汽:

  (1)飽和蒸汽:

  當(dāng)P2≥0.5P1時,當(dāng)P2<0.5P1時,

  (2)過熱蒸汽:

  當(dāng)P2<0.5P1時,當(dāng)P2≥0.5P1時,

  t:過熱蒸汽溫度

  K:修正系數(shù)

  M:蒸汽質(zhì)量流量

  P1:閥前絕對壓力

  P2:閥后絕對壓力

  ΔP1:閥前后壓力

  部分國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥流通能力C值表

氣動調(diào)節(jié)閥10.jpg

   3.2根據(jù)計算得到的最大流通能力Cmax和已確定的調(diào)節(jié)閥類型,在調(diào)節(jié)閥選型樣板該系列調(diào)節(jié)閥額定流通能力Cmax中,選取大于并接近于此Cmax的C值,作為選定的C值,并確定對應(yīng)的公稱直徑和閥門直徑。

  3.3驗算調(diào)節(jié)閥開度

  (1)根據(jù)所選擇的C值和流量特性,驗算閥的開度。一般閥的開度為應(yīng)全行程的90%~10%,即驗算:

  (2)一般情況下,等百分比閥最大流量時對應(yīng)開度宜為90%,直線閥宜為70%,拋物線閥宜為80%。

  3.4驗算可調(diào)比

  可調(diào)比R是指調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量之比,即R=Qmax/Qmin。因在選用調(diào)節(jié)閥口徑時已使閥的C值大于計算的Cmax值,故應(yīng)驗算R是否小于所選閥的實際可調(diào)比,即:

  值得注意的是:調(diào)節(jié)閥的選型比計算重要得多,復(fù)雜得多。因為計算只是一個簡單的公式計算,它的本身不在于公式的精確度,而在于所給定的工藝參數(shù)是否準(zhǔn)確。選型涉及到的內(nèi)容較多,稍不慎,便會導(dǎo)致選型不當(dāng),不僅造成人力、物力、財力的浪費,而且使用效果還不理想,帶來若干使用問題,如可靠性、壽命、運行質(zhì)量等。

氣動調(diào)節(jié)閥19.jpg

三、化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型型號編制

Z

執(zhí)行機構(gòu)

H

結(jié)構(gòu)形式

-公稱壓力

閥體材質(zhì)

公稱通徑








Z系列調(diào)節(jié)閥

J:氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)
H:氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)

H直行程

M:標(biāo)準(zhǔn)型套筒調(diào)節(jié)閥
MF:軟密封套筒調(diào)節(jié)閥
ML:單級籠式調(diào)節(jié)閥
MT:兩級籠式調(diào)節(jié)閥
MG:帶散熱型套筒調(diào)節(jié)閥
MV:波紋管型套筒調(diào)節(jié)閥
MD:低溫型套筒調(diào)節(jié)閥

PN16=16
CL150LB=150 LB
JIS10K=10K

C=WCB
LC=LCB
P=CF8
PL=CF3
R=CF8M
RL=CF3M
D=特殊材質(zhì)

DN25= DN252
NPS1〞= NPS 1〞

如:Z型氣動薄膜套筒調(diào)節(jié)閥,壓力PN16,閥體材料為WCB,公稱通徑DN50,型號為:ZJHM-16C DN50

四、性能

流量特性

直線、等百分比、快開





可調(diào)范圍

50:1

額定CV值

等百分比CV10~1400 ,直線CV11~1500

允許泄漏量

硬密封平衡式:II級(0.5% 閥額定容量)軟密封平衡式:V級

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

五、選用參數(shù)表

閥座直徑(mm)

25

32

40

50

65

80

100

125

150

200

250

300
















額定流量系數(shù)Cv

等百分比

10

16

25

40

63

100

160

250

400

630

1000

1400

直線

11

17.6

27.5

44

69

110

176

275

440

690

1100

1500

公稱通徑

行程

可選流量系數(shù)Cv(★標(biāo)準(zhǔn)型 ●推薦 ○定制)

DN25

16 mm












DN32

25 mm











DN40










DN50









DN65

40mm









DN80








DN100







DN125

60mm









DN150









DN200








DN250

100mm









DN300









氣動執(zhí)行機構(gòu)
膜片有效面積Ae (cm2)

ZHA/B-23

ZHA/B-34

ZHA/B-45

ZHA/B-56

350

560

900

1600

作用方式

彈簧范圍

金屬密封允許壓差(MPa)

氣開

20-100KPa

3

2.25

2.25

1.95

2.36

2.04

1.67

1.41

1.41

1.14

0.65

0.55

40-200 KPa

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

1.55

1.4

80-240 KPa

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

4.08

4.08

氣關(guān)

20-100KPa

1.5

1.13

1.13

0.98

1.18

1.02

0.84

0.71

0.71

0.57

0.65

0.55

40-200 KPa

4.5

3.38

3.38

2.93

3.54

3.06

2.51

2.12

2.12

1.71

1.8

1.55

80-240 KPa

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

6.4

5.85

4.94

4.94

4

4.08

3.65

化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型初調(diào)及拆檢前的工作

了解閥存在的問題,外觀檢查,有無檢修價值。

進行一次初調(diào),掌握第一手資料,并作原始記錄和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對照,如和技術(shù)要求相差較大,打開閥體內(nèi)件進行檢查。

氣動調(diào)節(jié)閥30.jpg

化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型第一步:解體清洗檢查的方法

首先要對整體外觀部件連接部分做好標(biāo)記。

氣動薄膜調(diào)節(jié)閥可分為氣開,氣關(guān)二種基本工作方式,對氣關(guān)閥可按正常程序進行。但對氣開閥解體要注意安全。具體應(yīng)是送一定氣源或用手動機構(gòu)使閥有動作解除預(yù)緊力,然后方可解體。

清洗的方法和注意事項:控制閥拆開后,要對各種零件進行清洗,除銹,目的是為了檢查零部件有無損傷。控制閥的部件清洗方法不同于一般的機械零件清洗,與之有根本上的區(qū)別??刂崎y的零部件存在著軟件和硬件,高精度件和粗糙件的區(qū)別。不能混雜在一起清洗,要進行分類清洗。

化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型第二步:ZXP-16K氣動薄膜蒸汽流量調(diào)節(jié)閥裝配

裝配工作是一項細致的技術(shù)性較強的工作,各種單件零件修好,即使全部是好的,裝配不好,方法不對,在質(zhì)量上達不到要求,還有可能損壞新零件。

氣動調(diào)節(jié)閥0.jpg

第三步:化工生產(chǎn)過程中氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型總裝

總裝是指執(zhí)行部分與閥體部分裝好后,兩個部件連接裝配,支架與上閥蓋連接后,檢查推桿與閥桿是否在一條軸線上,如不在同一直線上,對開螺母不可強行連接。

軸線不同軸的原因有三個:一是執(zhí)行機構(gòu)推桿與彈簧裝的不正;二是盤與推桿不垂直;三是支架與閥蓋連接處墊有雜物。總裝后要進行精調(diào),可根據(jù)彈簧范圍直接輸入信號。