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上海陆贡阀业有限公司
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阀门知识

气动薄膜调节阀在化工企业中的应用

2020-06-25

气动调节阀


气动薄膜调节阀摘要

介绍了气动薄膜调节阀的结构和工作原理,并对如何选型和应用以及常见故障的处理进行了阐述。

气动薄膜调节阀概述气动薄膜调节阀图片

随着工业自动化程度的不断提高,气动薄膜调节阀作为自动调节系统的zui终执行机构,在化工企业得到越来越广泛的应用,气动薄膜调节阀应用的好坏直接关系着生产的质量与安全。因此,本公司结合长期从事自控系统的设计,仪表选型及安装、调试及维护的经验,谈一谈气动薄膜调节阀在化工企业中的应用。

气动薄膜调节阀的结构组成及工作原理

①气动薄膜调节阀的结构组成

气动执行器有执行机构和调节机构组成。执行机构包括:气动薄膜、气动活塞、气动长行程3种,调节机构为:阀、闸板、调节阀等,有直、角行程两种。

②气动薄膜调节阀的工作原理

0.2~1Kg/cm的信号压力输入薄膜气室中,产生的推力使推杆部件移动、弹簧被压缩产生的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡。推杆的移动即是气动薄膜执行机构的行程。正作用式:当薄膜气室内输入信号压力时,使推杆部件向下移动。反作用式:当薄膜气室内输入信号压力时,使推杆部件向上移动。

气动薄膜调节阀的选型

气%动薄膜调节阀是直接接触工艺介质的控制机构,承受着流体的压力、温度、冲刷、腐蚀和磨损。恶劣工况下不乏调节阀卡塞、振动、泄漏、流量特性失真甚至阀芯脱落的现象。在长期的机械疲劳、热冲击和化学腐蚀作用下,气动薄膜调节阀的使用性能逐渐下降。实际上气动薄膜调节阀的使用寿命难以估计,zui重要的因素是需要设计者了解工艺要求及使用工况。

气动薄膜调节阀的选用调节回路示意图

在气动薄膜调节阀的选用中,必须首先考虑是否能达成工艺目的,满足控制要求以及长期稳定使用。众所周知,调节回路参数的整定耗时费力,其重要的原因便是气动薄膜调节阀的流量特性很难做到理想曲线。控制器采用计算机技术已能使PD算法接近数学期望值,但通过气动薄膜调节阀动作得到的流量特性总是偏离理想值,需要多次调整才能稳定。对于单回路而言,可以放宽控制强度得到较好的稳定性;而串级回路中,副回路需要较好的快速响应及自我稳定性才能跟随主回路的变化。在化工企业中常用的串级调节回路主回路为温度(液位)调节,副回路为流量调节,如图1所示。

流量回路响应快速,易造成气动薄膜调节阀振荡,使整个串级回路波动。相对P形阀芯,采用V形阀芯有利于提升控制品质。它具有不对称结构,定向径向力,震动性小,有利于阀芯稳定,延长使用寿命,并且远离流体冲刷区,有利于保护阀芯/座,避免湍流损坏,此外,等百分比流量特性是严格的等百分比曲线,在任何口径下,不改变曲线特性,工作范围20%~90%。

在化工装置中,常存在有多种有毒介质。在CS2装置中典型的有毒介质CS2。从安全、环保的角度应采用低泄漏阀。气动薄膜调节阀的泄漏源主要为阀杆与填料间隙,为保证阀杆动作自如,必须与填料有一定间隙。对于低沸点介质很容易从此处泄漏出来。

采用波纹管密封可彻底解决这个问题。传统的波纹管受材质和加工工艺限制,使用寿命不长。阀门应具有金属波纹管专利密封技术,这样才能防止任何有毒及易燃爆气体散逸到大气中,采用软密封的阀芯/座配合,可达到零内泄漏,且使用次数(阀门全开到全关)在160万次以上,同时可以加载波纹管检漏装置,更能保证阀门的安全性,保护人身及环境安全。

在CS2装置中液态硫磺介质在一定的温度下维持液态,如遇冷即结晶,工艺上此类管道设计为夹套管。气动薄膜调节阀也必须为夹套阀。许多厂家为降低制造成本,采用夹套外购的方式,将夹套与阀体固定在一起,通过夹套壁传热。金属之间很难作到无间隙,造成传热死角。要选择将夹套焊接在阀体上,采用下进上出的方式,独立循环系统使得介质能够均匀分布到阀体的各个部分;不改变原阀门的尺寸,方便安装、拆卸简便;结构小巧独立,不受管道干扰,也不对其他管件产生影响。这种夹套必须经过水压试验及探伤,使成本上升,但无保温死角。

以上从工艺角度讨论了气动薄膜调节阀选型的特殊要求,在满足工艺需要的前提下,阀门的使用寿命与工作状况直接相关。在计算书上除了开度、噪声等结果,还应密切注意出口流速的值,原则上液体的出口流速不应>3m/s,如果忽略了这个值而单纯地看开度和噪声,过高的流速会造成对阀门内件的损害,从而使阀门的使用寿命不能得到保障。

气动薄膜调节阀的常见故障

①气动薄膜调节阀不动作

原因:没有信号压力或虽有信号压力但膜片裂损、膜片漏气、膜片推力减小;阀芯与阀座或衬套卡死,阀杆弯曲等原因使气动薄膜调节阀不能动作。

②气动薄膜调节阀动作正常,但不起调节作用

原因:阀芯脱落,此时,虽然阀杆动作正常,但阀芯不动,因此无调节作用。另外管道堵塞,也会出现气动薄膜调节阀不起调节作用的现象。

③气动薄膜调节阀动作迟钝或跳动

由于密封填料老化或干枯,使阀杆与填料的摩擦增大会造成动作迟钝或跳动;或因阀体内含有粘性大的污物以及堵塞、结焦等情况而引起气动薄膜调节阀动作迟钝。膜片及“O”形密封圈等处泄漏也会引起单方向动作迟钝。

④气动薄膜调节阀不稳定或产生振荡

气动薄膜调节阀径选择过大。经常在小开度下工作或单座阀介质在阀内流动方向与关闭方向相同。在阀芯与补套严重磨损,也可使气动薄膜调节阀在任何开度都发生振荡。

⑤气动薄膜调节阀泄漏量大

阀芯与阀座腐蚀、磨损而造成,有时也可能因阀体内有异物、阀芯被垫住关不严,造成泄漏量大。

另外,阀门定位器和电器转换器是气动薄膜调节阀的辅助装置,特别是阀门定位器,与气动阀配套使用构成一闭环控制回路,用以提供气动薄膜调节阀控制精度。克服填料函与阀杆的摩擦力,提高阀门动作速度,可实现分段控制(段幅信号)改变气动薄膜调节阀的流量特性。因此,必须使气动薄膜调节阀与定位器配合好,应用阀门定位器以提高气动薄膜调节阀的定位精度及工作可靠性,确保调节质量。

气动薄膜调节阀作为调节系统的终端设备,在化工企业被广泛的应用。但必须正确的选择才能达到理想的调节效果。

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