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控制阀选型参考资料
2013-10-18 9:49:58

调节阀的节流原理和流通能力

   当流体经过调节阀时,由于阀芯、阀座间流通面积的局部缩小,形成局部阻力,使流体在此处产生能量损失,这个损失的大小通常用阀前后的压差来表示。

当调节阀口径一定,即调节阀接管截面积A一定,且P1-P2不变时,阻力系数ζ减小,流量Q则增大,反之ζ增大则Q减小,所以调节阀的工作原理就是由输入信号的大小、改变阀芯的行程,从而改变流通面积达到调节流量的目的。

C称为流通能力,与阀芯、阀座的结构、阀前后的压差、流体性质等因素有关。必须在规定了—定的条件后,再描述调节阀的流通能力。

   我国所用流通能力C的定义为:在调节阀全开,阀前后压差为1kgf/cm2,介质重度为1gf/cm3时,流经调节阀的流量数。 

   例如:一个C值为32的调节阀就是表示当阀全开,阀前后压差为1kgf/cm2时,每小时能通过的水量为32m3。

一、    由工艺或用户提供相关资料:

1、被控制流体的种类:(3种)液体、气体和蒸汽

对于液体应考虑黏度的修正,当液体粘度过高时,其雷诺数下降,改变了流体的流动状态,在计算控制阀流通能力时,必须考虑粘度校正系数。

对于气体,应该考虑其可压缩性。

对于蒸汽,要考虑饱和蒸汽和过热蒸汽。

2、 流体的温度、压力

根据工艺介质的最大工作压力来选定控制阀的公称压力时,必须对照工艺温度条件综合选择,因为公称压力是在一定基准温度下,依据强度确定的,其允许最大工作压力必须低于公称压力。

例如:对于碳钢阀门,当公称压力PN1.6MPa,介质温度在200℃时,最大耐压力为1.6 MPa;当250℃时,最大耐压力为1.5 MPa;当400℃时,最大耐压力为0.7 MPa。

对于压力调节系统,还要考虑其阀前取压、阀后取压和阀前后压差,在进一步来选择阀的形式。

3、 流体的粘度、密度和腐蚀性

根据流体的粘度、密度和腐蚀性来选择不同形式的阀门以便满足工艺的要求。对于高粘度、含纤维介质常用O型和V型球阀;对于腐蚀性强的易结晶的流体常用阀体分离型的阀体。

4、 最大流量和最小流量

根据流量方程式可知,流量大,流通能力也大,其阀门口径也大,相应的价格也高。选择的流通能力过大,使控制阀经常工作在小开度状态,严重时会冲刷阀芯;流通能力过小,达不到工艺设计能力。因此,在决定最大流量时,在很大程度上决定于设计人员的经验。一般情况下,取稳态的最大流量的1.15~1.5倍作为计算最大流量。

5、 安全方面的考虑

由于停电、仪表和阀门的故障及工艺操作异常因素,需要紧急停车,为此,需要把阀门放在安全位置,即事故关阀,事故开阀。

6、 噪音水平

由于阀门元件机械振动、阀的空化和闪蒸等因素引起噪音。通过计算,确定阀的噪音水平是否低于“工业企业噪声卫生标准”的规定。

7、 两相流

出现两相流时,通常在计算控制阀的流通能力时,要分别计算每相的量,然后把所得的流通能力相加,最后得到总的流通能力。

8、 进出口管道尺寸

流体流过控制阀后,压力总是小于节流前压力,所以,阀的直径总是小于管道直径(切断阀除外)。

二、 控制阀选择原则:

1.  选择控制阀体的结构形式(角型、双座、蝶阀等):

 在满足使用要求的前提下,适合的控制阀可能有几种,应综合经济效益来考虑:

①、 使用寿命;

②、 结构简单,维护方便;

③、 产品价格合适。

2、选择控制阀体的材料(铸钢、不锈钢或衬里)

   选择材料时,主要考虑材料强度、硬度、耐腐蚀和耐高温、低温的特性。首先应满足按期安全可靠,还要考虑使用性能、使用寿命和经济性。对寒冷地区和蒸汽介质尽量不用铸铁阀体。

3、选择控制阀与工艺管道连接形式(法兰、螺纹、压力等级)

4、 选择控制阀芯(直线、等百分比、快开)及其材料(304、316、17-PH或合金)

1)定量地选择控制阀芯的形式有很多困难。在设计中,通常按照国内外工程公司设计经验来确定。通常,对液体调节系统采用线性流量特性;对于温度、压力、流量调节系统采用等百分比流量特性;需要快速切断系统则用盘型阀芯,即快开特性。

2)阀芯材料选择,根据需要来决定。

5、 流量动作(流开、流闭)

一般控制阀对流向的要求可分为三种情况:

① 对流向没有要求,如:球阀、普通蝶阀;

② 规定了某一定向,一般不得改变,如:三通阀、文丘里角阀、双密封带平衡空的套筒阀;

③ 根据工艺条件,有流向的选择问题,这类阀主要为单向阀、单密封控制阀,如:单座阀、角型阀、高压阀、无平衡空的单密封套筒阀等。

具体选择如下:

① 高压阀,dg≤20时,选流闭型;dg>20时,因稳定性问题,根据具体情况来确定;

② 角型阀,对于高黏度、悬浮液、含固体颗粒的介质,要求自洁性好,选流闭型;仅为角型时,可选流开型;

③ 单座阀,通常选流开型;

④ 小流量阀,通常选流开型,当冲刷严重时,可选流闭型;

⑤ 单密封套筒阀,通常选流开型;有自洁要求,可选流闭型;

⑥ 对两位型控制阀选用流闭型。

6、所需执行器

从可靠性和防爆性考虑,通常选用气动执行器。有正、反作用薄膜执行机构、活塞执行机构和长行程执行机构;

当缺乏压缩空气时,可选用电动执行器。有角行程和直行程电动执行机构。

7、 仪表空气有或无(如果无仪表空气采用电动执行器)

8、 填料结构、材质(TFE、石棉、石墨)

一般选单层结构,对毒性较大的流体或温度高于200℃的场合,选双层填料结构;

一般选V型聚四氟乙烯填料(T<200℃),它磨擦系数小,密封性好和耐腐好,但耐温差,寿命较短。高温情况下,应选用柔性石墨填料(P<10MPa、T=-196~+600℃)。

9、 所需附件(定位器、手轮、电磁阀、行程开关、阀门定位器)

手轮选配原则:

l 未设置旁路的控制阀,一般应选配手轮机构;

l 控制阀的使用过程中,要求开度限制在某一个范围之内,可选手轮机构来限制阀的开度;

l 在某些调节系统中,如低压、常温、无腐蚀、无黏结干净介质、大口径及贵重金属管道等,可使用手轮机构来代替旁路阀。

l 电-气转换器可以把电动变送器来的电信号变为气信号,送到气动控制器或气动显示仪表;也可把电动控制器的输出信号变为气信号去驱动气动控制阀,此时常用电气阀门定位器,它具有电-气转换器和气动阀门定位器两种作用。

l 阀门定位器作用:

① 改善调节阀的静态特性,提高阀门位置的线性度;

② 改善调节阀的动态特性,减少调节信号的传递滞后;

③ 改变调节阀的流量特性;

④ 改变调节阀对信号压力的响应范围,实现分程控制;

⑤ 使阀门动作反向。

10、仪表信号(0.02~0.1MPa,4~20mADC)

11、调节阀泄漏量

 阀泄漏量是指在规定的温度、压力条件下,试验流体通过处于关闭状态的控制阀流量。一般情况下,阀泄漏量不影响调节品质。但对控制聚合釜、真空系统和易挥发的分子气体、事故放空等工况,则要求阀泄漏量很小或严密切断。

  阀泄漏量试验:

l 试验介质:10~50℃的清洁气体(空气或氮气)或液体(水或煤油)

l 试验压力:

程序A:P=0.35MPa 当阀允许压差小于0.35MPa时用规定;

   程序B:应为阀的最大工作压差。

l 试验信号压力:以确保阀处于关闭状态。

12、 选择调节阀气开气闭原则:

调节阀作用方式分气开气闭两种,有信号压力时调节阀关,无信号压力时调节阀开的为气关式,反之为气开式。

信号压力增大时,推杆下移的叫正作用执行机构,信号压力增大时,推杆上移的叫反作用执行机构。

阀体部件分正、反装,阀杆下移时,阀芯和阀座间流通截面积减少的称正装式,反之为反装式。

气开气闭是由执行机构的正、反作用和阀体部件的正反装组合而成,见下表:

执行机构

阀体部件

调节阀

气关

气开

气开

气关

◆、事故条件下,工艺装置应尽量处于安全状态。

◆、事故状态下,减少原料或动力消耗,保证产品质量。如,进料调节阀采用气开式,事故时阀关闭,停止进料;回流调节阀采用气闭式,事故时阀全开,保证回流量,防止不合格产品蒸出。

◆考虑介质特性。在是易结晶、易凝固液体时,蒸汽流量调节阀应选气闭,防止结晶凝固。

13、    控制阀的流量特性选择:

控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度(相对位移)间的关系,即:

一般说来,变化调节阀的阀芯与阀座之间的流通面积,就可实现流量的调节。但实际上由于各种因素的影响,如果在改变节流面积的同时发生阀前后压差的变化,而压差的变化也会引起流量的变化。为了便于分析,假定阀前后压差为一定值,此时的流量特性称为理想流量特性。在此基础上引伸到真实情况的研究,这就是工作流量特性。

 调节阀在前后压差一定的情况下得到的流量特性称为理想流量特性。理想流量特性取决于阀芯的形状,不同阀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线、等百分比(对数)、快开和抛物线四种;

直线流量特性    

直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对位移(相对开度)成直线关系,即单位位移变化所引起的流量变化是一个常数,特性曲线以原点为起点,当位移变化10%时,引起的流量变化也是10%。但相对流量变化量却不同阀门开度小时,相对变化值大,而阀门开度大时,流量相对变化小。也就是说阀门小开度控制作用强,这时容易产生振荡,阀门大开度调节作用太弱,调节缓慢,不灵敏。

等百分比流量特性(对数流量特性)  

   等百分比流量特性是指单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系,阀开度小时,调节平稳缓和,开度大时,调节灵敏有效,因此有利于自动调节。这种阀的调节精度在全行程范围内是不变的。在同一行程下,等百分比,阀通过的流量小手直线阀通过的流量。

快开流量特性

   这种阀的流量特性在开度小时,流量就已较大,随着开度的增大,流量很快达到最大,再增加开度,流量变化极小,所以称为快开特性。这种特性适用于快速启闭的切断阀和双位调节系统。

抛物线流量特性

抛物线流量特性是指单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与该点相对流量值的平方根成正比。

工作流量特性

   前面所述为调节阀的理想流量特性。在实际使用中,由于调节阀前后的压差是不断变化的,这种情况下的流量特性称为工作流量特性。   

 在实际使用中,调节阀总是和其它工艺设备、管道等串联或并联使用,流量随阻力的变化而变化。下面以串联系统为例分析其工作流量特性。系统总压差ΔP等于管路系统(除调节阀外的全部设备及管路)压差ΔP1与调节阀的压差ΔP2之和即: ΔP=ΔP1+ΔP2。由调节阀的流量方程可知,通过调节阀的流量Q与流通能力C有关,而C随阀的开度而变。

在不同S值下工作特性变化情况:

(1)当S=1时,即管道阻力为零,系统总压差全部降在调节阀L,实际工作特性与理想

工作特性一致。

(2)随着S值的减小,管道阻力损失增加,系统压差降在管道上的压差增大,凋节阀

全开时流量减小,调节阀可调比缩小。   

(3)随着占值减小流量特性发生较大畸变,理想直线特性趋向快开特性,理想等百分

比特性趋于直线特性,使小开度时放大系数增加,开度大时,放大系数减小,造成开度小时调节不稳定,大开度时调节迟缓,影响调节质量。

   在实际使用中,一般希望S值不低于0.3~0.5。

先按控制系统的特点来选择阀的希望流量特性,然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性。

★、目前使用比较多的是等百分比流量特性。

14、控制阀口径的选择:

Ø口径选择得过小,会使流经控制阀的介质达不到所需要的最大流量。

Ø 口径选择得过大,会浪费设备投资,且使控制阀经常处于小开度工作,控制性能变差,易使控制系统变得不稳定。

控制阀的口径选择是由控制阀流量系数KV值决定的。流量系数KV的定义为:当阀两端压差为100kPa,流体密度为1g/cm3,阀全开时,流经控制阀的流体流量。

对于不可压缩的流体,且阀前后压差p1-p2不太大时,有:

在现场使用中,调节阀选得过大,或生产处于低负荷工作状态,调节阀就工作在小开度。为提高工作点位置,使调节阀有一定开度,常采用关小工艺阀门方法,以增加管道阻力,降低调节阀的流量。这样调节阀的开度增大了,但实际上由于管道阻力的增加使S值下降,会使流量特性发生畸变,造成调节质量下降。

三、设计规范

HG/T20505-2000

8 控制阀

8.1 总则

8.1.1本规定适用于化工装置气动控制阀和电动控制阀(以下简称控制阀)的选型。

8.1.2本规定根据工艺对象的特定条件在选择控制阀口径、类型、阀型、阀内件结构形式,控制阀执行机构的型式的规格等方面作了规定,对控制阀附件及自力式调节阀选型也作了相应规定。

8.1.3在执行本规定时,尚应符合国家现行有关标准的规定。

8.2 控制阀的选型

8.2.1控制阀固有流量特性的选择原则

   1 按控制系统特性、干扰源和S(阀阻比)值三方面综合考虑。

   2 一般选择原则

   (1)阀上压差变化小,给定值变化小,工艺过程的主要变量的变化小,以及S >0.75的控制对象,宜选用直线流量特性。

   (2)慢速的生产过程,当S >0.4时,宜选用直线流量特性。

(3)要求大的可调范围,管道系统压力损失大,开度变化及阀上压差变化相对较大的场合,宜选用等百分比流量特性。

(4)慢速的生产过程,当对系统动态过程不太了解时,宜选用等百分比的流量特性。

(5)根据以往经验也可按表8.2.1选择流量特性。

表8.2.1    流量特性

<

特性

直线特性

等百分比特性

△Pn/△PQun1>0.75

①液位定值调节系统

②主要干扰为给定值的流量温度调节系统

流量、压力、温度定值调节系统

△Pn/△PQun1≤0.75

各种系统

注:△Pn-----表示正常流量下的阀两端压差

△PQun1----表示阀关闭的阀两端压差

3 快开特性: 适用于两位动作的场合或当需要迅速获得控制阀的最大流通能力的场合。当控制器必须设定在宽比例带时,其控制阀也可选用快开特性。

8.2.2阀型式选择

   1 根据工艺变量(温度、压力、压降和流速等)、流体特性(粘度、腐蚀性、毒性、含悬浮物或纤维等)以及控制系统的要求(可调比、泄露量和噪音等)、控制阀管道连接形式来综合选择控制阀型式。

   2 一般情况下优先选用体积小、通过能力大,技术先进的直通单、双座控制阀和普通套筒阀。也可选用低S值节能阀和精小型控制阀。
   3 根据8.2.2条1款规定,不同场合可选用下列式控制阀。

   (1)直通单座阀:一般适用于工艺要求泄露量小、流量小、阀前后压差较小的场合。但口径小于20mm的阀也广泛用于较大差压的场合。不适用于高粘度或含悬浮物颗粒流体的场合。

(2)直通双座阀:一般适用于对泄露量要求不严、流量大、阀前后压差较大的场合,但不适用于高粘度或含悬浮物颗粒流体的场合。

(3)套筒阀

——一般适用于流体洁净,不含固体颗粒的场合。

——阀前后压差较大和液体可能出现闪蒸或空化的场合。

(4)球型阀

——适用于高粘度、含纤维、颗粒状和污秽流体的场合。

——控制系统要求可调范围很宽(R可达200 :1;300:1)的场合。

——阀座密封垫采用软质材料时,适用于要求严密封的场合。

——“O”型球阀一般适用两位式切断的场合。

——“V”型球阀一般适用于连续控制系统,其流量特性近似于等百分比。

(5)角型阀

——一般适用于下列场合:

——高粘度或含悬浮物的流体(必要时,可接冲洗液管)。

——气-液混相或易闪蒸的流体。

——管道要求直角配管的场合。

(6)高压角型阀:除适用于8.2.3条3款的各种场合外,还适用于高静压、大压差的场合。但一定要合理选择阀内件的材质和结构形式以延长使用寿命。

(7)阀体分离型控制阀

——一般适用于高粘度、含颗粒、结晶以及纤维流体的场合。

——用于强酸、强碱或强腐蚀流体的场合时,阀体应选用耐腐蚀衬里,阀盖、阀芯和阀座应采用耐腐蚀压垫及相应的耐腐蚀材料。其流量特性比隔膜阀好。

(8)偏心旋转阀:适用于流通能力较大,可调比宽(R可达50 :1或100:1)和大压差,严密封的场合。

(9)蝶型阀

——适用于大口径、大流量和低压差的场合。

——一般适用于浓浊液及含悬浮颗粒的流体场合。

——用于要求严密封的场合,应采用橡胶或聚四氟乙希软密封结构或泄露量等级达到ANSI B16.104-1976等级的硬密封装置。对腐蚀性流体,需要使用相应的腐蚀材料。

——用于安全联锁系统,口径大于4英寸时应采用硬密封装置。

(10)三通阀:适用于流体温度为300°C以下的分流和合流场合,用于简单配比控制。两流体的温差应不大于150°C。

(11)隔膜阀:适用于强腐蚀、高粘度或含悬浮颗粒以及纤维的流体,同时对流量特性要求不严的场合。

(12)波纹管密封阀:适用于真空系统和流体为剧毒、易挥发及稀有贵重流体的场合。

(13)低温控制阀:适用于低温工况以及深度冷冻的场合。

——介质温度在-100~40°C时,可选带散热片(此处为吸热)加柔性石墨填料阀。

——介质温度在-200~-100°C时,宜选用长颈低温阀。

(14)低S值节能控制阀:适合与工艺负荷变化大或当S值小于0.3的场合。

(15)低噪音阀:适用于液体产生闪蒸、空化和气体在阀缩流面处流速大于音速且预估噪音超过95dB(A)的场合。

(16)快速切断阀:适用于两位式控制系统和工艺过程发生故障时,需要阀紧急打开或关闭的场合。它的动作速度应满足工艺要求。

(17)自力式调节阀:适用于流量变化小,控制精度要求不高或仪表气源供应困难的场合。

(18)防火阀:适用于装置起火后,控制阀不能工作,但是工艺介质不能通过阀芯外泄的场合。

4    特殊工艺生产过程,宜根据使用经验选择专用控制阀。

8.2.3     阀材料选择

1    一般选择原则

(1)阀体耐压等级、使用温度范围和耐腐蚀性能和材质都不应低于工艺连接管道材质的要求,并应优先选用制造厂定型厂品。一般情况选用铸钢或锻钢阀体。

(2)水蒸汽或含水较多的湿气体和易燃的流体,不宜选用铸铁阀体。

(3)环境温度低于-20°C的场合不应选用铸铁阀体。

(4)阀内件应能耐腐蚀、耐流体冲蚀以及耐流体经节流产生空化、闪蒸时阀内件的气蚀损坏。

2    阀内件材料选择

(1)非腐蚀性流体一般选用不锈钢。

(2)腐蚀性流体流体应根据流体的种类、浓度、温度和压力的不同,以及流体含氧化剂、流速的不同选择合适的耐腐蚀材料。

 常用耐腐蚀材料有不锈钢、20#合金、哈氏合金及钛钢。

(3)对于流速大、冲刷严重的工况应选用耐磨材料。如经过热处理的9Cr18及17-1pH和具有紧固氧化层、韧质及疲劳强度大的铬钼钢、C6X等材料。

(4)严重磨损场合的材料选择

——出现闪蒸、空化和含有颗粒的流体场合,阀芯、阀座表面进行硬化处理。

——当流体的状态(其温度与压差座标的交点)处于温度300°C及压差为1.5Mpa两点连接线以外的区域时,其阀芯、阀座应表面进行硬化处理。如表面堆焊接司太莱合金。

8.2.4   控制阀泄露量的选择

   根据工艺对泄露量的要求选择不同等级泄露量的阀型。一般直通单座阀泄露量应小于或等于额定C值的0.01%,双座阀的泄露量应小于或等于额定值的0.1%。

8.2.5      控制阀流向的选择

1    球阀、普通蝶阀对流向没有要求,可选任意流向。

2    三通阀、文丘里角阀、双密封带平衡孔的套筒阀已规定了某一流向,一般不能改变。

3    单座阀、角型阀、高压阀、无平衡孔的单密封套筒阀、小流量控制阀等应根据不同的工作条件,来选择控制阀的流向。

(1)对于DN≦20的高压阀,由于静压高,压差大,气蚀冲刷严重,应选用流闭型;当DN>20时,应选稳定性好为条件来决定流向。

(2)角型阀对于高粘度、含固体颗粒介质要求“自洁”性能严重时,应选用流闭型。

(3)单阀座、小流量调节阀一般选用流开型,单冲刷严重时,可选用流闭型。

(4)单密封套筒阀一般选用流开形有“自洁”要求时,可选用流闭型。

(5)两位式控制阀(单座阀、角形阀、套筒阀、快开流量特性),应选用流闭型;单出现水击、喘振时,应改选用流开型。

(6) 当选用流闭型且ds*<d*时,阀的稳定性差时,应注意以下几点:

——最小工作开度大于20%~30%以上;

——选用刚度大的弹簧;

——选用等百分比的流量特性。

注:ds*——阀杆直径;d——阀座直径。

8.2.6 填料函结构与材料的选择

1 填料函结构:一般选用单层填料结构,对毒性较大的流体或温度高于200°C的场合,应选用双层填料结构。

2 填料函材质:一般选用V型聚绿四氟乙烯填料,高温情况下应选用柔性石墨填料。

8.2.7 上阀盖型式的选择

1 操作温度高于+200°C,应选用散热型阀盖。

2 操作温度低于-20°C,应选用长劲型阀盖。

3 操作温度为-20~+200°C,应选用普通型阀盖。

4 对于绝对不允许外流的工艺流体,应选用波纹管密封型阀盖。

8.2.8   控制阀口径的确定原则

1 根据计算的流量系数C计*值,作适当放大,圆整成C选*,使其符合制造厂提供的C值系列,并确定调节阀口径。

注:*C计——根据工艺正常流量计算出的流量系数。

C选——将计算出的C计作适当放大,圆整后流量系数。

2   对S≥0.3的一般工况,亦可采用下列方法估算阀流量系数放大倍数:

C选/C计≥m

式中 m=直线性控制阀取1.63;等百分比控制阀取1.97。

4  圆整后的C选应能控制阀的相对行程符合表8.2.8所规定的范围。

表8.2.8    控制阀的相对行程

<

阀相对行程

线性阀

等百分比阀

最大

80

90

最小

10

30

8.2.9      执行机构的选择

    1 执行机构一般选择原则

   (1)执行机构在阀全关时的输出推力F(或力矩M)应满足以下公式的要求。

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

式中Ft 、Mt——阀不平衡力或力矩;

     Fo、 Mo——阀座压紧力或力矩。

(2)执行机构的输出力(或力矩)的计算公式见表(省略)。

(3)执行机构应满足控制阀所需要的行程。控制阀关闭时,应有足够的阀座密封压力。

(4)执行机构的响应速度不能满足工艺对控制阀行程时间的要求时,应采取其他措施。

 2 薄膜执行机构的选择

(1)薄膜执行机构结构简单,动作可靠,便于维修,应优先选用。

(2)需要非标准组配时,其输出推力应满足8.2.9条1款(1)项的要求。并合理匹配薄膜执行机构的行程和阀内件的位移量。

3 活塞执行机构(包括长行程执行机构)的选择。

(1)要求执行机构输出功率较大,响应速度较快时,应选用活塞式执行机构。

(2)比例式活塞执行机构必须附设阀门定位器,阀芯位置能控制仪表信号正确定位。

(3)比例式活塞执行机构必要时附设专用锁住阀和堵气罐、保位阀或采取其他措施,以使系统发生故障时控制阀能处于全开或全关位置,或保持在某一开度,以保证生产装置处于安全状态。

(4)故障时,需要阀门处于全开或全关位置,又要求不增加储气罐、气动继动器等附件,可以采用单汽缸活塞式执行机构。否则采用双汽缸活塞式执行机构。单汽缸活塞式执行机构内有弹簧作为返回的动力,所以它的活塞大,价格贵。

4 电动的执行机构(包括直行程和角行程)的选择原则:

(1)适用于没有气源或气源比较困难的场合;

(2)需要大推力、动作灵敏、信号传输迅速、远距离传送的场合。

8.2.10     控制阀附件的选择

1 阀门定位器适用场合

(1)用于克服摩擦力或需要提高控制阀动作速度的场合。

(2)分程控制和控制阀需要改变气开、气关形式的场合。

(3)需要改变控制流量特性的场合。

(4)控制器比例带很宽,但又要求阀对小信号有响应的场合。

(5)无弹簧执行机构或活塞执行机构要实现比例动作的场合。

(6)用标准信号操作非标准弹簧的执行机构(20~100kPa以外的弹簧范围)的场合。

2 气动继动器适用场合

(1)快速过程需要提高控制阀响应速度的场合,控制阀与控制器之间大于100m的场合。

(2)需要提高气动控制器输出信号的场合。

 3 电磁阀

(1)适用于遥控、程序控制、联锁系统实现气路自动关闭,使控制阀开或关的场合。

——直通型电磁阀适用于双位控制和远程控制,根据程序控制的逻辑关系可选择“常闭式”或“常开式” 电磁阀。

——二位三通电磁阀:一般用于控制单作用汽缸执行机构、气动薄膜执行机构、气动控制阀及其他控制系统进行气路的自动切换控制或联锁程序控制。

——二位四(五)通电磁阀:一般适用于控制双作用汽缸和带有活塞式执行机构的控制阀,以及使用切断球阀的自控系统中实现自动切换程序控制。

(2)当要求大容量来缩短动作时间,把电磁阀作为先导阀与大容量气动继动器组合使用。

(3)在爆炸危险场所中,应选用防爆型电磁阀、本安型电磁阀或选用开关型电气转换器。

4 保位阀:适用于当气源压力低于给定值时,要求控制阀保持在某一位置上的场合。

5 电气转换器

(1)控制系统采用电动仪表和气动控制阀组成的场合。

(2)将电信号转变为气信号。

(3)快速控制系统宜选用电气转换器。

 6 阀位传送器

(1)重要场合宜选用阀位传送器。

(2)电动执行机构应配用传送器。

 7 手轮机构

(1)未设置旁路的控制阀,下列情况应设置手轮机构;但对工艺安全生产联锁用的紧急放空阀和安装在禁止进入的危险区内的控制阀,则不应设置手轮机构。

(2)需要限制阀开度的场合。

(3)对于大口径和选用贵金属管道的场合。

 8 气动三通控制阀:适用于遥控或程序控制系统,使其控制阀或气动闸板阀开或关的场合。

9 控制阀附设的电气元件,如电/气阀门定位器、电磁阀和电/气转换器,用于防爆场合时,其防爆等级应符合有关防爆设计规定。

10 电/气阀门定位器、气动阀门定位器与电/气转换器的选择:

(1)接受气动控制信号的气动控制阀,需要加阀门定位器时采用气动阀门定位器。

(2)接受电动调节信号(一般为4~20mADC)或计算机通讯协议信号的气动控制,采用标准信号的电/气阀门定位器或智能型电/气阀门定位器。

(3)接受电动控制信号(一般为4~20mADC)的气动控制阀处在振动或温度较高的环境中,电/气阀门定位器无法正常工作时,宜采用转换器加气动阀门定位器。

 11 控制阀气开、气关选择原则

 仪表供气系统发生故障或控制信号突然中断时,控制阀的开度应处于使生产装置安全的位置。

8.3   控制阀安装

8.3.1 一般要求

 1 控制阀宜垂直、正立安装在水平管道上。公称直径DN≥80mm的控制阀,其阀前后管道上应设有永久性支架。

 2 控制阀安装位置应方便操作和维修,必要时应设置平台。

 3 控制阀组配管应组合紧凑,便于操作、维修和排液。

 4 控制阀的上下部分应留有足够的空间,以便在维修时取下执行机构和阀内件以下阀的下法兰和堵头。

 5 控制阀用于高粘度、易结晶、易汽化以及低温流体时,应采取保温和防冻措施。

 6 控制阀用于环境温度一般不高于60°C,不低于-40°C的场合。

 7 当阀安装在振动场合时,应考虑防振措施。

 8 凡未安装阀门定位器的控制阀,膜头上应安装指示控制信号的小型压力表。

 9 控制阀用于含有悬浮物和粘度较高流体时,应配冲洗管理。

 10 控制阀安装时应注意使介质按阀体标定箭头方向流过。

 11 控制阀应先检查校验,并在管道吹扫后安装。

8.3.2 控制阀旁路

 1 下列情况应设置旁路:

(1)腐蚀性流体;

(2)8.2.3条2款所述严重磨损阀内件的场合;

(3)其它重要场合,例如锅炉给水调节阀。

 2 下列情况可不设置旁路:

(1)清净流体;

(2)公称通径DN>80mm的场合;

(3)控制阀发生故障或检修时,不致引起工艺事故的场合;

(4)工艺过程中不允许或无法利用旁路阀操作的场合。例如:紧急联锁放空阀以及浆状和易结晶的流体等。

8.3.3 控制阀连接形式应符合制造厂产品说明书的规定。

8.3.4  控制阀渐扩(缩)管

     同心和偏心渐扩(缩)管宜选用偏心渐扩(缩)管。

8.3.5   控制阀配管和配线

1 控制阀的配管和配线方案应满足控制系统的要求。

2 控制阀配管宜采用¢6*1不锈钢管或PVC护套紫铜管,大膜头控制阀和气动闸阀采用¢8*1不锈钢管或带PVC护套紫铜管。

3 防爆区域内控制阀配用的电气部件的配线应符合《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》(GBJ58-83)的有关规定。

8.3.6   控制阀用压缩空气压力等级应符合产品说明书要求。压缩空气的质量应符合国家标准《工业自动化仪表气源压力范围和质量》(GB/T4803-84)的要求。

8.3.7   自力式控制阀安装注意事项

     1 带指挥阀的压力式压力调节阀,阀前应安装过滤器。取压点与调节阀之间距离不小于10倍管径。

     2 温度调节阀:检测器为双金属时,检测器应垂直安装在水平管道上。检测器为温包时,尽可能垂直安装。如果条件不允许,也可倾斜安装,但与水平管道的夹角应大于450 。

     3 自力式调节阀原则上不安装旁路阀,如果需要设置旁路阀,可根据8.3.2的有关规定设计。

调节阀验收规范

GB 50093━2002

5.10 执行器

5.10.1控制阀的安装位置应便于观察、操作和维护。

5.10.2执行机构应固定牢固,操作手轮应处在便于操作的位置。

5.10.3安装用螺纹连接的小口径控制阀时,必须装有可拆卸的活动连接件。

5.10.4执行机构的机械传动应灵活,无松动和卡涩现象。

5.10.5执行机构连杆的长度应能调节,并应保证调节机构在全开到全关的范围内动作灵活、平稳。

5.10.6当调节机构能随同工艺管道产生热位移时,执行机构的安装方式应能保证其和调节机构的相对位置保持不变。

5.10.7气动及液动执行机构的信号管应有足够的伸缩余度,不应妨碍执行机构的动作。

5.10.8液动执行机构的安装位置应低于控制器。当必须高于控制器时,两者间最大的高度差不应超过10m,且管道的集气处应有排气阀,靠近控制器处应有逆止阀或自动切断阀。

5.10.9电磁阀的进出口方位应安装正确。安装前应按产品说明书的规定检查线圈与阀体间的绝缘电阻。

7.3 气动信号管道

7.3.1气动信号管道应采用紫铜管、不锈钢管或聚乙烯、尼龙管缆。管道安装时应避免中间接头。当无法避免时,应采用卡套式中间接头连接。管道终端应配装可拆卸的活动连接件。

7.3.2气动信号管道宜汇集成排敷设。

7.3.3管缆的敷设应符合下列规定:

1 外观不应有明显的变形和损伤;

2 敷设管缆时的环境温度不应低于产品技术文件所规定的最低环境温度;

3 敷设时,应防止管缆受机械损伤及交叉摩擦;

4 敷设后的管缆应国有余度。

7.4 气源管道

7.4.1气源管道采用镀锌钢管时,应用螺纹连接,拐弯处应采用弯头,连接处必须密封;缠绕密封带或涂抹密封胶时,不应使其进入管内。采用无缝钢管时,应焊接连接,焊接时焊渣不应落入管内。

7.4.2控制室内的气源总管应有不小于1:500的坡度,并在其集液处安装排污阀,排污管口应远离仪表、电气设备和线路。装在过滤器下面的排污阀与地面间,应留有便于操作的空间。

7.4.3气源系统的配管应整齐美观,其未端和集液处应有排污阀。水平干管上的支管引出口,应在干管的上方。

7.4.4气源系统安装完毕后应进行吹扫,并应符合下列规定:

1 吹扫前,应将控制室气源入口、各分气源总入口和接至各仪表气源入口处的过滤减压阀断开并敞口,先吹总管,然后依次吹干管、支管及接至各仪表的管道;

2 吹扫气应使用合格的仪表空气;

3 排出的吹扫气应用涂白漆的木制靶板检验,1min内板上无铁锈、尘上、水分及其他杂物时,即为吹扫合格。

7.4.5气源系统吹扫完毕后,控制室气源、就地气源总管的入口阀和干燥器及空气贮罐的入口、出口阀,均应有“未经许可不得关闭”的标志。

7.4.6气源装置使用前,应按设计文件规定整定气源压力值。

7.7 管道试验

7.7.1安装完毕的仪表管道,在试验前应进行检查,不得有漏焊、堵塞和错接的现象。

7.7.2仪表管道的压力试验应以液体为试验介质。仪表气源管道和气动信号管道以及设计压力小于或等于0.6MPa的仪表管道,可采用气体为试验介质。

7.7.3液压试验压力应为1.5倍的设计压力,当达到试验压力后,稳压10min,再将试验压力降至设计压力,停压10min,以压力不降、无渗漏为合格。

7.7.4气压试验压力应为1.15倍的设计压力,试验时应逐步缓慢升压,达到试验压力后,稳压10min,再将试验压力降至设计压力,停压5min,以发泡剂检验不泄漏为合格。

7.7.5当工艺系统规定进行真空度或泄漏性试验时,其内的仪表管道系统应随同工艺系统一起进行试验。

7.7.6液压试验介质应使用洁净水,当对奥氏体不锈钢管道进行试验时,水中氯离子含量不得超过25mg/L,。试验后应将液体排净。在环境温度5℃以下进行试验时,应采取防冻措施。

7.7.7气压试验介质应使用空气或氮气。

7.7.8压力试验用的压力表应经检定合格,其准确度不得低于1.5级,刻度满度值应为试验压力的1.5~2.0倍。

7.7.9压力试验过程中,若发现泄漏现象,应泄压后再修理。修复后,应重新试验。

7.7.10压力试验合格后,宜在管道的另一端泄压,检查管道是否堵塞,并应拆除压力试验用的临时堵头或盲板。

11.5 回路试验和系统试验

11.5.5控制回路的试验应符合下列要求:

1 控制器和执行器的作用方向应符合设计规定。

2 通过控制器或操作站的输出向执行器发送控制信号,检查执行器执行机构的全行程动作方向和位置应正确,执行器带有定位器时应同时试验。

3 当控制器或操作站上有执行器的开度和起点、终点信号显示时,应同时进行检查和试验。