釜底閥在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、前言

　　釜底閥顧名思義，是安裝在反應(yīng)釜、儲(chǔ)罐和其他容器的底部作排料用。因?yàn)樽詣?dòng)化水平的日益提高，釜底閥也從原本手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制，其除了原有的切斷功能外現(xiàn)在還可以進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，在關(guān)鍵的工藝場(chǎng)所還參與聯(lián)鎖控制。釜底閥現(xiàn)在化工、石油、冶金、制藥、農(nóng)藥、染料、食品加工等行業(yè)廣泛使用。本文旨在介紹釜底閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、選型的參考、一些特殊的應(yīng)用以及一些設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　釜底閥是借助于閥門(mén)底部法蘭(凸緣)焊接或法蘭連接于反應(yīng)釜或儲(chǔ)罐和其它容器的底部，因此，消除工藝介質(zhì)通常在容器出口的殘留現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)排空、排凈的功能。釜底閥是由閥體、閥芯、閥桿、閥座、密封圈、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動(dòng)、氣動(dòng))等組成。其原理通過(guò)閥桿推動(dòng)閥瓣上升或者下降，從而達(dá)到開(kāi)啟與關(guān)閉的目的。上展式罐底閥是閥桿上升，閥門(mén)開(kāi)啟；下展式罐底閥閥桿上升，閥門(mén)關(guān)閉。(正常情況下閥門(mén)都為關(guān)閉狀態(tài))。圖1結(jié)構(gòu)為示意圖：

圖1 上展示和下展示結(jié)構(gòu)示意圖

3、品牌釜底閥的優(yōu)勢(shì)

　　在某制藥廠的設(shè)計(jì)中就遇到了需要使用釜底閥的情況。鑒于釜底閥的實(shí)際操作情況(經(jīng)常開(kāi)啟、關(guān)閉)以及工藝方面的要求，我們選擇了Flowserve和GUICHON公司的釜底閥門(mén)以保證出料閥門(mén)的安全性、可靠性。上述釜底閥的優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)為：

　　(1)其密封形式可以有軟密封和硬密封。根據(jù)需要時(shí)封面均可堆焊有硬質(zhì)合金，硬度可達(dá)到HRC44。其金屬硬密封(錐形密封面)可以保證密封等級(jí)達(dá)到Ⅵ。

　　(2)其結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)了無(wú)死角運(yùn)行、全通徑、低壓降。

　　(3)采用螺栓加蝶簧結(jié)構(gòu)，可以自動(dòng)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)填料始終被壓緊。

　　(4)閥桿只升降不旋轉(zhuǎn)，減少了填料的損耗。

　　(5)閥座可以選擇可更換型，更換更方便。

　　(6)拋光的閥芯表面保證了無(wú)滯留區(qū)。

　　(7)閥門(mén)采用了防火安全的設(shè)計(jì)。

　　(8)如果安裝空間不夠，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可安裝在側(cè)面。

　　(9)其它可選功能如下：

　　1)閥芯帶綜合溫度傳感器，在下文中有實(shí)際應(yīng)用。

　　2)波紋管密封閥桿，應(yīng)用波紋管是為了閥桿與閥體內(nèi)的工藝流體之間提供一個(gè)可軸向變形的金屬隔套、形成動(dòng)密封，以消除閥桿處的泄露。

　　3)閥體帶清洗或排放噴嘴，可以對(duì)閥門(mén)進(jìn)行清洗、排堵，增加了閥門(mén)的可靠性。

　　4)保溫夾套，可以根據(jù)工藝要求保護(hù)閥內(nèi)介質(zhì)不會(huì)在常溫下凝固或結(jié)晶。

　　5)用于真空工況�，F(xiàn)在隨著釜底閥的應(yīng)用越來(lái)越多，釜底閥的價(jià)格也隨之降低很多。在閥門(mén)性能、可靠性和諸多可選的功能方面，這些品牌產(chǎn)品還是有較大的優(yōu)勢(shì)。

4、釜底閥選型參考

　　以法國(guó)GUICHON閥門(mén)為例，介紹一下釜底閥的選型參考。首先，根據(jù)閥芯的形式主要可分為碟盤(pán)式和柱塞式兩種(見(jiàn)圖2、圖3)。

圖2 碟盤(pán)式釜底閥示意圖　　 圖3 柱塞式釜底閥示意圖

　　(1)圖2為碟盤(pán)式釜底閥，它可分為上展式和下展式兩種。一般可選用上展式，但必須注意上展式需要閥芯向釜內(nèi)伸長(zhǎng)一小段，當(dāng)釜底結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足上展式這個(gè)要求時(shí)則選用下展式，讓閥芯向閥內(nèi)動(dòng)作，當(dāng)然這樣會(huì)使閥門(mén)體積更大。

　　(2)圖3為柱塞式釜底閥，只有下展式一種。與碟盤(pán)式釜底閥相比較，它的下料更通暢，壓降更小，閥桿更大更結(jié)實(shí)，不過(guò)行程較長(zhǎng)。價(jià)格上來(lái)說(shuō)柱塞式的閥門(mén)相同口徑下一般要比碟盤(pán)式的高出3成左右。

　　釜底閥的出口角度可選擇45°、60°、90°，這可根據(jù)工藝的要求選擇。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以選擇電動(dòng)和氣動(dòng)的，材質(zhì)上除了不銹鋼外還有特殊的材料產(chǎn)品，如鈦、鋯、哈氏合金等。產(chǎn)品范圍包括了尺寸1/2”到8”、壓力等級(jí)從ANSI150到ANSI2500。

5、特殊應(yīng)用

　　5.1、釜底閥帶溫度測(cè)量

　　當(dāng)生產(chǎn)上需要測(cè)量反應(yīng)釜底物料的溫度，而反應(yīng)釜底有盤(pán)管無(wú)法安裝溫度計(jì)，這時(shí)我們就選用了帶溫度測(cè)量的釜底閥，具體的結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖4。溫度計(jì)就安裝在閥芯處，能有效地測(cè)量釜底物料的溫度，這樣就很好地滿足了工藝的測(cè)量要求。

圖4 帶Pt100的釜底閥結(jié)構(gòu)示意圖

　　5.2、釜底閥帶調(diào)節(jié)功能

　　在某項(xiàng)目中有這樣的工藝狀況，某反應(yīng)器底部物料排放至后端的離心機(jī)，這里需要釜底閥對(duì)物料的排放有所調(diào)節(jié)，放緩物料的排放速度。工藝上對(duì)調(diào)節(jié)要求并不是很高，所以，當(dāng)時(shí)我們配置了定位器加兩個(gè)電磁閥來(lái)滿足調(diào)節(jié)要求。釜底閥的功能調(diào)節(jié)見(jiàn)圖5：

圖5 帶定位器的釜底閥結(jié)構(gòu)示意圖

　　電磁閥1的作用是控制對(duì)釜底閥供氣排氣控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)，電磁閥2的作用是選擇定位器調(diào)節(jié)閥門(mén)還是讓電磁閥1來(lái)控制開(kāi)關(guān)。

　　(1)電磁閥1得電，打開(kāi)進(jìn)氣；電磁閥2得電，選擇電磁閥1控制閥門(mén)；氣路如圖5符號(hào)①所示，釜底閥得氣打開(kāi)。此時(shí)定位器不作用，設(shè)置為4mA確保狀態(tài)切換時(shí)閥門(mén)保持關(guān)斷狀態(tài)。

　　(2)電磁閥1失電，釜底閥向外排氣；電磁閥2得電，選擇電磁閥1控制閥門(mén)；氣路如圖5符號(hào)②所示，釜底閥失氣關(guān)閉。此時(shí)定位器不作用，設(shè)置為4mA確保狀態(tài)切換時(shí)閥門(mén)保持關(guān)斷狀態(tài)。

　　(3)電磁閥2失電，選擇定位器來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)；閥門(mén)定位器得4mA~20mA信號(hào)來(lái)控制閥門(mén)；氣路如圖5符號(hào)③所示，釜底閥進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；此時(shí)電磁閥1失電向外排氣，確保狀態(tài)切換時(shí)閥門(mén)保持關(guān)斷狀態(tài)。

　　這種方法調(diào)節(jié)性能并不是太好主要因?yàn)槭侵贿x用了一般結(jié)構(gòu)的釜底閥，它的結(jié)構(gòu)形式并不具備調(diào)節(jié)特性而只是靠定位器做了簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)，這也是考慮到工藝上調(diào)節(jié)要求并不是很高。確實(shí)釜底閥主要作為放料卸料用，普遍的還是用于開(kāi)關(guān)閥的作用。釜底閥廠家介紹了有一種專門(mén)型號(hào)的釜底閥用于調(diào)節(jié)作用，這種調(diào)節(jié)性的釜底閥現(xiàn)用于PTA的項(xiàng)目中。這種特殊閥門(mén)的價(jià)格非常昂貴加之需要調(diào)節(jié)卸料的場(chǎng)合很少所以這種閥門(mén)現(xiàn)在使用的比較少。

6、注意事項(xiàng)

　　釜底閥作為一種結(jié)構(gòu)特殊的閥門(mén)在安裝方面需要特別的注意：

　　(1)釜底閥的開(kāi)口尺寸大小、壓力等級(jí)以及所用的標(biāo)準(zhǔn)都需與設(shè)備上的法蘭一致。

　　(2)釜底閥的閥芯表面需與釜底面相平。

　　(3)如選用上展式閥門(mén)需確保釜底有足夠空間滿足閥芯行程范圍。

　　(4)反應(yīng)釜材質(zhì)為搪玻璃。鑒于搪玻璃材質(zhì)的特殊性，安裝釜底閥時(shí)容易使搪玻璃表面損傷，所以，采取讓設(shè)備制造廠商統(tǒng)一集成釜底閥的措施，來(lái)減少安裝上可能帶來(lái)的麻煩，而釜底閥的性能由設(shè)計(jì)來(lái)確定。

7、體會(huì)

　　在釜底閥的選用過(guò)程中我覺(jué)得儀表設(shè)計(jì)工作除了關(guān)注儀表的適用條件、儀表性能外，必須對(duì)儀表的安裝十分注意，只有正確合理的安裝才能保證儀表的精確使用。特別是一些特殊的儀表它的安裝要求也會(huì)比較高，也需要保證操作過(guò)程中它的可靠性，這時(shí)，需要儀表設(shè)計(jì)人員和其他專業(yè)以及儀表廠商緊密配合，提供一整套合理的安裝方案才能使設(shè)計(jì)更加的合理。

　　釜底閥今后在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。在了解它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一些安裝要求后能更好的選用釜底閥來(lái)滿足設(shè)計(jì)和安全上的要求。