隨著在石油化工企業生產過程自動化程度日益提高,用來控製流體流量的調節閥已遍及各個行業。對於熱力、化工過程控製係統,作為最終控製過程介質各項質量及安全生產指標的調節閥,它在穩定生產、優化控製、維(wei)護(hu)及(ji)檢(jian)修(xiu)成(cheng)本(ben)控(kong)製(zhi)等(deng)方(fang)麵(mian)都(dou)起(qi)著(zhe)舉(ju)足(zu)輕(qing)重(zhong)的(de)作(zuo)用(yong)。由(you)於(yu)調(tiao)節(jie)閥(fa)是(shi)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)節(jie)流(liu)方(fang)式(shi)來(lai)控(kong)製(zhi)流(liu)量(liang)的(de),所(suo)以(yi)它(ta)既(ji)是(shi)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)調(tiao)節(jie)手(shou)段(duan),同(tong)時(shi)又(you)是(shi)一(yi)個(ge)會(hui)產(chan)生(sheng)節(jie)流(liu)能(neng)耗(hao)的(de)部(bu)件(jian)。以(yi)天(tian)然(ran)氣(qi)處(chu)理(li)廠(chang)為(wei)例(li),隨(sui)著(zhe)裝(zhuang)置(zhi)高(gao)負(fu)荷(he)運(yun)行(xing),調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)腐(fu)蝕(shi)、衝刷、磨損、振動、內漏等問題不斷發生,從而導致調節閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、jineryinqigongyixitonghezhuangzhideshengchanxiaolvdafuduxiajiang,yanzhongshikeyidaozhiquanxiantingche。xuanzetiaojiefashi,shouxianyaoshoujiwanzhengdegongyiliutidewulitexingcanshuyutiaojiefadegongzuotiaojian,zhuyaoyouliutidechengfen、溫度、密度、粘度、正常流量、最大流量、最小流量、最大流量與最小流量下的進出口壓力、最大切斷壓差等。在對調節閥具體選型確定前,還必須充分掌握和確定調節閥本身的結構、形式、材料等方麵的特點,而技術方麵主要考慮流通能力、壓降、噪音等問題。
1 調節閥工作原理簡介
1.1 伯努利方程
由水力學觀點來看,調節閥是一個具有局部阻力的節流元件。當流體流經調節閥時,由於閥芯、閥(fa)座(zuo)處(chu)的(de)流(liu)通(tong)麵(mian)積(ji)縮(suo)小(xiao),形(xing)成(cheng)局(ju)部(bu)阻(zu)力(li),並(bing)產(chan)生(sheng)能(neng)量(liang)損(sun)失(shi),通(tong)常(chang)用(yong)閥(fa)前(qian)後(hou)的(de)壓(ya)差(cha)來(lai)表(biao)示(shi)能(neng)量(liang)損(sun)失(shi)的(de)大(da)小(xiao)。根(gen)據(ju)伯(bo)努(nu)利(li)方(fang)程(cheng)式(shi),對(dui)不(bu)可(ke)壓(ya)縮(suo)的(de)流(liu)體(ti):
H=K×V2÷2g
也可表示為:H=(P1 - P2)÷r
式中:
H——為單位重量的流體流經調節閥時的能量損失;
K——為阻力係數;
V——流體平均流速,(V=Q÷S);
Q——流體體積流量,m3/h;
S——調節閥流通麵積,m2;
g——重力加速度,981cm/s2;
r——流體重度,g/cm3;
P1、P2——調節閥前、後絕對壓力,kgf/cm2。
C 稱為調節閥流通係數或流通能力。
C 值表示調節閥全開時,其兩端壓力降△P=1kgf/cm2,流體重度為1g/cm2時,每小時通過閥門的立方米數。
1.2 氣體調節閥的Cv值計算(要考慮壓縮係數)
當P2<0.5P1時:
式中:Q——Nm3/h;rH——標準狀態下氣體重度,kg/Nm3;ε——氣體膨脹係數;t——介質溫度,℃。
如(P1-P2)÷P1≤0.08,ε=1
如(P1-P2)÷P1>0.08,ε=1-0.46×(P1 - P2)÷P1
當P2≤0.5P1時
1.3 調節閥的Cv值範圍
(1)等百分比閥門
閥門的額定Cv值通常是正常流量Cv值的2倍,或者最大流量Cv值的1.3倍,或者說,正常流量Cv值是閥門額定Cv值的30%~70%。
(2)線性閥門
閥門的額定Cv值是正常流量Cv值的1.5倍,或者最大流量Cv值的1.1倍,或者說,正常流量Cv值是閥門額定腸值的60%~80%。
2 調節閥壓降的係統考慮
調tiao節jie閥fa作zuo為wei過guo程cheng控kong製zhi係xi統tong中zhong的de終zhong端duan部bu件jian,是shi最zui常chang用yong的de一yi種zhong執zhi行xing器qi。按an過guo程cheng控kong製zhi係xi統tong的de要yao求qiu,調tiao節jie閥fa應ying具ju有you在zai低di能neng量liang消xiao耗hao的de狀zhuang態tai下xia工gong作zuo,且qie能neng充chong分fen與yu係xi統tong匹pi配pei的de工gong作zuo特te性xing。但dan是shi在zai調tiao節jie閥fa的de使shi用yong中zhong這zhe兩liang個ge要yao求qiu是shi不bu能neng同tong時shi滿man足zu的de,甚shen至zhi是shi互hu相xiang矛mao盾dun的de。在zai要yao得de到dao同tong樣yang的de流liu量liangQmax的情況下,選擇一隻較小口徑的調節閥,雖然其他阻力不變而總的阻力必然比較大,形成大的係統總壓降。
dangguandaoxitongzhongjiezhideliusuzengjiashi,liutitongguoguandaoshangdegezhonganzhuangbujianshichanshengdeliutiyajiangyehuifashengyixiliededongtaibianhua,zuoweiguandaoliutikongzhizhuyaobujiandetiaojiefasuoyinqideliutiyajiangshiyigehenzhongyaoeryourongyibeihulvedeyinsu,zaifenxiyutiaojiefayouguandexitongwentishi,bujinyaokaolvdaotiaojiefabenshendewenti,erqieyeyaokaolvdaotiaojiefadeyajiangduixitongdongtaipinghengdeyingxiang。
圖 1 流體係統流量—壓力曲線圖
圖 1 是該流體係統的流量—壓力曲線圖,它表明了在不同流量下的管線壓力分布平衡狀態。在該係統中對應泵的壓力特性方程為:
△Pp=△Pf0-(1/ρ)×(F/Cp)2
這裏可以將管道流體的壓力變化分解成幾個部分,即:△Pp(調節閥人口增壓),△Pv(調節閥上的壓降),△Pa(熱交換器上的壓降),△Pt(管道上的壓降),△Pg(流體動勢能轉換壓降)。其中:△Pf0為在零流量下的調節閥人口壓力增壓;ρ為液體介質的質量密度;F為液體介質的質量流量。
Cp為常數。流體在管道上的壓降特性方程為:
△Pt =(1/ρ)×(F/Ct)2
流體在熱交換器上的壓降特性方程為:
△Pa =(1/ρ)×(F/Ca)2
流體在調節閥上的壓降特性方程可以類似表達為:
△Pv=(1/ρ)×(F/Cv)2
這裏的Cv是一個動態的流量常數,它要根據調節閥的閥杆位置的變化而變化的。
3 調節閥的噪音分析
氣qi蝕shi和he噪zao音yin是shi調tiao節jie閥fa在zai控kong製zhi高gao壓ya差cha流liu體ti中zhong的de兩liang大da公gong害hai。調tiao節jie閥fa上shang的de噪zao音yin更geng是shi石shi油you化hua工gong生sheng產chan中zhong的de主zhu要yao汙wu染ran源yuan。在zai使shi用yong中zhong除chu需xu選xuan用yong低di噪zao音yin結jie構gou的de調tiao節jie閥fa外wai,改gai變bian閥fa的de操cao作zuo條tiao件jian更geng是shi消xiao除chu或huo降jiang低di氣qi蝕shi和he噪zao音yin的de根gen本ben方fang法fa。調tiao節jie閥fa在zai工gong作zuo時shi,應ying注zhu意yi它ta的de噪zao音yin情qing況kuang,分fen析xi好hao噪zao音yin的de產chan生sheng機ji理li可ke以yi更geng好hao地di監jian視shi調tiao節jie閥fa的de工gong作zuo狀zhuang態tai和he有you效xiao處chu理li所suo發fa生sheng的de問wen題ti。
(1)機械類振動——如當閥芯在套筒內水平運動時,可以使閥芯與套筒的間隙盡量小或者使用硬質表麵的套筒。
(2)固有頻率振動——rufaxinhuozheqitadezujian,tamendouyouyigeguyouzhendongpinlv,duici,keyitongguozhuanmendezhuzaohuoduanzaochulilaigaibianfaxindetexing,ruyoubiyaoyekeyigenghuanqitaleixingdefaxin。
(3)閥芯不穩定性——ruyouyufaxinzhendangxingweiyiyinqiliutideyalibodongerchanshengdezaoyin,zhezhongqingkuangyibanshiyouyutiaojiehuiluzhixingqidengdezuniyinsuyinqide,duicikeyizhongxintiaojiezunixishuhuozhezaifaxinweiyifangxiangshangjiashangjianzhensheshi。
(4)介質的力學流動性——介質在管道或者調節閥中流動時,也會發出噪音,對於這種情況,這裏不作具體闡述(氣蝕也會產生噪音)。
4 結論
調節閥的選型和應用是一個專業性強、涉she及ji的de技ji術shu領ling域yu廣guang的de係xi統tong工gong作zuo,要yao做zuo好hao這zhe個ge工gong作zuo,不bu僅jin要yao在zai理li論lun上shang充chong分fen了le解jie它ta的de各ge種zhong特te性xing,而er且qie要yao結jie合he實shi際ji使shi用yong經jing驗yan來lai綜zong合he分fen析xi判pan斷duan,這zhe樣yang才cai能neng充chong分fen發fa揮hui調tiao節jie閥fa的de作zuo用yong。筆bi者zhe將jiang石shi油you化hua工gong調tiao節jie閥fa應ying用yong的de一yi點dian經jing驗yan總zong結jie出chu來lai,希xi望wang能neng給gei同tong行xing提ti供gong借jie鑒jian。