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调节阀小结
来源: | 作者:pmod53b92 | 发布时间: 2018-06-21 | 6337 次浏览 | 分享到:
调节阀的相关知识既是重点,也是难点。这里就自己的一点工作经验,进行简要小结。
根据驱动方式的不同,调节阀分为电动、气动、液动。其中液动类没有接触过,这里对前面两类进行小结。
在直观感受上,电动调节阀和气动调节阀除了驱动方式不同外,另外一个比较明显的区别,我觉得电动阀比气动阀要缺少一个部件,那就是阀座(体)。我们常常说的川仪ZHB电动阀,称为电动执行机构更为恰当些。电动阀中,翻板充当了类似于阀体的功能,直接与管道接触。而翻板结构简单,可以自己加工,所以被常常忽略了。
这里以较常见的川仪ZHB型电动执行机构为例,对电动阀小结下。
在二轧热处理1#、2#加热炉共有48个ZHB阀,一轧均热炉共有36个ZHB阀。就使用情况看,运行基本平稳,故障不多。下面是一些小经验:
1)为防止误操作和异常情况,炉温不受控,常常对阀进行限位。限位方式主要有机械限位和凸轮限位。由于加热炉各区段工艺、翻板、介质管道的差异,需要依次调整。限位的作用在热处理得到了较好的体现。在机械限位时,需要注意配合行程调整,稍留有余量,否则,连杆被限位的卡轮挡住,来回震荡,容易烧坏模块。在中控DCS系统中,可以以工程师权限随时对输出进行任意限位,比较方便,不过一旦模块故障、信号干扰,这种方式就会失效;
2)比较常见的故障是连杆、执行器转轴的连接方面。在某一开度,当二者共线,形成力矩盲区,阀门无法动作。解决的办法就是通过重新整定,使上下行程错过盲区;另外,连杆和转轴通过螺栓连接,螺帽拧得过紧,没有活动余地,连杆和执行器转轴阻力过大,容易卡滞;过松,阀门动作滞后大,同时螺帽容易脱落,连杆松懈,当周围震动频繁时更易发生。在高炉区曾出现过这种情况,后来加工一个反扣插销后问题解决。另外,二者不在同一平面,连杆容易扭断;
3)当拆卸翻板回装时,要注意面板显示上下限与实际翻板位置一致,做好记号,同时要注意翻板转动方向。假如原来连杆顺时针运转,阀门开度增大,方向弄错,虽然在物理上翻板运转90度即可完成开关的周期,但是面板整定时,无法进入后续菜单。解决的办法是,当发现反向时,按正确方向标定上下限,然后退出,虽然无法进入后续菜单的确定项,但是方向已经保留。再次进入整定菜单,即可完成。
下面总结下气动阀。有以下方面:
一、类型以及各自应用场合;
目前国内和国际上通常采用的一种分类方法是按结构、原理和作用划分,调节阀总共为9大类,即直通单座调节阀、直通双座调节阀、套筒调节阀、角形调节阀、三通调节阀、隔膜阀、蝶阀、球阀和偏心旋转阀。
在《调节阀的正确选型及注意事项》一文中,比较详细地讲述了各阀门的性能和应用注意事项。
在一些特殊的工况下,需要考虑的有:
1)蒸汽介质。要注意高温高压(阀体、阀芯、填料材质)、防噪(结构形式)、最大允许压差、泄漏量、是否有三断保护等;
2)煤气介质。考虑口径大、压力小、流量大以及煤焦油和渣质带来的阻滞,一般考虑蝶阀阀体和带气缸的双作用执行机构;
3)小管径、少渣质的连铸二冷水、中包和RH氩气调节中,直通单座调节阀即可。
《调节阀的工况选型与应用中的实例分析》有比较典型的实例说明。
二、阀门的安装。
A)阀门本身的安装要求。
此为2#转炉除氧器安装整改前后的一组对比图。


原安装主要问题是:
水平安装调节阀,由于重力作用,推杆阀杆等内部组件会发生偏磨现象,造成泄露,而且不好处理;(在底吹阀门站中,此种安装甚至造成3套切断阀阀杆断裂而整改。)空气过滤减压器应当垂直安装,利于杂质的排出。
调节阀的安装要求有以下注意点:
(1)调节阀属于现场仪表,环境温度应在 -25~60℃ 范围,相对湿度 ≤95%。露天或高温场合,应采取防水、降温措施。在有震源的地方要远离振源或增加防振措施。
(2)调节阀一般应垂直安装,特殊情况下可以倾斜,如倾斜角度很大或者阀本身自重太大时对阀应增加支承件保护。
(3)安装调节阀的管道一般不要离地面或地板太高,在管道高度大于 2 米时应尽量设置平台,以利于操作手轮和便于进行维修。
(4)调节阀安装前应对管路进行清洗,排除污物和焊渣。安装后,为保证不使杂质残留在阀体内,还应再次对阀门进行清洗,即通入介质时应使所有阀门开启,以免杂质卡住。在使用手轮机构后,应恢复到原来的空档位置。
(5)为了使调节阀在发生故障或维修的情况下使生产过程能继续进行,调节阀应加旁通管路。同时还应特别注意,调节阀的安装位置是否符合工艺过程的要求。
(6)电动调节阀的电气部分安装应根据有关电气设备施工要求进行。如是隔爆型产品应按规范要求进行安装。如现场导线采用 SBH 型或其它六芯或八芯、外径为 φ11.3mm 左右的胶皮安装电缆线。在使用维修中,在易爆场所严禁通电开盖维修和对隔爆面进行敲打。同时在拆装中不要磕伤或划伤隔爆面,检修后要还原成原来的隔爆要求状态。
B)与其它仪表元件组合,在管道上的安装顺序,可看下文——《典型管道上仪表安装顺序》。此题我曾在海川论坛引出并经参考和讨论后给出解答。
某管道上要安装相关仪表(一次元件)用于检测控制:
1.压力(阀前阀后各1)——远传式;
2.温度                ——Pt100;
3.流量(要求温压补偿)——一次元件为孔板;
4.调节阀(要旁通阀)  ——气动单座式;
在直管段紧张的情况下,试画出仪表PID图示。并说出理由。
解答:

说明:
在直管段紧张的条件下,以下几点安装原则及技巧:
1.差压式节流原件在调节阀之前;
原因:
1)如果不这样,则影响流量测量。
在节流装置测量流量的理论推导中,理论上有两个假设,即流体流动是连续的,并且流体流动过程中遵守能量守恒定律。故孔板不能安装在气液两相并存的地方,以免增大测量误差,有的液体(如液化烃)经调节阀降压后,有时会有部分汽化,形成两相共存;
调节阀在调节的过程导致流体频繁波动,压力也随之波动,影响孔板测量;孔板安装在调节阀后,离调节阀过近是不行的,调节阀频繁动作会造成介质的波动,调节阀作为安装在管道上的设备,而且阀门也有自身的流量特性,多少都对流体的流束特性是有一定影响的,比如压力,孔板就是以测量差压为测量原理的,这样至少会造成流量计的频繁波动,或者以至于导致较大的测量误差
      2)如果不这样,则会改变阀门的调节特性,影响控制作用。节流孔板本身是限流元件,会把压力限制在孔板的前面,如果紧挨着阀门的出口安装,这样会使阀门出口压力升高,这样在阀必然会使阀门前后压差改变,阀门设计时,阀门的前后压差是一项重要的制造参数,这样会改变阀门的调节特性。
     3)如果不这样,则会使调节反馈作用滞后。
2.压力在温度之前;
原因:温度一次原件为扰流件(插入深度要求过中心线及2/3处),影响压力测量(压力安装要管道内壁光滑无突出)。
3.流量要温压补偿的,压力取阀前压力,不能取阀后压力。
原因:阀后压力自然不可。
三、阀门定位器的调校;
这里总结下阀门定位器的调校。(引用海川技术讨论者denghl的系统讲解~)
对于机械式直行程定位器,先调校保证50%的阀位定位器,反馈杆处于水平位置,与阀杆垂直,这样保证阀门线性度和全行程,反馈值在定位器凸轮的有效区域内。
   接下来调整零位和量程。以气开阀为例:
(1)调零。输入4mA,调整零点旋钮至合适位置;调零至什么程度?——阀门即将开但还没开;
(2)调量程。输入20mA,调整量程旋钮至合适位置。调量程到什么位置合适?——需要根据实际把握。量程调整后,零点也会变化,所以要再返回调零。直到输入20mA后,阀门在100%位置,定位器调校的过程才算结束。
    在2)中把握不好,需要循环调整的次数就增多。
    调好后,再分别输入8mA、12mA、16mA,观察阀门的线性即可。
对于智能式阀门定位器,都具有自整定功能,只需要对照说明通过按键或用手操器,按照步骤进行就可以了。
四、气路分析以及连锁保护;
常规调节阀气路比较简单,在有三断保护的气路中,就显得比较负责。虽然各自阀门由于各型号和采用的气路元件不同,但基本原理是相通的。在《转炉复杂调节阀气路分析》中,曾根据现场实物进行了系统的分析,更系统的分析方案可参阅张德庆的《控制阀的(三断)保护方案及分析》。该文比较系统的讲述了五种保护方案。
五、气开气关与正反作用;
关于阀门: 
正作用,气从膜头上部进,有气时阀杆向下移动;
反作用:气从膜头下部进,有气时阀杆下上移动。
---------------------注:这个概念与定位器密切相关,其它意义不大
正装:阀杆向下移动时,流通面积减小(阀门关)
反装:阀杆向下移动时,流通面积增大(阀门开)
---------------------注:这个概念意义不大,只是对拆装阀门有指导意义,正装阀芯在阀座的上部(工作中最常见),反装阀芯在阀座的下部(逐渐变得罕见了)
气开:作用于执行机构的气源压力增大时,阀门逐渐打开
气关:作用于执行机构的气源压力增大时,阀门逐渐关闭
---------------------注:这个概念就太重要的了,不仅跟DCS输出电流的方向有关,还与安全密切相关。气开,没气就关,也即故障关Fail Close,简称FC(非Flow Control);气关,没气就开,也即故障开Fail Open,简称FO(非Flow Orifice孔板)
流开:介质流动方向与阀门打开(从关往开)的方向一致
流闭:介质流动方向与阀门打开(从关往开)的方向相反
---------------------注:这个概念也不要紧,按阀体上的箭头方向安装就结了
关于定位器:
正/反作用:与执行机构的正/反作用匹配。如果调试时设置反了,整台阀门就不能形成负反馈回路,阀门因此要么全开,要么全关。
关于调节器:
正作用:偏差越大(测量值-设定值),输出越大
反作用:偏差越大(测量值-设定值),输出越小
正向输出:0%输出4mA,100%输出20mA。对应气开阀
反向输出:0%输出20mA,100%输出4mA。对应气关阀
六、综合分析。
调节阀的最终目地是通过动力操作去改变流体流量,通过调节流量来实现介质的压力、液位或流量的改变,达到控制的目的。
所以阀用的好坏,涉及到很多方面:
一是制造厂家的质量;
二是阀门选型是否正确,这同时需要工艺提供准确地实际参数;
三是控制理论控制方案的可行性,包括PID参数的设定、调节器的正反作用、控制的理论依据;
四是阀门安装是否规范。包括阀本身的安装要求以及和其他元件组合安装;
五是其他仪表提供的控制参数是否正常。比如一台流量调节阀,由于流量孔板导压管堵住了,不能反映真实的流量,流量控制阀自然也不能正常工作(自动状态);
六是日常维护是否到位。气动阀气源排污、阀体的清洁保养等。