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調(diào)節(jié)閥作為自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器,其質(zhì)量的好壞與設(shè)計(jì)院、生產(chǎn)廠家和用戶都有很密切的關(guān)系。質(zhì)量不只是生產(chǎn)廠的問題,還應(yīng)包含系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員、生產(chǎn)廠家和使用人員方面的問題,它是廣義的概念。因此,提高調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用質(zhì)量應(yīng)從全過程來(lái)考慮,尤其是選型質(zhì)量。而要提高調(diào)節(jié)閥選型質(zhì)量,則必須提高調(diào)節(jié)閥從業(yè)人員的知識(shí)和應(yīng)用水平,這也是舉辦本次講座的目的。 調(diào)節(jié)閥是自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器,其應(yīng)用質(zhì)量反映在系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)品質(zhì)上,調(diào)節(jié)閥應(yīng)用的好壞,即應(yīng)用質(zhì)量與三個(gè)方面有關(guān): (1) 正確選型(含計(jì)算)——系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員; (2) 產(chǎn)品質(zhì)量——生產(chǎn)廠; (3) 正確安裝、使用、維護(hù)——用戶。 所以,我們講質(zhì)量不只是生產(chǎn)廠的問題,它是一個(gè)廣義的概念,包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員、生產(chǎn)廠家和使用人員.下面列舉常見的應(yīng)用問題,這些問題若能很好地處理,可以說(shuō)你選閥就不會(huì)出現(xiàn)大的質(zhì)量事故。 (1)口徑計(jì)算――小了不能滿足Qmax,大了常小開度工作,調(diào)節(jié)性能差,壽命短。 (2)校核關(guān)閉時(shí)的△P――有些根本就不作校核,造成閥關(guān)不死,打不開。 (3)校核可調(diào)比R――R 小了不能滿足流量變化范圍。 (4)確定彈簧范圍――涉及彈簧范圍、啟始工作壓力、輸出力、穩(wěn)定性、調(diào)整等。 (5)材質(zhì)與結(jié)構(gòu)――這里學(xué)問zui大,一個(gè)的工程設(shè)計(jì)人員,所選的閥結(jié)構(gòu)和材質(zhì)應(yīng)是在滿足使用功能前提下,得到的是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、(相對(duì)而言)。相反,花了很多錢,甚至引進(jìn)產(chǎn)品,還是用不好,這種費(fèi)用可差 20~30 倍。用不好的影響則更大,開開停停,造成經(jīng)濟(jì)損失和產(chǎn)量下降,有的甚至無(wú)法投用。因此,一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員就知道閥在現(xiàn)場(chǎng)的重要性,一開始就重視閥的正確選型,并與我們密切配合。 (6)附件——對(duì)主體的保證和有意的補(bǔ)償。 也有很多成功的例子,成功首先在于他們的正確選型。這些例子都是筆者親自經(jīng)歷的: (1)化八院——選用的耐鹽酸調(diào)節(jié)閥,因所選閥型和材料恰當(dāng),已使用兩年以上。 (2)化六院與沙市農(nóng)藥廠——精細(xì)化工工程,多種物質(zhì)混合成的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),該閥1993 年投用至今正常。 (3)化四院——選用燒堿閥,克服了燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)高溫濃堿腐蝕與堵卡問題。 (4)化八院與內(nèi)蒙吉蘭泰化工項(xiàng)目——水處理(脫鹽水)系統(tǒng),以往無(wú)論國(guó)內(nèi)外裝置均用襯膠蝶閥或隔膜閥,閥一直用不好。該廠改引進(jìn)隔膜閥用我們?yōu)橹畬iT設(shè)計(jì)的水處理閥后,閥已運(yùn)行了兩年多。類似的還有云南氮肥廠。 (5)核動(dòng)力設(shè)計(jì)院——選用高溫高壓、0.2 秒緊急動(dòng)作閥,保證了試驗(yàn)裝置運(yùn)行。 (6)成都化工廠――濕氯氣調(diào)節(jié),原為美國(guó)閥,選用氯氣閥后,實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。 (7)什邡化工總廠――346 工程選用磷銨閥,投運(yùn)兩年多正常。 (8)紅光化工廠――98%濃硝酸,選用全四氟耐蝕閥,1992 年至今運(yùn)行正常。 (9)云南氮肥廠――磷酸及混和介質(zhì),選用耐腐蝕球閥代替預(yù)先準(zhǔn)備進(jìn)口的產(chǎn)品,產(chǎn)品從1992 年至今運(yùn)行正常,還節(jié)約10 多萬(wàn)美元。 (10)武鋼――技改選用微壓力自力式閥,解決了爐膛50mmHzO 的超低壓穩(wěn)定問題。 舉例涉及的問題和成功的例子,目的在于證明選型的重要性和技術(shù)處理的價(jià)值,以引起對(duì)調(diào)節(jié)閥選型的足夠重視。 本節(jié)講座重點(diǎn)比較分析了國(guó)內(nèi)外調(diào)節(jié)閥應(yīng)用質(zhì)量上的差距與原因。如果說(shuō)國(guó)內(nèi)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)水平、生產(chǎn)水平與*國(guó)家相比有一定差距是實(shí)際的,但是如果說(shuō)有十分大的差距,就不一定符合實(shí)際了(至少筆者這樣認(rèn)為)。那么,為什么國(guó)內(nèi)調(diào)節(jié)閥的使用效果和時(shí)間遠(yuǎn)不及引進(jìn)產(chǎn)品呢?在這節(jié),筆者將對(duì)這問題做出闡述。 如果說(shuō)國(guó)內(nèi)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)水平、生產(chǎn)水平與*國(guó)家相比有一定差距是實(shí)際的,但是如果說(shuō)有十分大的差距,就不一定符合實(shí)際了(至少筆者這樣認(rèn)為)。那么,為什么國(guó)內(nèi)調(diào)節(jié)閥的使用效果和時(shí)間遠(yuǎn)不及引進(jìn)產(chǎn)品呢? 只要比較一下我國(guó)的調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型表與國(guó)外計(jì)算選型表,不難發(fā)現(xiàn),我們的內(nèi)容太簡(jiǎn)單。如美國(guó)儀表學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)格式所列內(nèi)容49 個(gè)序號(hào),我國(guó)表格不到20 個(gè)序號(hào),不少內(nèi)容都沒有納入,必然選型不當(dāng)、不全面,造成“先天不足”;再就是國(guó)內(nèi)調(diào)節(jié)閥標(biāo)準(zhǔn)化程度太高,以一變應(yīng)萬(wàn)變,而不是“對(duì)癥下藥”,予以不同對(duì)待。僅以閥的泄漏為例,用戶反映較強(qiáng)烈。它不僅涉及結(jié)構(gòu)的選定。還涉及不平衡力計(jì)算。誰(shuí)來(lái)細(xì)致的考慮呢?沒有。既然沒有,必然造成關(guān)不死、打不開、泄漏大、密封的可靠性差(開始可以,用不到多久就不行了)等使用問題。要解決它,就必須細(xì)致的考慮,它包括: (1)根據(jù)閥的關(guān)閉壓差,計(jì)算不平衡力,以確定閥結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)大小,首先保證關(guān)死需要的足夠的輸出力。 (2)確定*流向以利于密封。 (3)閥的結(jié)構(gòu)考慮,對(duì)大壓差、大口徑閥(如 DN100 的閥,△P=20MPa,其不平衡推力高達(dá) Ft=0.25π ×102×20=15.7t),對(duì)結(jié)構(gòu)的細(xì)致考慮十分重要,包括力平衡和耐汽蝕、沖蝕的考慮。 (4)不干凈介質(zhì)、結(jié)垢結(jié)巴介質(zhì)的防堵性能的考慮,堵住了、卡住了,又怎能密封? (5)對(duì)強(qiáng)腐蝕介質(zhì),節(jié)流件的耐腐蝕性能考慮,而且必然可靠,不少閥運(yùn)行不久泄漏就超標(biāo),原因就在節(jié)流件被腐蝕。 (6)對(duì)密封型式的考慮。 a.硬密封還是軟密封; b.是否需要堆焊耐磨合金,提高可靠性; c.軟密封型式及軟密封材質(zhì)。 (7)泄漏等級(jí)、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)壓差、驗(yàn)收方法等等。 由此可見,粗糙的考慮,必然獲得粗糙的使用效果:大部份一般產(chǎn)品可以,所以,稍有考慮欠當(dāng)和特殊場(chǎng)合,閥肯定用不好。 歸納起來(lái),國(guó)內(nèi)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用的主要問題是:計(jì)算、選型不全面,造成“先天不足”;生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品太單一,不能滿足各種需求。解決的辦法是:首先把握質(zhì)量的*關(guān)(也是生產(chǎn)廠不重視的一關(guān))簽訂合同關(guān),審查所選閥真正能有效的滿足工作條件和使用要求,克服“先天不足”;其次是生產(chǎn)廠生產(chǎn)的各種產(chǎn)品,尤其是特殊產(chǎn)品、變型產(chǎn)品以適應(yīng)特殊場(chǎng)合的需求。要做到這兩點(diǎn),無(wú)論選型人員和生產(chǎn)廠家都必須精通調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用。 調(diào)節(jié)閥的計(jì)算、選型究竟涉及到哪些內(nèi)容? 本節(jié)講座按閥型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、上閥蓋與填料、閥內(nèi)件、附件的選定總結(jié)出了110 問,供計(jì)算、選型時(shí)參考。筆者認(rèn)為如果在選型過程中根據(jù)實(shí)際工況對(duì)這些問題都一一作出了比較和選擇,那么所選的閥就八九不離十了。當(dāng)然,這里面涉及到許多技術(shù)問題和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),需要在實(shí)踐中不斷的積累。 詳細(xì)內(nèi)容 (1) 驅(qū)動(dòng)方式的選擇:電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)的決定? (2) 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇普通型還是新型的電子式結(jié)構(gòu)? (3)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是角行程還是直行程? (4)角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直連式還是曲柄連接式? (5)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)的決定:電Ⅱ、電Ⅲ,還是其它? (6)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)防爆與否? (7)伺服放大器的選定? (8)是否需要位置反饋信號(hào)? (9)是否需要過載保護(hù)? (10)是否需要手操? (11)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜式與活塞式的選定? (12)氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例式與兩位式的選定? (13)氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)直行程與角行程的選定? (14)氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)有彈簧與無(wú)彈簧式的選定? (15)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是單彈簧型的老式結(jié)構(gòu)還是多彈簧小型新結(jié)構(gòu)? (16)正作用與反作用的選定? (17)彈簧范圍的選定(涉及計(jì)算)? (18)工作彈簧范圍的選定(涉及計(jì)算)? (19)是否需要加長(zhǎng)支架? (20)執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格的決定(涉及計(jì)算)? (21)執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格是按標(biāo)準(zhǔn)與閥搭配還是縮小或增大? (22)氣信號(hào)大小的選定? (23)氣信號(hào)接口的要求? (24)行程(或角度)的選定? (25)氣源大小的選定? (26)動(dòng)作速度的要求? (27)環(huán)境條件是否滿足? (28)對(duì)顏色的要求? (29)對(duì)重量的限制與否? (30)對(duì)顏色的要求? 本節(jié)講座重點(diǎn)總結(jié)分析調(diào)節(jié)閥正確選型所需要注意的事項(xiàng),按調(diào)節(jié)閥閥型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、材料、流量特性、作用方式、彈簧范圍、流向、填料、附件九個(gè)方面總結(jié)了調(diào)節(jié)閥選型的經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng),對(duì)于調(diào)節(jié)閥 從業(yè)人員了解調(diào)節(jié)閥的選型知識(shí),提高選型水平有較大的幫助作用,但限于筆者水平有限,難免有許多不足和問題,歡迎廣大讀者批評(píng)指正。 (1)確定公稱壓力,不是用Pmax 去套PN,而是由溫度、壓力、材質(zhì)三個(gè)條件從表中找出相應(yīng)的PN 并滿足于所選閥之PN 值。 (2)確定的閥型,其泄漏量滿足工藝要求。 (3)確定的閥型,其工作壓差應(yīng)小于閥的允許壓差,如不行,則須從特殊角度考慮或另選它 (4)介質(zhì)的溫度在閥的工作溫度范圍內(nèi),環(huán)境溫度符合要求。 (5)根據(jù)介質(zhì)的不干凈情況考慮閥的防堵問題。 (6)根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性能考慮閥的耐腐蝕問題。 (7)根據(jù)壓差和含硬物介質(zhì),考慮閥的沖蝕及耐磨損問題。 (8)綜合經(jīng)濟(jì)效果考慮的性能、價(jià)格比。需考慮三個(gè)問題: a.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(越簡(jiǎn)單可靠性越高)、維護(hù)方便、備件有來(lái)源; b.使用壽命; c.價(jià)格。 (9)優(yōu)選秩序。 蝶閥-單座閥-雙座閥-套筒閥-角形閥-三通閥-球閥-偏心旋轉(zhuǎn)閥-隔膜閥。 ① 要求閥動(dòng)作平穩(wěn); ② 小開度調(diào)節(jié)性能好; ③ 選好所需的流量特性; ④ 滿足可調(diào)比; ⑤ 阻力小、流量比大(閥的額定流量參數(shù)與公稱通徑之比); ⑥ 調(diào)節(jié)速度。 這是不可分割、互相的兩個(gè)因素。泄漏量應(yīng)滿足工藝要求,且有密封面的可靠性的保護(hù)措施;切斷壓差(閥關(guān)閉時(shí)的壓差)必須提出來(lái)(遺憾的是許多設(shè)計(jì)院的調(diào)節(jié)閥計(jì)算規(guī)格書中無(wú)此參數(shù)),讓所選閥有足夠的輸出力來(lái)克服它,否則會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)選大或選小。 即使是干凈的介質(zhì),也存在堵塞問題,這就是管道內(nèi)的不干凈東西被介質(zhì)帶人調(diào)節(jié)閥內(nèi),造成堵卡,這是常見的故障,所以應(yīng)考慮閥的防堵性能。通常角行程類的調(diào)節(jié)閥比直行程類的調(diào)節(jié)閥防堵性能好得多,故以后角行程類的調(diào)節(jié)閥使用將會(huì)越來(lái)越多。 它包括耐沖蝕、汽蝕、腐蝕。主要涉及到材料的選用和閥的使用壽命問題,同時(shí),涉及到經(jīng)濟(jì)性問題。此問題的實(shí)質(zhì)應(yīng)該是所選閥具有較好的耐蝕性能且價(jià)格合理。如能選全四氟閥就不應(yīng)該選全耐蝕合金閥;能選反汽蝕效果較好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的角形高壓閥(滿足兩年左右使用壽命),就不應(yīng)該選結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴的其它高壓閥。 這涉及調(diào)節(jié)閥的公稱壓力、工作溫度的選定。 耐壓方面,如果只是壓力高并不困難,主要是壓差大會(huì)產(chǎn)生汽蝕; 耐溫方面,通常解決 450℃以下是十分容易的,450~600℃也不困難,但到 600℃以上時(shí),矛盾就會(huì)突出;當(dāng)溫度在80℃時(shí)的切斷類調(diào)節(jié)閥選用軟密封材料通常是不可取的,應(yīng)該考慮硬密封切斷。 附表:《常用材質(zhì)的工作溫度、工作壓力與PN 關(guān)系表》。 此問題非常直觀,一定是外觀好、重量輕的閥受使用廠家歡迎。這里要改變一種偏見,認(rèn)為調(diào)節(jié)閥是個(gè)“老大粗”,重一點(diǎn)或外觀差一點(diǎn),沒什么了不起?,F(xiàn)在我們十分重視它,從而提出了調(diào)節(jié)閥應(yīng)該具有小型化、輕型化、儀表化的特征。 在滿足上述使用功能的要求中,適用的閥有幾類,此時(shí)便應(yīng)綜合經(jīng)濟(jì)效果確定某一閥型,為此,我們認(rèn)為,至少應(yīng)該考慮以下四個(gè)問題: 1)高可靠性。 ①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單; ②可靠性高。這里需要改變過去片面追求性能指標(biāo),忽視可靠性的錯(cuò)誤作法。 2)使用壽命長(zhǎng)。 3)維護(hù)方便,備品備件有來(lái)源。 4)產(chǎn)品價(jià)格適宜,性能價(jià)格較好。 根據(jù)調(diào)節(jié)閥的功能優(yōu)劣和上述觀點(diǎn),特提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下: ①全功能超輕型調(diào)節(jié)閥 ②蝶閥 ③套筒閥 ④單座閥 ⑤雙座閥 ⑥偏心旋轉(zhuǎn)閥 ⑦球閥 ⑧角形閥 ⑨三通閥 ⑩隔膜閥 在這些調(diào)節(jié)閥中,我們認(rèn)為應(yīng)該盡量不選用隔膜閥,其理由是隔膜是一個(gè)極不可靠的零件,使其隔膜閥也成為了可靠性差的產(chǎn)品。 (1)zui簡(jiǎn)單的是氣動(dòng)薄膜式,其次是活塞式,zui后是電動(dòng)式。 (2)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)源(電源)方便,但價(jià)格高,可靠性、防水防爆不如氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),所以應(yīng)優(yōu)先選用氣動(dòng)式。 (3)老電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)笨重,我們已有電子式精小型高可靠性的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供(價(jià)格相應(yīng)高). (4)老的 ZMA、ZMB 薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以淘汰,由多彈簧輕型執(zhí)行機(jī)構(gòu)代之(性能提高,重量、高度下降約30%)。 (5)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)品種規(guī)格較多,老的、又大又笨的建議不再選用,而選用輕的新的結(jié)構(gòu)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素是: ① 可靠性; ② 經(jīng)濟(jì)性; ③ 動(dòng)作平穩(wěn)、足夠的輸出力; ④ 重量外觀; ⑤ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。 (1)可靠性方面 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠:老式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性差是它過去的一貫弱點(diǎn),然而在90 年代電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展*解決了這一問題,可以在5~10 年內(nèi)免維修,它的可靠性甚至超過了氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。正由于此,筆者認(rèn)為,它將成為下世紀(jì)調(diào)節(jié)閥的主流。 (2)驅(qū)動(dòng)源 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的zui大不足就是需另設(shè)置氣源站,增加了費(fèi)用;電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)源隨地可取。 (3)價(jià)格方面 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須附加閥門定位器,再加上氣源,其費(fèi)用與電動(dòng)閥不相上下(進(jìn)口電氣閥門定位器與進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格相當(dāng);國(guó)產(chǎn)定位器與國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器不相上下)。 (4)推力和剛度 兩者相當(dāng)。 (5)防火防爆 "氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)+電氣閥門定位器"略好于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 (1)在可能的情況下,建議選用進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配國(guó)產(chǎn)閥(如全功能超輕型閥),以用于國(guó)產(chǎn)化場(chǎng)合、新建項(xiàng)目等。 (2)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)雖存在推力不夠、剛度小、尺寸大的缺限,但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所以,目前仍是使用zui多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。但這里我們強(qiáng)調(diào)的是選用ZHA、ZHB 型的精小型薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替ZMA、ZMB 型的老式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu),以獲得更輕的重量、更小的尺寸和大的輸出力。 (3)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇注意方面: ① 氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力不夠時(shí),選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)提高輸出力;對(duì)大壓差的調(diào)節(jié)閥(如中壓蒸汽切斷),當(dāng)DN≥100 時(shí),我們建議選用單密封的調(diào)節(jié)閥(單座閥或單座套筒閥),保證閥有較好的切斷性能,但此時(shí),壓差對(duì)閥芯的不平衡力增大,宜選活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu);當(dāng)DN≥200 時(shí),甚至要選雙層活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu); ② 對(duì)普通調(diào)節(jié)閥,還可選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu),使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸大大減小,就此觀點(diǎn)而言,氣動(dòng)活塞調(diào)節(jié)閥使用會(huì)更多; ③ 對(duì)角行程類調(diào)節(jié)閥,其角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式很多,使之復(fù)雜化,應(yīng)首先考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作自如、尺寸小、推力大的執(zhí)行機(jī)構(gòu),典型的結(jié)構(gòu)是雙活塞齒輪齒條轉(zhuǎn)動(dòng)式。值得強(qiáng)調(diào)的是,傳統(tǒng)的“直行程活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)+角鐵+曲柄連桿”方式應(yīng)該淘汰。 (1)閥體耐壓等級(jí)、使用溫度和耐腐蝕性能等方面應(yīng)不低于工藝連接管道的要求,并應(yīng)優(yōu)先選用制造廠定型產(chǎn)品。 (2)水蒸汽或含水較多的濕氣體和易燃易爆介質(zhì),不宜選用鑄鐵閥。 (3)環(huán)境溫度低于-20℃時(shí)(尤其是北方),不宜選用鑄鐵閥。 (4)對(duì)汽蝕、沖蝕較為嚴(yán)重的介質(zhì)溫度與壓差構(gòu)成的直角坐標(biāo)中,其溫度為300℃,壓差為1.5MPa 兩點(diǎn)連線以外的區(qū)域時(shí),對(duì)節(jié)流密封面應(yīng)選用耐磨材料,如鈷基合金或表面堆焊司特萊合金等。 (5)對(duì)強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),選用耐蝕合金必須根據(jù)介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力的不同,選擇合適的耐腐蝕材料。 (6)閥體與節(jié)流件分別對(duì)待,閥體內(nèi)壁節(jié)流速度小并允許有一定的腐蝕,其腐蝕率可以在每年lmm 左右;節(jié)流件受到高速?zèng)_刷、腐蝕會(huì)弓[起泄漏增大,其腐蝕率應(yīng)小于每年0.1mm。 (7)對(duì)襯里材料(橡膠、塑料)的選擇時(shí)該工作介質(zhì)的溫度、壓力、濃度都必須滿足該材料的使用范圍,并考慮閥動(dòng)作時(shí)對(duì)它物理、機(jī)械的破壞(如剪切破壞)。 (8)真空閥不宜選用閥體內(nèi)襯橡膠、塑料結(jié)構(gòu)。 (9)水處理系統(tǒng)的兩位切斷閥不宜選用襯橡膠材料。 (10)典型介質(zhì)的典型耐蝕合金材料選擇: a.硫酸:316L,哈氏合金,20 號(hào)合金。 b.硝酸:鋁,C4 鋼,C6 鋼。 c.鹽酸:哈氏B。 d.氫氟酸:蒙乃爾。 e.醋酸、甲酸:316L、哈氏合金。 f.磷酸:因可鎳爾、哈氏合金。 g.尿素:316L。 h.燒堿:蒙乃爾。 i.氯氣:哈氏C。 j. 海水:因可鎳爾,316L。 (11)到目前為止,zui的耐腐蝕材料是四氟,稱為“耐蝕王”。因此,應(yīng)首先選用全四氟耐腐蝕閥(華林所產(chǎn)品),不得已的情況下(如溫度>180℃,PN>1.6)才選用合金。 這是調(diào)節(jié)閥材料選擇的主要內(nèi)容。在強(qiáng)腐蝕類的介質(zhì)中選用耐腐蝕合金閥時(shí),必須根據(jù)其濃度、溫度、壓力三者結(jié)合起來(lái)才能選用相應(yīng)的材質(zhì),這方面有專門的耐腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)。 附表:《常見耐腐蝕材料表》 氟塑料成功地用在耐腐蝕閥上 由于選用耐腐蝕合金不僅價(jià)格昂貴,而且針對(duì)性特別強(qiáng),如果溫度、濃度、成分稍有改變,就有可能不耐腐蝕了,所以在沒有實(shí)踐和試驗(yàn)證明時(shí)不可盲目的選用,否則導(dǎo)致選材不當(dāng),這也是 80 年代前耐腐蝕閥還是個(gè)老大難的原因所在。因此,人們?cè)诓粩嗟靥剿鲗⒎墙饘俨牧嫌迷谀透g場(chǎng)合。zui典型的材料是橡膠和塑料,由此產(chǎn)生了襯膠的蝶閥、襯膠隔膜閥、襯膠的截止閥,還有玻璃鋼的球閥、陶瓷球閥等。其中襯膠的調(diào)節(jié)閥在50 年代就開始使用,在60 年代成為當(dāng)時(shí)的主要的耐腐蝕調(diào)節(jié)閥,起到了較大的作用。在七十年代末至 80 年代初,耐腐蝕合金閥使用多了起來(lái),陶瓷類調(diào)節(jié)閥 因太硬、易碎,使用zui少,效果zui差。真正的突破還是在 80 年代,氟塑料成功地用在了調(diào)節(jié)閥上,由此產(chǎn)生了襯氟塑料的調(diào)節(jié)閥(閥的品種有單座閥、蝶閥、O 型球閥、V 型球閥)。至目前,氟塑料除融狀堿金屬、高溫三氟化氯及氟元素等個(gè)別介質(zhì)對(duì)它有腐蝕外,其它介質(zhì)對(duì)它幾乎沒有腐蝕,故被稱為“耐腐蝕王”,由它制造的閥也就成了“”的耐腐蝕調(diào)節(jié)閥。但其缺點(diǎn)就是耐溫僅能在 180℃以內(nèi)、耐壓僅能到2.5MPa、耐沖蝕性能差,故要求壓差越小越好,通常在7.6MPa 內(nèi)。這一條件已經(jīng)覆蓋了強(qiáng)腐蝕場(chǎng)合90%以上。正由于此,耐腐蝕問題不再是老大難了。 對(duì)汽蝕、沖蝕嚴(yán)重的閥,如高壓差介質(zhì),含固體顆粒的介質(zhì)必須考慮耐磨損問題;對(duì)切斷類硬密封調(diào)節(jié)閥,也必須保護(hù)密封面,防止和減小沖蝕,可選用的zui常用的耐磨材料是司特萊合金。 下面提供的是初步的選擇,詳細(xì)的選擇見專門資料: (1)S>0.6 時(shí)選對(duì)數(shù)特性。 (2)小開度工作、不平衡力變化大時(shí)選對(duì)數(shù)特性。 (3)要求的被調(diào)參數(shù)反映速度快時(shí)選直線,慢時(shí)選對(duì)數(shù)。 (4)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可選直線特性。 (5)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)可選直線特性。 傳統(tǒng)的流量特性設(shè)計(jì)理論都是按閥上壓降不變的理想狀況來(lái)設(shè)計(jì)定型的,也是用這種方法向用戶提供 調(diào)節(jié)閥固有流量特性的。這種閥上壓降不變,即 S=1 的理想流量特性在實(shí)際工作中永遠(yuǎn)不會(huì)存在。實(shí)際工作中,S<1,工作特性偏離理想特性,嚴(yán)重地產(chǎn)生畸變。為了保證流量特性有較好的調(diào)節(jié)品質(zhì),人們按 傳統(tǒng)的流量特性理論,要求實(shí)際工作情況向理想情況靠攏,以犧牲能耗來(lái)?yè)Q取,提出S 應(yīng)等于0.3~0.6。 S<0.3,實(shí)際工作特性畸變得不好使用。那么,為什么我們不可以將閥的固有特性向?qū)嶋H工作特性來(lái)靠攏呢?為什么提供實(shí)際工作中不存在的特性,讓其在使用中嚴(yán)重畸變呢?為什么不可以按實(shí)際工作特性來(lái)討論以減小這種畸變呢?由此可見,傳統(tǒng)的理想與實(shí)際相脫離的設(shè)計(jì)與應(yīng)用理論,從思想方法上看就存在著嚴(yán)重問題。因此,我們應(yīng)該研究實(shí)際工作中具有代表性的,典型的S 值,提供在這些S 值下的直線和對(duì)數(shù)流量特性等,使閥固有特性盡可能與工作特性相吻合。這種理想與實(shí)際相結(jié)合的方法將帶來(lái)如下優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用意義: (1)閥提供的固有特性與實(shí)際工作特性更加接近,畸變減小,調(diào)節(jié)性能提高。 (2)按低 S 來(lái)設(shè)計(jì)閥的固有特性,打破傳統(tǒng)的犧牲能耗來(lái)?yè)Q取調(diào)節(jié)品質(zhì)的高 S 運(yùn)行理論,可大大節(jié)省系統(tǒng)能耗。據(jù)此理論,S 可以在 0.05~0.15 之間,與原高 S 運(yùn)行相比,可節(jié)省能耗 15%~22%.這對(duì)于我國(guó)能源緊張的今天,有較好的使用價(jià)值和社會(huì)效益。 (3)隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,研究這種理論可使調(diào)節(jié)閥特性很容易根據(jù)不同 S 值實(shí)現(xiàn)在線整定、補(bǔ)償, 根據(jù)系統(tǒng)需要獲得較佳的工作特性。這種閥華林公司正在研究之中。 (4)有利于產(chǎn)品制造。目前,調(diào)節(jié)閥流量特性誤差是工廠zui難達(dá)到的性能指標(biāo)。然而,使用中因畸變厲害,從來(lái)沒有用戶提出過流量特性誤差影響使用和調(diào)節(jié)的問題.因?yàn)榧词固峁┑牧髁刻匦哉`差為 0,到實(shí)際工作中,畸變得已經(jīng)一塌糊涂.因此,原流量特性誤差的把關(guān)是只抓住其次要矛盾,忽視了實(shí)際工作中畸變厲害這一主要矛盾.采用常用典型 S 值下的工作特性為閥的固有特性,不但抓住了主要矛盾,保證了調(diào)節(jié)性能,而且這種試驗(yàn)更簡(jiǎn)化,也有利于產(chǎn)品制造。 所謂節(jié)能調(diào)節(jié)閥,其實(shí)質(zhì)就是保證在低S 運(yùn)行下調(diào)節(jié)閥有較理想的流量特性問題。 能否在低 S 下運(yùn)行,傳統(tǒng)的討論都是僵持在閥的固有流量特性這個(gè)問題上。S 值太小,主要影響兩個(gè)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo),一是可調(diào)范圍減小,二是流量特性畸變。因此,作出結(jié)論,為保證調(diào)節(jié)閥節(jié)品質(zhì),S 應(yīng)取大一些,一般為0.3~0.6,從而否定了低S 運(yùn)行的問題。 上述爭(zhēng)論不休的問題,實(shí)際上只要根據(jù)前面所談到的理想與實(shí)際相結(jié)合的流量特性設(shè)計(jì)方法,在閥上做文章,也就顯得十分簡(jiǎn)單了.由工作流量特性方程式,將S=0.1 代入,即可得到S=0.1 的節(jié)能調(diào)節(jié)閥流量特性。 在我們的試驗(yàn)中,通過修正閥芯曲面或套筒窗口的形狀和尺寸,便很方便地解決了所謂的低S 流量特性畸變的問題。實(shí)際可調(diào)比可達(dá) 30,實(shí)際流量特性滿足了國(guó)標(biāo)對(duì)流量特性誤差考核的要求,*同普通閥一樣.于是一種只在理想固有特性上討論,把S 定在0.3 以上,通過提高閥上壓降,犧牲能耗來(lái)?yè)Q取調(diào)節(jié)品質(zhì)的傳統(tǒng)的方法被打破了。通過對(duì)閥的小小修正來(lái)解決問題,不僅簡(jiǎn)單易行,而且還節(jié)約了大量能耗。 由于選擇方法較多,不必一一闡述。這里,推薦根據(jù)流量特性的使用特點(diǎn)得出的一種直觀選擇流量特性的參考表。 (1)根據(jù)S 值確定閥固有特性M 根據(jù)下表選定的工作特性,再根據(jù)S 值確定閥固有特性(即理想特性),見下表。 (2)根據(jù)不平衡力作用方向確定閥固有特性 ①不平衡力變化為“-”ft(作用方向?qū)㈤y芯壓開)時(shí),按通常方法即按上述方法確定。 ②不平衡力變化為“+”ft(作用方向?qū)㈤y芯壓閉)時(shí),選用對(duì)數(shù)特性。 (1)國(guó)外常用故障下開或關(guān)來(lái)表示,即故障開、故障關(guān),與我國(guó)的氣開、氣閉表示正好相反,故障開對(duì)應(yīng)氣閉閥,故障關(guān)對(duì)應(yīng)氣開閥。 (2)新的輕型閥、精小型閥已不強(qiáng)調(diào)執(zhí)行機(jī)械的正作用、反作用了,因而必須在尾注上標(biāo)明。B(氣閉); K(氣開)。 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥按作用方式不同,分為氣開閥與氣閉閥兩種。氣開閥隨著信號(hào)壓力的增加而打開,無(wú)信號(hào)時(shí), 閥處于關(guān)閉狀態(tài)。氣閉閥即隨著信號(hào)壓力的增加,閥逐漸關(guān)閉,無(wú)信號(hào)時(shí),閥處于全開狀態(tài)。氣開、氣閉閥的選擇主要從生產(chǎn)安全角度考慮。當(dāng)系統(tǒng)因故障等原因使信號(hào)壓力中斷時(shí)(即閥處于無(wú)信號(hào)壓力的情況下時(shí)),考慮閥應(yīng)處于全開還是關(guān)閉狀態(tài)才能避免損壞設(shè)備和保護(hù)工作人員。若閥處全開位置危害性小,則應(yīng)選氣閉閥;反之,應(yīng)選氣開閥。 選定了調(diào)節(jié)閥作用方式之后,即可決定氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式,即決定正作用或反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的問題。 傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體部件的配用情況見表5~3。依據(jù)所選的氣開閥或氣閉閥,從該表中即可決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式及型號(hào)。 值得強(qiáng)調(diào)的是,對(duì)氣開閥采用倒裝閥芯去配正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在看來(lái)是極不可取的。我們不去考慮閥的本身(閥芯仍然正裝),而從改配反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)解決,這樣既簡(jiǎn)單、又方便(理由是改動(dòng)閥比改反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)雜得多)。 (1)首先是選擇彈簧范圍,還要確定工作彈簧范圍。 (2)確定工作彈簧范圍涉及計(jì)算輸出力去克服不平衡力。若有困難,應(yīng)將條件(主要是閥關(guān)閉時(shí)的壓差) 告訴制造廠,協(xié)助計(jì)算并調(diào)好彈簧和工作范圍出廠(目前,不少?gòu)S家根本不做計(jì)算)。 從閥的穩(wěn)定性上選擇,彈簧應(yīng)該是越硬越好,如選用 40~200KPa、60~180KPa 的彈簧,它不僅克服 輕微振蕩、克服摩擦力,而且能使閥芯住復(fù)運(yùn)動(dòng)自如。 由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力是執(zhí)行機(jī)構(gòu)總的合力減去彈簧的張力、摩擦力、彈簧越軟,其輸出力就越大。所以,從輸出力上考慮應(yīng)該選擇軟彈簧(即小的彈簧范圍)。 若從穩(wěn)定性上選擇,要選用彈簧范圍大的硬彈簧;若從輸出力來(lái)看,又應(yīng)該選用彈簧范圍小的軟彈簧,兩者互為矛盾,因此應(yīng)予以綜合考慮。在滿足輸出力的情況下,盡量選用范圍大的硬彈簧。筆者建議,對(duì)薄膜閥充分利用定位器250KPa 的氣源,選用60~180KPa 的彈簧。它對(duì)氣開閥有60KPa 的輸出力,對(duì)氣閉閥有250-180=70KPa 的輸出力,其彈簧范圍Pr 為180-60=120KPa。再看傳統(tǒng)的20~100KPa 的彈簧配 140KPa 的氣源時(shí)的輸出力;氣開閥為20KPa,氣閉閥與140-100=40KPa,其彈簧范圍Pr=100-20=80KPa。由此不難看出,無(wú)論從輸出力、剛度上講,我們建議選擇 60~180KPa 的彈簧范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)*于常規(guī)彈簧范圍。 若遇大口徑、大壓差、含顆粒等場(chǎng)合時(shí),其彈簧范圍的選定通過詳細(xì)計(jì)算來(lái)滿足。 彈簧是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的主要零件,彈簧范圍是指一臺(tái)閥在靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)的膜室壓力到走*行程時(shí)的膜室壓力,字母用Pr 表示。如Pr 為20~100KPa,表示這臺(tái)閥靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)膜室壓力是20KPa,關(guān)閉時(shí)的膜室壓力是100KPa。常用的彈簧范圍有20~100KPa、20~60KPa、60~100KPa、60~180KPa、40~200KPa„由于氣動(dòng)儀表的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是 20~100KPa,因此傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥理論把與氣動(dòng)儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一致的彈簧范圍(20~ 100KPa)定義成標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍.調(diào)節(jié)閥廠家按20~100KPa 作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)出廠,這是十分錯(cuò)誤的。 為了保證調(diào)節(jié)閥正常關(guān)閉和啟動(dòng),就必須用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力克服壓差對(duì)閥芯產(chǎn)生的不平衡力,我們知道,對(duì)氣閉閥膜室信號(hào)壓力首先保證閥的關(guān)閉到位,然后再繼續(xù)增加的這部分力,才把閥芯壓緊在閥座上,克服壓差把閥芯頂開。我們又知道,不帶定位器調(diào)節(jié)閥的zui大信號(hào)壓力是 100KPa,它所對(duì)應(yīng)的 20~ 100KPa 的彈簧范圍只能保證閥芯走到位,再也沒有一個(gè)克服壓差的力量,閥工作時(shí)必然關(guān)不嚴(yán),造成內(nèi)漏。為此,就必須調(diào)整或改變彈簧范圍,但是,把它說(shuō)成“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”就出問題了,因?yàn)槭菢?biāo)準(zhǔn)就不能改動(dòng)。如果我們堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn),按“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”來(lái)調(diào)整,那么,它又怎么能投用呢?在現(xiàn)實(shí)中,卻有許多使用廠家和安裝公司;都堅(jiān)持按"標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍",20~100KPa 來(lái)調(diào)整和驗(yàn)收調(diào)節(jié)閥,又確實(shí)發(fā)生閥關(guān)不嚴(yán)的問題。錯(cuò)誤的根源就在此。 正確的提法應(yīng)該是“設(shè)計(jì)彈簧范圍”,是我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)彈簧的零件參數(shù)。工作時(shí)根據(jù)氣開氣閉還要作出相應(yīng)的調(diào)整,我們稱為工作彈簧范圍。仍以上述為例,設(shè)計(jì)彈范圍20~100KPa,對(duì)氣閉閥我們可以將工作彈簧范圍調(diào)到10~90KPa,這樣就有10KPa,作用在膜室的有效面積Ae 上;又如氣開閥,有氣打開,無(wú)氣時(shí)閥關(guān)閉,此時(shí)克服壓差靠的是彈簧的預(yù)緊力。為了克服更大的壓差,需調(diào)緊預(yù)緊力,還需帶定位器,若定位器氣源為140KPa,我們可以將設(shè)計(jì)彈簧范圍20~100KPa 調(diào)緊到50~130KPa,此時(shí)輸出力為50Kpa×Ae。如果把20~100KPa 作為標(biāo)準(zhǔn)彈簧固定的話,就只有20Kpa×Ae,帶定位器也失去作用。由此可見,氣開閥帶定位器也必須調(diào)高彈簧范圍的起點(diǎn)壓力才能提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。 對(duì)不帶定位器的場(chǎng)合,氣閉閥我們還可以設(shè)計(jì) 20~80KPa,這樣不帶定位器仍有 20KPa.Ae 的輸出力。所以彈簧范圍應(yīng)根據(jù)氣開氣閉、帶定位器與否、壓差產(chǎn)生的不平衡力作用的方向,三者結(jié)合起來(lái)才能設(shè)計(jì)出相適應(yīng)的彈簧。為什么國(guó)外設(shè)計(jì)的彈簧很多,高達(dá)十幾種,就是此道理。由此可見,標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍的提法是錯(cuò)誤的,它讓人們?cè)?ldquo;標(biāo)準(zhǔn)”二字上而不能改動(dòng),誤導(dǎo)人們死套 20~100KPa 來(lái)調(diào)校,結(jié)果造成無(wú)輸出力或輸出力不夠。正確的提法應(yīng)是:將“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”提法取消,改為“設(shè)計(jì)彈簧范圍”。其中20~ 100KPa 的彈簧范圍稱為常用彈簧范圍。 (1)在節(jié)流口,介質(zhì)對(duì)著閥芯開方向流為流開,向關(guān)方向流為流閉。 (2)流向的選擇主要是單密封類調(diào)節(jié)閥,有單座閥類、角閥類、單密封套筒閥三個(gè)大類。基它為規(guī)定流向(如雙座閥、V 球)和任意流動(dòng)(如O 球)。 (3)當(dāng)dg>15 時(shí),通常選流開,當(dāng)dg≤15 的小口徑閥,尤其是高壓閥可選流閉,以提高壽命。 (4)對(duì)兩位開關(guān)閥可選流閉。 (5)若流閉型閥產(chǎn)生振蕩,改過來(lái),流開型即可消除。 對(duì)ds>dg 的調(diào)節(jié)閥,不同流向,可引起Ft 作用方向的改變,它將帶來(lái)如下影響: (1)對(duì)穩(wěn)定性的影響:前面已經(jīng)分析了,“-” Ft 時(shí)閥穩(wěn)定,“+” Ft 時(shí)穩(wěn)定性差。 (2)對(duì)閥芯密封性能的影響:"-"Ft 時(shí),閥芯密封力FO=F-Ft,"+"Ft 時(shí),不平衡力本身是將閥芯壓閉的,從而增加了密封比壓??梢娗罢呙芊饬π?密封性能差;后者密封力大,密封性能好。 (3)對(duì)許用壓力、許用壓差的影響:由于流向的改變,使閥桿端壓力為P1 或P2,前者不平衡力比后者小,使許用壓力、許用壓差改變,P1 在閥桿端比P2 在閥桿端[△P]大(ds<dg 時(shí)=。在同樣閥芯裝配上,流閉型的許用壓力、許用壓差較流開型大(ds≤dg,因其輸出力大)。 為說(shuō)明這一問題,首先從流體力學(xué)上分析一下流體對(duì)不同繞流物的阻力情況。在下圖中,飛機(jī)機(jī)翼是在風(fēng)洞里試驗(yàn)的,風(fēng)速為210 英里每小時(shí)。當(dāng)圓頭朝上時(shí),阻力為1 個(gè)單位;將機(jī)翼倒180°,使尖尾朝前,阻力則為前者的2 倍。我們把前一情況模擬為流閉型,后一情況模擬為流開型,即可得到流閉型比流開型阻力小的結(jié)論.其主要原因在于大頭朝前時(shí)產(chǎn)生的渦流區(qū)遠(yuǎn)小于大頭向后產(chǎn)生的渦流區(qū),因此大頭向前的阻力小于大頭向后的阻力.現(xiàn)在回到調(diào)節(jié)閥中,因流閉型阻力比流開型小,故流閉型的流量系數(shù)比流開型大, 一般可提高10%~15%左右.同時(shí),也提高了閥的可調(diào)范圍。由于一般調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)、流量特性是在流開型狀態(tài)下由試驗(yàn)確定的,即流開型具有標(biāo)準(zhǔn)的流量系數(shù)和理想流量特性.因此,選用流閉型可得到比標(biāo)準(zhǔn)流量系數(shù)大10%~15%。另一方面,因這一差別主要發(fā)生在大開度上,它可以補(bǔ)償S 值影響,就是說(shuō),流閉型大開度流量增加,適當(dāng)?shù)販p小了特性曲線的畸變。 調(diào)節(jié)閥流阻力模擬 由于介質(zhì)流動(dòng)方向改變,因而介質(zhì)對(duì)閥芯、閥座產(chǎn)生的沖刷和汽蝕發(fā)生了變化.對(duì)流開型,介質(zhì)從閥芯尖的一頭往大的一端流動(dòng),沖刷和汽蝕直接作用在密封面上,同時(shí),介質(zhì)一旦經(jīng)過節(jié)流口后,流速突然減慢, 相當(dāng)于突然擴(kuò)大,使壓力急劇回升,因此,汽蝕作用較強(qiáng),致使密封面很快被破壞。故流開型使用壽命短。見下圖a。對(duì)流閉型,與上述情況相反,汽蝕和沖刷主要作用在密封面下面。同時(shí),介質(zhì)需要流經(jīng)閥座后才突然擴(kuò)大使壓力急劇回升。因此,在流經(jīng)閥座通道過程中,相當(dāng)于逐步擴(kuò)大,壓力恢復(fù)慢,減少了汽蝕的破壞。流出閥座后,壓力急劇回升,汽蝕加劇,但是它基本上不作用在閥芯閥座密封面上。故流閉型使用壽命長(zhǎng)。見下圖 b。實(shí)踐證明,在嚴(yán)重沖刷和汽蝕條件下,選用流閉型比流開型使用壽命長(zhǎng) 1/4~1/2 倍以上,若長(zhǎng)期在小開度上工作,可相差數(shù)倍以上。 流向?qū)﹂y芯使用壽命的影響圖 (1)對(duì)產(chǎn)生閃蒸的臨界壓差△Pc 的影響。由于流閉型阻力小,流開型阻力大,因此,在節(jié)流時(shí)前者阻力小,壓力恢復(fù)大,即壓力損失小,后者阻力大,壓力損失大。如果我們讓壓力下降的zui低點(diǎn)正好等于該介質(zhì)的飽和蒸氣壓 Pv 值,此時(shí)在閥上的壓降就正好等于產(chǎn)生閃蒸的臨界壓差△Pc,見下圖。從圖中我們可以明顯地看出:流閉型△Pc1 小,流開型△Pc2 大,即流閉型比流開型易產(chǎn)生閃蒸。由計(jì)算△Pc=FL2(P1 -PV) (a) 流閉型(b) 流開型 流向?qū)Α鱌c 的影響 可見其中FL 反映了壓力在節(jié)流口的恢復(fù)程度。查表知道: 單座閥流閉型FL=0.8,流開型FL=0.9; 角形閥流閉型FL=0.5~0.8,流開型FL=0.85~0.9。 因此流閉型FL 值小,故△Pc 小。 (2)對(duì)“自潔”作用性能的影響。對(duì)角形調(diào)節(jié)閥,流閉型介質(zhì)往下流動(dòng)(側(cè)進(jìn)底出),有沖刷和"清洗" 的作用,故"自潔"作用好;流開型,介質(zhì)往上流動(dòng)(底進(jìn)側(cè)出),介質(zhì)中的易沉淀物易堆積在上容腔死區(qū)內(nèi),造成堵塞現(xiàn)象,故"自潔"作用差.這就是調(diào)節(jié)閥用于易堵塞場(chǎng)合時(shí)應(yīng)選流閉型的原因所在。 (3)對(duì)閥桿密封性能的影響。當(dāng) P2 處于閥桿端時(shí),閥桿密封性好,P1 在閥桿端時(shí),閥桿密封性較前 者差,特別是在高壓差時(shí)更為突出。 一般調(diào)節(jié)閥對(duì)流向的要求可分為3 種情況: ① 對(duì)流向沒有要求,即為任意流向,如球閥、普通蝶閥; ② 規(guī)定了某一方向,一般不得改變,如三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡孔的套筒閥; ③ 根據(jù)工作條件,存在流向的選擇問題.這一類閥主要為單座閥、單密封的調(diào)節(jié)閥,如單座閥.角型閥、高壓閥、無(wú)平衡孔的單密封套筒閥等.后面一類閥怎樣選擇呢?為了便于應(yīng)用,把前面流向?qū)ぷ餍阅艿挠绊懛治觥w納在一個(gè)表中,并以此為選擇根據(jù)得出調(diào)節(jié)閥流向選擇,見下表。 從上表中可以看出,兩種流向各有利弊,在具體選擇時(shí),應(yīng)根據(jù)閥工作的主工矛盾來(lái)決定之。 結(jié)合到閥的具體結(jié)構(gòu)時(shí): ①高壓閥,dg≤20 時(shí),通常壓力大,壓差高,汽蝕沖刷嚴(yán)重,應(yīng)選流閉型;dg>20 時(shí),因存在穩(wěn)定性問題,應(yīng)根據(jù)情況決定。 ②角型閥,對(duì)高粘度、懸浮液、含固體顆粒介質(zhì),要求"自潔"性能好,應(yīng)選流閉型;僅為角形連接時(shí),可選流開型。 ③單座閥,通常選流開型。 ④小流量調(diào)節(jié)閥,通常選流開型,當(dāng)沖刷厲害時(shí),可選流閉型。 ⑤單密封套筒閥,通常選流開型,有“自潔”要求時(shí),可選流閉型。 ⑥對(duì)兩位型調(diào)節(jié)閥(單座閥、角形閥、套筒閥等,快開流量特性),應(yīng)選流閉型;當(dāng)出現(xiàn)水擊、喘振時(shí)應(yīng)改用流開型。其中,當(dāng)選用流閉型且ds<dg 時(shí),閥存在穩(wěn)定性較差問題。 還應(yīng)注意以下幾點(diǎn): ①zui小工作開度大于20~30%以上。 ②選用剛度大的彈簧(推薦選用0.6~1.8×100KPa 范圍的彈簧)。 ③選用對(duì)數(shù)流量特性。 需要糾正一下國(guó)內(nèi)在流向概念上存在的錯(cuò)誤。過去流向的劃分除按流動(dòng)方向來(lái)定義外,還從不平衡力的作用方向來(lái)定義。認(rèn)為,“-”ft 的作用是將閥芯頂開的,故稱流開型;“+”ft 的作用是將閥芯壓閉的,故稱流閉型。從上圖中看出,在同一種流向的情況下,ft 可能是“+”,也可能是“-”,自相矛盾。因此,正確的劃分只能從流動(dòng)方向來(lái)定義。從后一種錯(cuò)誤的定義出發(fā),進(jìn)一步得出的流開型恒為“-”ft,故穩(wěn)定性好,流閉型恒為“+”ft,故穩(wěn)定性差的結(jié)論也是不全面的。這一錯(cuò)誤概念帶來(lái)不少問題。如在高壓閥應(yīng)用上,認(rèn)為流閉型恒為“+”ft,故籠統(tǒng)地定為流開型,結(jié)果,大量高壓差下使用的小口徑高壓閥使用壽命極短.作者根據(jù)本書對(duì)不平衡力和流向的分析中提出的問題,將 dg≤20 的小口徑高壓閥改為流閉型,穩(wěn)定性不變,卻使高壓閥使用壽命得以明顯提高,有的提高了十幾倍。 (1)調(diào)節(jié)閥常用的是四氟“V”形填料和石墨“O”形填料。 (2)四氟填料摩擦小,但耐溫差,壽命短;石墨填料摩擦大,但耐溫好,壽命長(zhǎng);高溫下和帶定位器的閥建議選石墨填料。 (3)若四氟填料常換,可以考慮用石墨填料。 目前,柔性石墨填料應(yīng)用越來(lái)越廣泛,特別是在高溫情況下,選用這種填料,密封可靠,并可省去散熱片,經(jīng)濟(jì)性也好。如高溫蝶閥、高溫高壓調(diào)節(jié)閥均采用這種結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái),生產(chǎn)廠將有柔性石墨填料和四氟填料兩種供選用。四氟、石墨填料的比較,選擇見下表。 (1)調(diào)節(jié)閥的附件主要有:定位器、轉(zhuǎn)換器、繼動(dòng)器、增壓閥、保位閥、減壓閥、過濾器、油霧器、行程開關(guān)、位置發(fā)訊器、電磁閥、手輪機(jī)構(gòu)。 (2)附件起補(bǔ)充功能和保證閥運(yùn)行的作用。必要的就增加,不必要的不增加。不必要時(shí)增加附件會(huì)提高價(jià)格并降低可靠性。 (3)定位器的主要功能是提高輸出力和動(dòng)作速度,不需要這些功能時(shí),可不帶,不是帶了定位器就好。 (4)對(duì)快速響應(yīng)系統(tǒng),不要閥動(dòng)作快,可選轉(zhuǎn)換器。 (5)嚴(yán)格的防爆場(chǎng)合,可選:電氣轉(zhuǎn)換器+氣動(dòng)定位器。 (6)電磁閥應(yīng)選擇可靠的產(chǎn)品,防止要它動(dòng)作時(shí)不動(dòng)作。 (7)重要場(chǎng)合建議不用手輪機(jī)構(gòu),防止人為誤動(dòng)作。 (8)由生產(chǎn)廠家提供并總成在閥上供貨,以保證系統(tǒng)和總成聯(lián)接的可靠性。 (9)訂貨時(shí),應(yīng)提供附件的名稱、型號(hào)、規(guī)格、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)等。 (10)再重申:請(qǐng)注意這些“小東西”的重要性,尤其是可靠性,若必要時(shí),華林所可配套日本氣動(dòng)元件,如電磁閥。 定位器是提高調(diào)節(jié)閥性能的重要手段之一。定位器利用閉環(huán)原理,將輸出量閥位反饋回來(lái)與輸入量比較,即閥位信號(hào)直接與閥位比較。在不帶定位器時(shí),閥位信號(hào)為氣動(dòng)壓力。
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