電動鍋爐給水調(diào)節(jié)閥設計改進給水調(diào)節(jié)閥的設計，加深了對調(diào)節(jié)閥的認識，體會到了調(diào)節(jié)閥的重要性，在現(xiàn)代流程工業(yè)的自動控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用，工廠的生產(chǎn)取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要靠某些終控制元件去完成。終控制元件可以認為是自動控制的“手腳”。在調(diào)節(jié)器（DCS）的低能量級和執(zhí)行流動控制所需的高能級功能之間，終控制元件完成了必要的功率放大作用。主給水調(diào)節(jié)閥應用于鍋爐給水系統(tǒng)，此閥采用了套筒式結構，其特點：閥芯有閥籠導向，穩(wěn)定性好，噪音低。閥座采用無螺紋結構，拆裝、檢修方便，額定流量系數(shù)值較其他的直行程調(diào)節(jié)閥高。
在運行開始時，給水調(diào)節(jié)閥的流量幾乎配合給水泵再循環(huán)閥的流量。該調(diào)節(jié)閥將開始輸送給水，同時再循環(huán)閥關閉。在初始階段給水填充汽包過程中，該閥門必須足以抵抗氣蝕，然后逐漸過渡到流量控制模式。
閥內(nèi)組件選用材料，硬化處理，使用壽命長。平衡結構的閥芯不平衡力小，可采用較小的執(zhí)行機構。調(diào)節(jié)閥是終控制元件的廣泛使用的型式。在中也不例外，所有的調(diào)節(jié)控制回路中都是使用調(diào)節(jié)閥進行流量、液位、壓力、溫度控制。控制效果的好壞，調(diào)節(jié)閥工作壽命的長短，主要取決于調(diào)節(jié)閥的選型是否合理。合理的選型不但可實現(xiàn)優(yōu)化控制、提高生產(chǎn)效率；還可延長閥門的使用周期，降低維護費用及生產(chǎn)成本。
1 電動鍋爐給水調(diào)節(jié)閥設計改進調(diào)節(jié)閥的結構及功能
要正確使用調(diào)節(jié)閥，尤其是選擇調(diào)節(jié)閥，必須首先弄清楚調(diào)節(jié)閥的結構及使用功能，做到有的方矢，方能選好所需的調(diào)節(jié)閥。 
1.1 調(diào)節(jié)閥的結構
什么是調(diào)節(jié)閥？電工委員會IEC對調(diào)節(jié)閥做了定義：“工業(yè)過程控制系統(tǒng)中由動力操作的裝置形成的終端元件，它包括一個閥體部件，內(nèi)部有一個改變過程流體流率的組件，閥體部件又與一個或多個執(zhí)行機構相連接。執(zhí)行機構用來響應控制元件送來的信號。”可見，調(diào)節(jié)閥是由執(zhí)行機構和閥體部件兩部分組成，即：調(diào)節(jié)閥=執(zhí)行機構+閥體部件。
1.2 調(diào)節(jié)閥的功能
調(diào)節(jié)閥的主要功能有：調(diào)節(jié)功能、克服壓差功能、耐溫功能、耐壓功能、切斷功能、耐蝕功能等。
1.2.1 調(diào)節(jié)功能
顧名思義，調(diào)節(jié)閥的首要功能就是調(diào)節(jié)，其主要表現(xiàn)在5個方面：
1.2.1.1 流量特性
流量特性是反映調(diào)節(jié)閥的開度于流量的變化關系，以適應系統(tǒng)的特性要求，如對流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應速度快需對數(shù)特性；對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應速度慢，需線性流量特性。流量特性反映了調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
1.2.1.2 可調(diào)范圍R
可調(diào)范圍反映調(diào)節(jié)閥可控制的流量范圍，用R=Qmax：Qmin之比表示，R越大，調(diào)節(jié)流量的范圍越寬，性能指標就越好，通常閥的R=30。
1.2.1.3 小開度工作性能
有些閥受到結構的限制，小開度工作性能差，產(chǎn)生啟跳、振蕩，R變得很小（即Qmin很大），如雙座閥、襯膠蝶閥。好的閥小開度應有微調(diào)功能，既可滿足很小流量的調(diào)節(jié)，且工作又要求十分平衡，這類閥如V型球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥。
1.2.1.4 流量系數(shù)Kv
流量系數(shù)表示通過流量的能力，同口徑Kv值越大越好。
1.2.1.5 調(diào)節(jié)速度
滿足系統(tǒng)對閥動作的速度要求。
1.2.2 克服壓差功能
它通常用閥關閉時的壓差來表示，允許壓差越大，此功能也就越好。如果考慮不周到，閥芯就會被壓差頂開，造成閥關不到位，泄露量超標。因此，保證閥切斷就必須克服閥關閉時的工作壓差。
1.2.3 耐溫功能
滿足不同溫度條件下閥的強度和性能，溫度的較大變化會使閥體材質(zhì)的強度降低，因此閥必須滿足介質(zhì)的溫度變化范圍的要求，使閥在工作溫度下有較好的強度和安全保證。
1.2.4 耐壓功能
它反映閥的強度和安全指標，即介質(zhì)不能通過密封處和閥體缺陷處向外滲漏。出廠時通常用1.5倍公稱壓力作試驗來檢驗。對高壓介質(zhì)是采用鍛件結構，鑄鋼閥的耐壓強度是低的，通常選用的鑄鋼閥。
1.2.5 切斷功能
切斷由閥的泄漏量小于0.001%，它反映閥的內(nèi)在質(zhì)量。
1.2.6 耐蝕功能
抵抗介質(zhì)的腐蝕和沖蝕，以提高閥的使用壽命。閥的腐蝕是由介質(zhì)的化學性能引起的材質(zhì)腐蝕問題，通常選用耐腐蝕的材料來解決，沖蝕是有高速流動的介質(zhì)、含顆粒的介質(zhì)和產(chǎn)生閃蒸被空化的介質(zhì)所致。解決的途徑是選用耐磨的材料，結構上采用反汽蝕、反沖蝕的措施，對高壓閥、大壓差工作的調(diào)節(jié)閥、含顆粒介質(zhì)使用的調(diào)節(jié)閥需重點考慮此問題。
2 電動鍋爐給水調(diào)節(jié)閥設計改進選型設計要點
首先，根據(jù)工藝流程的調(diào)節(jié)需要，選擇調(diào)節(jié)閥類型。其次，根據(jù)工藝參數(shù)計算閥門的Kv值，然后，根據(jù)計算出的Kv值和閥門系列具有的額定Kv值比較，從而決定閥門的額定Kv值與口徑，然后還應進行相關驗算，進一步驗證所選閥門是否能滿足工作要求。再次，是根據(jù)工藝條件選擇閥體、閥蓋、閥內(nèi)件及填充材料。其四，是根據(jù)工藝參數(shù)選擇機構及附件。
技術特點
多級節(jié)流，籠式節(jié)流套與針形閥芯相匹配，可承受較大壓差
閥座獨自壓緊密封,錐形密封面，密封可靠，與非平衡式閥芯配合,可達零泄漏
閥內(nèi)零件均采用不銹鋼表面噴涂技術，耐沖蝕，壽命長
單級壓差相對減少，使調(diào)節(jié)范圍擴大，特別在小流量時，仍具有良好的調(diào)節(jié)性能。單級壓差控制在臨界壓差以內(nèi)，無汽蝕和閃蒸現(xiàn)象發(fā)生。
套筒與閥芯配合間隙合理，配有導向套，導向好，運行平穩(wěn)
閥門操作靈活，調(diào)節(jié)，無振動，無噪音優(yōu)點和用途
電動鍋爐給水調(diào)節(jié)閥設計改進優(yōu)點和用途
鍋爐過熱器、再熱器，噴水減溫系統(tǒng)
低壓旁路噴水減溫系統(tǒng)
減溫減壓器、減溫器等的噴水減溫的供水流量、壓力調(diào)節(jié)
其他大壓差及旁路系統(tǒng)的供水流量的調(diào)節(jié)
該閥可實現(xiàn)小流量的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)范圍大，運行平穩(wěn)，維修方便，
2.1 調(diào)節(jié)閥類型選擇
閥的類型有：GLOBE調(diào)節(jié)閥、蝶形調(diào)節(jié)閥、旋轉(zhuǎn)偏心調(diào)節(jié)閥、球形調(diào)節(jié)閥等，按執(zhí)行機構的類型有：氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥。在“神木化工項目”中選擇的是電動調(diào)節(jié)閥。
2.2 調(diào)節(jié)閥的Kv值計算
2.2.1 口徑計算原理
在流程工業(yè)中，每個工位的調(diào)節(jié)閥流量、介質(zhì)、壓差、溫度等參數(shù)千差萬別，而調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)又是在100KPa壓差下，介質(zhì)為常溫水時測試的，怎樣結合實際工作情況決定閥的口徑呢？顯然，不能以實際流量與閥流量系數(shù)比較（因為壓差、介質(zhì)等條件不同），而必須進行Kv值計算。把各種實際參數(shù)代入相應的Kv值計算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作條件下所需的流量轉(zhuǎn)化為該條件下所需要的Kv值，于是根據(jù)計算出的Kv值與閥門上的具有的額定Kv值比較，從而決定閥門的額定Kv值與口徑，后還應進行有關驗算，進一步驗證所選閥是否能滿足工作要求。
2.2.1.1 口徑計算及驗算步驟
工藝提供的工藝數(shù)據(jù)表已經(jīng)確認了計算口徑所需的大工作流量、正常工作流量和小工作流量，入口壓力、壓差、入口溫度等參數(shù)，按以下步驟進行計算：
①Kv值計算。由專門的計算軟件進行計算，把工藝數(shù)據(jù)表確認的流量、入口壓力，壓差、入口溫度及其他有關參數(shù)輸入公式，就可計算出大工作流量時的Kvmax。
②初步?jīng)Q定調(diào)節(jié)閥口徑，根據(jù)已計算的Kvmax，在所選用的產(chǎn)品型式系列中，選取大于Kvmax并與其接近的一檔Kv值，得出口徑。
③開度驗算。
④實際可調(diào)比驗算，一般要求實際可調(diào)比應大于10。
⑤壓差校驗（僅從開度、可調(diào)比上驗算還不行，這樣可能造成閥關不死，啟不動，故增加此項）。
⑥上述驗算合格，所選閥口徑合格。若不合格，需重新確定口徑（及Kv值），或另選其他閥，再驗算至合格。 
2.3 閥體、閥蓋、閥內(nèi)件及填料的選擇
2.3.1 閥體材料選擇
閥體材料選擇要考慮3個因素：介質(zhì)的腐蝕成分、溫度、壓力。介質(zhì)的腐蝕性是選擇閥體材料的關鍵，在《石油化工自動控制設計手冊》和《石油化工自動儀表選型設計規(guī)范》中對于各種介質(zhì)工況下，適合用什么樣的材料已列出了表格，在設計時可對照查閱，如果有管道等級和管道材料等級表，也可從管道材料等級表中查找。溫度是影響材料性能的有一關鍵因素；設計溫度在-10~400℃的范圍內(nèi)，介質(zhì)無腐蝕性工況下選用碳鋼就可以，設計溫度在-200~530℃的范圍內(nèi)，材料選用304（0Cr18Ni9）或316（0Cr17Ni12Mo2）不銹鋼，并且能耐腐蝕性介質(zhì)。壓力的高低主要影響法蘭的材料選擇主要是綜合考慮介質(zhì)的腐蝕性、溫度與壓力條件而定。
2.3.2 閥內(nèi)件材料選擇
閥內(nèi)件材料的選擇除了要考慮介質(zhì)的腐蝕成分、溫度、壓力外，還要考慮在液體條件下的閃蒸和汽蝕。選材方式跟閥體材料選擇是一樣的，但低要求是不銹鋼，在有閃蒸、汽蝕的條件下，要做特別考慮，表面需要堆焊耐閃蒸和汽蝕的材料（stellite6）或硬化處理。
2.3.3 上閥蓋選擇
上閥蓋的材料與閥體材料一致。主要是上閥蓋的形式選擇與設計溫度有關，設計溫度在-46~200℃選用標準型上閥蓋，設計溫度范圍在-196~-46℃選用長頸上閥蓋，設計溫度范圍在200~530℃選用散熱片型上閥蓋。
2.4 填料選擇
填料選擇主要考慮溫度條件，設計溫度范圍-25~200℃選用PTFE（聚四氟乙烯）V型填料，設計溫度在-25~400℃選用柔性石墨+inconel填料，設計溫度范圍在-196~530℃選用純石墨填料，設計溫度范圍在-196~200℃選用石墨+PTFE填料。如果有真空，填料要選用雙向填充形式或石墨。 
3 電動鍋爐給水調(diào)節(jié)閥設計改進結束語
通過調(diào)節(jié)閥的全程選型設計，從實踐中體會到了調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)代化工流程中的重要性。知道如何根據(jù)工藝條件及工藝數(shù)據(jù)選擇閥的類型和閥體、閥芯、填料，如何計算Kv值及口徑，計算執(zhí)行機構的推力或轉(zhuǎn)矩，以及選配其他附件，例如定位器、手輪、限位開關、電磁閥、保位閥、繼動器、空氣過濾減壓器等。電動鍋爐給水調(diào)節(jié)閥由電機驅(qū)動，與固定轉(zhuǎn)速的泵相連，給水調(diào)節(jié)閥在裝置正常操作狀態(tài)下控制水向帶壓鍋爐中流動，這種工況下壓降很小，氣蝕并不需要考慮，此時主要關心的是穩(wěn)定、可靠的節(jié)流操作。
電動鍋爐給水調(diào)節(jié)閥是以保證蒸汽品質(zhì)，維持安全燃燒為目的，主要可分為汽水控制和燃燒控制兩大塊。汽水控制的主要任務是控制汽包水位在正常范圍內(nèi)，蒸汽溫度穩(wěn)定在設定值上，由汽包水位控制系統(tǒng)和蒸汽溫度控制系統(tǒng)等來完成。
|
