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7.2控制阀的选型条件和方法
发布时间:2016-11-10 16:24:51

控制阀的控制系统强调三个基本性能:安全性、稳定性和精确性。

一、为了选择正确的控制阀,需要详细了解应用和制程本身的需求。主要包含如下几个因素:

1.现场安全性的要求。

例如:A、在电源故障时阀门应该处于阀开还是阀关的状态?也就是阀门选型时需要说明是“气开”还是“气关”。

      B、是否需要高位和低位报警?

2、被控制的参数是什么?如,温度、压力、液位、流量?

3、被控介质是什么?其物理性能是什么?

4、流经控制阀的介质是什么(蒸汽、水、油等),其流量是多少?

5、控制阀前压力、阀后压力,最大压降是多少?

6、阀门的材质和连接方式要求

7、控制阀后连接的是什么换热系统?制程有什么要求?

例如:A、换热器是用于供热还是制程应用?是连续生产还是间歇性生产?

B、对温度控制,设定温度是固定的还是过程变化的?

C、负载是稳定的还是变化的?如果是变化的,变化是快速的还是缓慢的?

D、最大允许控制偏差是多少?

E、需要单回路还是多回路控制?

F、安装环境:是否具有腐蚀性?控制阀安装室内还是室外?管线是否干净?是否需要防爆?

G、现场可提供的动力源:电\压缩空气,电压和气源压力是多少?


二、选择控制阀类型

1、阀门类型:截止阀型、球阀、蝶阀。

2、控制类型:气动、电动、电气控制、自作用式。

如果在危险的区域使用,气动或自作用控制要比昂贵的本安型或防爆型电动控制更加适合。

在考虑具体应用和所需要的动力源时需要考虑三个因素:负载的改变。设定值的控制关键与否。

设定值是否变化。

A、电气控制:结合了电动控制和气动控制的优点。系统由气动阀、电子控制器、传感器和控制系统,以及电气定位器和转换器组成。

这种组合控制既具有气动阀控制的平稳性,又具有电动控制系统的快速和正确。分为气开型和气关型;

目前工业上使用最多的就是这种控制方式,常见产品有:气动控制阀或调节阀。Way′s波纹管密封气动控制阀PCV3000-B。

B、气动控制:

1)结实,动作迅速,适用于制程改变迅速的场合。

2)执行器可以提供很大的关闭力或开启力,可克服流体压差。

常见产品有:气动波纹管截止阀,气动球阀和气动蝶阀。

C、电动控制:动作相对比较慢,不如气动执行器平稳,不适合于制程参数快速改变的应用,如负载快速改变的压力控制。执行器的关闭力相对较小,还需要较大耗电量,使用成本很高。

D、自作用控制:结实、简单,调试方便,适用于恶劣的工作环境中。但反应比较慢,不能提供积分和微分控制功能,控制偏差相对大一点。典型应用为大型油罐控温。

 

三、设定点或期望值附近的振荡,通常是不能接受的。产生振荡需的原因如下:

A、控制器、感应器或执行器阀门口径选择错误

B、控制器设定错误

C、感应器的安装位置错误引起很长的死区时间


四、特殊说明

1、对于一些换热器系统,为了既保证温度准确,又避免因超压引起冒顶事故等安全问题,建议采用在控制温度的同时,另外控制压力。对于温控阀采用温度信号来控制,用4-20mA电流输出,这样可确保温度非常准确。用另一个控制阀来控制压力,出于节能考虑,采用气关型。采集压力信号,继电器输出,起超压保护作用。这样两个控制阀串联,若压力超过上限设定时,马上可以切断汽源。

2、因为饱和蒸汽的压力和温度在理论上是一一对应的,但在容积非常大的情况下,温度会受介质流速、容器内不同部件不同金属材质的换热效率以及传感器的安装位置等因素影响,而无法确保换热器内任一点的温度都能及时均衡,而压力信号则不受上述因素影响。所以对于容积很大的换热器的控制方式也可调换使用,主控压力,继电器采集温度信号。如石化行业50万吨级以上的重油罐一般采用这种方式控制。

3、控制阀选型时,一定要计算并确认阀门的Kv值(即阀门的流量系数),否则很有可能造成阀门选择过大或过小,尤其对于使用蒸汽作热媒进行加热的工况,更要慎重计算,否则很容易产生水锤、管线振动、控制不稳定等现象发生,原因如下:

1)当阀门选型过大时,阀门将长期处于低开度运行,这样不仅使阀门本身密封面容易损害,还会造成大量蒸汽长期滞留于阀前,从而形成积水,在阀前疏水不及时的情况下,很容易产生水锤而使管线剧烈振动,对换热器及管线设备造成损害。

2)当阀门选型过小时,阀门将长期处于全开状态,从而失去了本身具备的调节功能,从而造成控制极不稳定,偏差会远远大于控制要求。

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