小議化工行業(yè)中調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用

　　在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中，用來(lái)控制流體流量的調(diào)節(jié)閥已遍及各個(gè)行業(yè)。在化工行業(yè)的過(guò)程控制系統(tǒng)中，作為最終控制過(guò)程介質(zhì)各項(xiàng)質(zhì)量及安全生產(chǎn)指標(biāo)的調(diào)節(jié)閥，在穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制、維護(hù)及檢修成本控制等方面都起著舉足輕重的作用。下文將就調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用中須注意的幾個(gè)問(wèn)題，談一些自己的拙見(jiàn)，以期與大家共同探討。

　　調(diào)節(jié)閥是通過(guò)改變節(jié)流方式來(lái)控制流量的，它既是一種有效的調(diào)節(jié)手段，同時(shí)又是一個(gè)會(huì)產(chǎn)生節(jié)流能耗的部件。隨著裝置高負(fù)荷運(yùn)行，調(diào)節(jié)閥的腐蝕、沖刷、磨損、振動(dòng)、內(nèi)漏等問(wèn)題不斷發(fā)生，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的使用壽命縮短、工作可靠性下降、進(jìn)而引起工藝系統(tǒng)和裝置的生產(chǎn)效率大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致全線停車。這在視質(zhì)量和效益為生命的企業(yè)管理中尤為重要和緊迫。因此，如何選擇和安裝好調(diào)節(jié)閥，使調(diào)節(jié)閥在一個(gè)高性能狀態(tài)下運(yùn)行將是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。

　　選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)，首先要收集完整的工藝流體的物理特性參數(shù)與調(diào)節(jié)閥的工作條件，主要有流體的成份、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(jìn)出口壓力、最大切斷壓差等。在對(duì)調(diào)節(jié)閥具體選型確定前，還必須充分掌握和確定調(diào)節(jié)閥本身的結(jié)構(gòu)、形式、材料等方面的特點(diǎn)，而技術(shù)方面需要重點(diǎn)考慮流量特性、壓降、閃蒸、氣蝕、噪聲等問(wèn)題。

一、流量特性的選擇

　　調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過(guò)閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移間的關(guān)系。選擇的總體原則是調(diào)節(jié)閥的流量特性應(yīng)與調(diào)節(jié)對(duì)象特性及調(diào)節(jié)器特性相反，這樣可使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的綜合特性接近于線性。選擇通常在工藝系統(tǒng)要求下進(jìn)行，但是還要考慮很多實(shí)際情況，現(xiàn)分別加以說(shuō)明。

1、直線性流量調(diào)節(jié)閥

　　直線性流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。選用直線性流量特性閥的場(chǎng)合一般為：①差壓變化小，幾乎恒定;②工藝系統(tǒng)主要參數(shù)的變化呈線性;③系統(tǒng)壓力損失大部分分配在調(diào)節(jié)閥上(改變開(kāi)度，閥上差壓變化相對(duì)較小);④外部干擾小，給定值變化小，可調(diào)范圍要求小的場(chǎng)合。

2、等百分比特性調(diào)節(jié)閥

　　等百分比流量特性也稱對(duì)數(shù)流量特性。它是指單位相對(duì)位移變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系。即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)是變化的，它隨相對(duì)流量的增大而增大。優(yōu)先選用等百分比特性閥的場(chǎng)合為：①實(shí)際可調(diào)范圍大;②開(kāi)度變化，閥上差壓變化相對(duì)較大;③管道系統(tǒng)壓力損失大;④工藝系統(tǒng)負(fù)荷大幅度波動(dòng);⑤調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開(kāi)度下運(yùn)行。

　　除了以上兩種常用的流量特性之外，還有拋物線特性和快開(kāi)特性等其他流量特性的調(diào)節(jié)閥。在密封結(jié)構(gòu)上，若流量特性精度要求高，則可選用高精度流量特性的金屬密封型，而軟密封型精度較低。

3、調(diào)節(jié)閥壓降的系統(tǒng)考慮

　　調(diào)節(jié)閥作為過(guò)程控制系統(tǒng)中的終端部件，是最常用的一種執(zhí)行器。按過(guò)程控制系統(tǒng)的要求，調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有在低能量消耗的狀態(tài)下工作，且能充分與系統(tǒng)匹配的工作特性。但是在調(diào)節(jié)閥的使用中這兩個(gè)要求是不能同時(shí)滿足的，甚至是互相矛盾的。在要得到同樣的流量的情況下，選擇一只較小口徑的調(diào)節(jié)閥，雖然其他阻力不變而總的阻力必然比較大，形成大的系統(tǒng)總壓降。假若物流的推動(dòng)力是由泵產(chǎn)生，就意味著必須選功率大一些的泵和電機(jī)，這樣必然帶來(lái)大的能耗。

　　當(dāng)管道系統(tǒng)中介質(zhì)的流速增加時(shí)，流體通過(guò)管道上的各種安裝部件時(shí)產(chǎn)生的流體壓降也會(huì)發(fā)生一系列的動(dòng)態(tài)變化，作為管道流體控制主要部件的調(diào)節(jié)閥所引起的流體壓降是一個(gè)很重要而又容易被忽略的因素，我們?cè)诜治雠c調(diào)節(jié)閥有關(guān)的系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，不僅要考慮到調(diào)節(jié)閥本身的問(wèn)題，而且也要考慮到調(diào)節(jié)閥的壓降對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡的影響。

4、調(diào)節(jié)閥的閃蒸和氣蝕

　　在調(diào)節(jié)閥內(nèi)流動(dòng)的液體常常出現(xiàn)閃蒸和氣蝕兩種現(xiàn)象。它們的發(fā)生不但影響口徑的選擇和計(jì)算，而且將導(dǎo)致嚴(yán)重的噪聲、振動(dòng)、材質(zhì)的破壞等。在這種情況下，調(diào)節(jié)閥的工作壽命會(huì)大大縮短，對(duì)此在選型使用中要尤其重視。

　　正常情況下，作為液體狀態(tài)的介質(zhì)，流入、流經(jīng)、流出調(diào)節(jié)閥時(shí)均保持液態(tài)。閃蒸作為液體狀態(tài)的介質(zhì)，流入調(diào)節(jié)閥時(shí)是液態(tài)，在流經(jīng)調(diào)節(jié)閥中的縮流處時(shí)，流體的壓力低于氣化壓力，液態(tài)介質(zhì)變成氣態(tài)介質(zhì)，并且它的壓力不會(huì)再回復(fù)到氣化壓力之上，流出調(diào)節(jié)閥時(shí)介質(zhì)一直保持氣態(tài)。

　　閃蒸就象一種噴沙現(xiàn)象，它作用在閥體和管線的下游部分，給調(diào)節(jié)閥和管道的內(nèi)表面造成嚴(yán)重的沖蝕，同時(shí)也降低了調(diào)節(jié)閥的流通能力。氣蝕作為液體狀態(tài)的介質(zhì)，流入調(diào)節(jié)閥時(shí)是液態(tài)，在流經(jīng)調(diào)節(jié)閥中的縮流處時(shí)流體的壓力低于氣化壓力，液態(tài)介質(zhì)變成氣態(tài)介質(zhì)，隨后它的壓力又回復(fù)到氣化壓力之上，最后在流出調(diào)節(jié)閥前介質(zhì)又變成液態(tài)�？梢愿鶕�(jù)一些現(xiàn)象來(lái)初步判斷氣蝕的存在，當(dāng)氣蝕開(kāi)始時(shí)它會(huì)發(fā)出一種嘶嘶聲，當(dāng)氣蝕發(fā)展到完全穩(wěn)定時(shí)，調(diào)節(jié)閥中會(huì)發(fā)出嘎嘎的聲音，就像有碎石在流過(guò)調(diào)節(jié)閥時(shí)發(fā)出的聲響。氣蝕對(duì)調(diào)節(jié)閥及內(nèi)件的損害也是很大的，同時(shí)它也降低了調(diào)節(jié)閥的流通效能，就像閃蒸一樣。因此，我們必須采取有效的措施來(lái)防止或者最大限度地減小閃蒸或氣蝕的發(fā)生：(1)盡量將調(diào)節(jié)閥安裝在系統(tǒng)的最低位置處，這樣可以相對(duì)提高調(diào)節(jié)閥入口和出口的壓力;(2)在調(diào)節(jié)閥的上游或下游安裝一個(gè)截止閥或者節(jié)流孔板，以改變調(diào)節(jié)閥原有的安裝壓降特性(這種方法一般對(duì)于小流量情況比較有效);(3)選用專門的反氣蝕內(nèi)件也可以有效地防止閃蒸或氣蝕，它可以改變流體在調(diào)節(jié)閥內(nèi)的流速變化，從而增加了內(nèi)部壓力;(4)盡量選用材質(zhì)較硬的調(diào)節(jié)閥。因?yàn)樵诎l(fā)生氣蝕時(shí)，對(duì)于這樣的調(diào)節(jié)閥，它有一定的抗沖蝕性和耐磨性，可以在一定的條件下讓氣蝕存在，并且不會(huì)損壞調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件。相反，對(duì)于軟性材質(zhì)的調(diào)節(jié)閥，由于它的抗沖蝕性和耐磨性較差，當(dāng)發(fā)生氣蝕時(shí)，調(diào)節(jié)閥的內(nèi)部構(gòu)件很快就會(huì)被磨損，因而無(wú)法在有氣蝕的情況下正常工作。

　　總之，目前還沒(méi)有什么工程材料能夠適應(yīng)嚴(yán)重條件下的氣蝕情況，只能針對(duì)客觀情況來(lái)綜合分析，選擇一種相對(duì)比較合理的解決辦法。

5、調(diào)節(jié)閥的噪聲分析

　　氣蝕和噪聲是調(diào)節(jié)閥在控制高壓差流體中的兩大公害。調(diào)節(jié)閥上的噪聲更是石油化工生產(chǎn)中的主要污染源。在使用中除需選用低噪聲結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥外，改變閥的操作條件更是消除或降低氣蝕和噪聲的根本方法。調(diào)節(jié)閥在工作時(shí)，應(yīng)注意它的噪聲情況，分析好噪聲的產(chǎn)生機(jī)理可以更好地監(jiān)視調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)和有效處理所發(fā)生的問(wèn)題，下面通過(guò)舉例說(shuō)明。

　　(1)機(jī)械類振動(dòng)——如當(dāng)閥芯在套筒內(nèi)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以使閥芯與套筒的間隙盡量小或者使用硬質(zhì)表面的套筒。

　　(2)固有頻率振動(dòng)——如閥芯或者其它的組件，它們都有一個(gè)固有振動(dòng)頻率，對(duì)此，可以通過(guò)專門的鑄造或鍛造處理來(lái)改變閥芯的特性，如有必要也可以更換其他類型的閥芯。

　　(3)閥芯不穩(wěn)定性——如由于閥芯振蕩性位移引起流體的壓力波動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，這種情況一般是由于調(diào)節(jié)回路執(zhí)行器等的阻尼因素引起的，對(duì)此可以重新調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)或者在閥芯位移方向上加上減振設(shè)施。

　　(4)介質(zhì)的力學(xué)流動(dòng)性——介質(zhì)在管道或者調(diào)節(jié)閥中流動(dòng)時(shí)，也會(huì)發(fā)出噪聲，對(duì)于這種情況，這里不作具體闡述(氣蝕也會(huì)產(chǎn)生噪聲)。

二、結(jié)語(yǔ)

　　調(diào)節(jié)閥的選型和應(yīng)用是一個(gè)專業(yè)性強(qiáng)、涉及技術(shù)領(lǐng)域廣的系統(tǒng)工作，我們不僅要在理論上充分了解它的各種特性，而且要結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)綜合分析判斷，做到理論和實(shí)踐科學(xué)地結(jié)合起來(lái)，才可以做好這個(gè)工作。