调节阀的发展方向

调节阀的发展方向1．调节阀应用中存在的问题①调节阀的品种多，规格多，参数多。调节阀为适应不同工业生产过程的控制要求，例如温度、压力、介质特性等，有近千种不同规格、不同类型的产品，使调节阀的选型不方便、安装应用不方便、维护不方便、管理不方便。②调节阀的可靠性差。调节阀在出厂时的特性与运行一段时间后的特性有很大差异，例如，泄漏量增加、噪声增大、阀门复现性变差等，给长期稳定运行带来困难。③调节阀笨重，给调节阀的运输、安装、．维护带来不便。通常，调节阀重量比一般的仪表重量要重几倍到上百倍，例如，一台DN200的调节阀重达700kg，运输、安装和维护都需要动用一些机械设备才能完成，给调节阀的应用带来不便。④调节阀的流量特性与工业过程被控对象特性不匹配，造成控制系统品质变差。调节阀的理想流量特性已在产品出厂时确定，但工业过程被控对象特性各不相同，力口上压降比变化，使调节阀工作流量特性不能与被控对象特性匹配，并使控制系统控制品质变差。⑤调节阀噪声过大。工业应用中，调节阀噪声已成为工业设备的主要噪声源，因此，降低调节阀噪声成为当前重要的研究课题，并得到各国政府的重视。⑥调节阀是耗能设备，在能源越来越紧缺的当前，更应采用节能技术，降低调节阀的能耗，提高能源的利用率。2．调节阀的发展方向调节阀的发展方向主要为智能化、标准化、精小化、旋转化和安全化。(1)智能化和标准化.调节阀的智能化和标准化已经提到议事日程。智能化主要采用智能阀门定位器。智能化化表现在下列方面。①调节阀的自诊断，运行状态的远程通信等智能功能，使调节阀的管理方便，故障诊断变得容易，也降低了对维护人员的技能要求。②减少产品类型，简化生产流程。采用智能阀门定位器不仅可方便地改变调节阀的流量特性，也可提高控制系统的控制品质。因此，对调节阀流量特性的要求可简化及标准化(例如，仅生产线性特性调节阀)o用智能化功能模块实现与被控对象特性的匹配，使调节阀产品的类型和品种大大减少，使调节阀的制造过程得到简化，并在生产和市场中经受考验和认可。③数字通信。数字通信将在调节阀中获得广泛应用，以HART通信协议为基础，一些调节阀的阀门定位器将输入信号和阀位信号在同一传输线实现；以现场总线技术为基础，调节阀与阀门定位器、PID控制功能模块结合，使控制功能在现场级实现，使危险分散，使控制更及时、更迅速。④智能阀门定位器。智能阀门定位器具有阀门定位器的所有功能，同时能够改善调节阀的动态和静态特性，提高调节阀的控制精度，因此，智能阀门定位器将在今后一段时间内成为重要的调节阀辅助设备被广泛应用。调节阀的标准化表现在下列方面。①为了实现互换性，使同样尺寸和规格的不同厂商生产的调节阀能够互换，使用户不必为选择制造商而花费大量时间。②为了实现互操作性，不同制造商生产的调节阀应能够与其他制造商的产品协同工作，不会发生信号的不匹配或阻抗的不匹配等现象。③标准化的诊断软件和其他辅助软件，使不同制造商的调节阀可进行运行状态的诊断，运行数据的分析等。④标准化的选型程序。调节阀选型仍是自控设计人员十分关心的问题，采用标准化的计算程序，根据工艺所提供数据，能够正确计算所需调节阀的流量系数，确定配管及选用合适的阀体、阀芯及阀内件材质等，使设计过程标准化，提高设计质量。(2)精小化.为降低调节阀的重量，便于运输、安装和维护，调节阀的精小化采用了下列措施。①采用精小型执行机构。采用轻质材料，采用多组弹簧替代一组弹簧，降低执行机构高度，通常，精小型气动薄膜执行机构组成的调节阀比同类型气动薄膜执行机构组成的调节阀高度要降低约30％，重量降低约30％，而流通能力可提高约30％。②改变流路结构。例如，将阀芯的移动改变为阀座的移动，将直线位移改变为角位移等，使调节阀体积缩小，重量减轻。③采用电动执行机构。不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备，也可减少执行机构的重量。例如，Fisher公司的9000系列电动执行机构，其20型的高度小于330mm，使整个调节阀(带数字控制器和执行机构)质量降低到20～32kg。(3)旋转化由于旋转类调节阀，例如球阀等，有相对体积较小、流路阻力较小、可调比较大、密封性较好、防堵性能较好、流通能力较大等优点，因此，在调节阀新品种中，旋转阀的比重增大。特别是大口径管道中，普遍采用球阀、蝶阀等类型调节阀，从国外近年的产品看，旋转阀应用的比例正逐年增长。(4)安全化仪表控制系统的安全性已经得到各方面的重视，安全仪表系统(SIS)对调节阀的要求也越来越高，表现在以下几方面。①对调节阀故障信息诊断和处理要求提高，不仅要对调节阀进行故障发生后的被动性维护，而且要进行故障发生前的预防性维护和预见性维护。因此，对组成调节阀的有关组件进行统计和分析，及时提出维护建议等变得更重要。②对用于紧急停车系统或安全联锁系统的调节阀，提出及时、可靠、安全动作的要求。确保这些调节阀能够反应灵敏、准确。③对用于危险场所的调节阀，应简化认证程序。例如，对本安应用的现场总线仪表，可简化为采用FISCO现场总线本质安全概念，使对本安产品的认证过程简化。④与其他现场仪表的安全性类似，对调节阀的安全性，可采用隔爆技术＼防火技术、增安技术、本安技术、无火花技术等；对现场总线仪表，还可采用实体概念、本安概念、FISCO概念和非易燃(FINCO)概念等。(5)节能降低能源消耗，提高能源利用率是调节阀的一个发展方向。主要有下列几个发展方向。①采用低压降比的调节阀。使调节阀在整个系统压降中占的比例减少，从而降低能耗，因此，设计低压降比的调节阀是发展方向之一；另一个发展方向是采用低阻抗调节阀，例如采用蝶阀、偏心旋转阀等。②采用自力式调节阀。例如，直接采用阀后介质的压力组成自力式控制系统，用被控介质的能量实现阀后压力控制。③采用电动执行机构的调节阀。气动执行机构在整个调节阀运行过程中都需要有一定的气压，虽然可采用消耗量小的放大器等，但日积月累，耗气量仍是巨大的。采用电动执行机构，在改变调节阀开度时，需要供电，在达到所需开度时就可不再供电，因此，从节能看，电动执行机构比气动执行机构有明显节能优点。④采用压电调节阀。在智能电气阀门定位器中采用压电调节阀，只有当输出信号增加时才耗用气源。⑤采用带平衡结构的阀芯，降低执行机构推力或推力矩，缩小膜头气室，降低能源需要。⑥采用变频调速技术代替调节阀。对高压降比的应用场合，如果能量消耗很大，可采用变频调速技术，采用变频器改变有关运转设备的转速，降低能源消耗。(6)保护环境环境污染已经成为公害，调节阀对环境的污染主要有调节阀噪声和调节阀的泄漏。其中，调节阀噪声对环境的污染更是十分严重。①降低调节阀噪声。研制各种降低调节阀噪声的方法，包括从调节阀流路设计到调节阀阀内件的设计，从噪声源的分析到降低噪声的措施等。主要有设计降噪调节阀和降噪调节阀阀内件；合理分配压降，使用外部降噪措施，例如，增加隔离、采用消声器等。②降低调节阀的大气污染。调节阀的大气污染指调节阀的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”，这些泄漏物不仅造成物料或产品的浪费，而且对大气环境造成污染，有时，还会造成人员的伤亡或设备爆炸等事故。因此，研制调节阀填料结构和填料类型、研制调节阀的密封等将是调节阀今后一个重要的研究课题。计算机科学、控制理论和自动化仪表等高新科学技术的发展推动了调节阀的发展，例如，现场总线调节阀和智能阀门定位器的研制、数字通信在调节阀的实现等。调节阀的发展也推动了其他科学技术的发展，例如，对防腐蚀材料的研究、对削弱和降低噪声方法的研究、对流体动力学的研究等。随着现场总线技术的发展，调节阀也将开放、智能和更可靠，它将与其他工业自动化仪表和计算机控制装置一起，使工业生产过程控制的功能更完善，控制的精度更高，控制的效果更明显，并为我国现代化建设发挥更重要的作用。影响调节阀运行的因素及对策1、前言在自动化程度较高的化工控制系统，调节阀作为自动调节系统的终端执行装置，接受控制信号实现对化工流程的调节。它的动作灵敏度直接关系着调节系统的质量。据现场实际统计有70%左右的故障出自调节阀。因此在日常维护中总结分析影响调节阀安全运行的因素及其对策。2、卡堵调节阀经常出现的问题是卡堵，常出现在新投运系统和大修投运初期，由于管道内焊渣、铁锈等在节流口、导向部位造成堵塞使介质流通不畅，或调节阀检修中填料过紧，造成摩擦力增大，导致小信号不动作大信号动作过头的现象。故障处理：可迅速开、关副线或调节阀，让脏物从副线或调节阀处被介质冲跑。另一办法用管钳夹紧阀杆，在外加信号压力情况下，正反用力旋动阀杆，让阀芯闪过卡处。若不能则增加气源压力增加驱动功率反复上下移动几次，即可解决问题。如若仍不动作，则需解体处理。3、泄漏3.1阀内漏，阀杆长短不适。气开阀，阀杆太长阀杆向上的（或向下）的距离不够，造成阀芯和阀座之间有空隙，不能充分接触，导致关不严而内漏。同样气关阀阀杆太短，导致阀芯和阀座之间有空隙，不能充分接触，导致关不严而内漏。解决办法：应缩短（或延长）调节阀阀杆使调节阀长度合适，使其不再内漏。3.2填料泄漏。填料装入填料函以后，经压盖对其施加轴向压力。由于填料的塑性，使其产生径向力，并与阀杆紧密接触，但这种接触是并不是非常均匀的。有些部位接触的松，有些部位接触的紧，甚至有些部位没有接触上。调节阀在使用过程中，阀杆同填料之间存在着相对运动，这个运动叫轴向运动。在使用过程中，随着高温、高压和渗透性强的流体介质的影响，调节阀填料函也是发生泄漏现象较多的部位。造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏，对于纺织填料还会出现渗漏（压力介质沿着填料纤维之间的微小缝隙向外泄漏）。阀杆与填料间的界面泄漏是由于填料接触压力的逐渐衰减，填料自身老化等原因引起的，这时压力介质就会沿着填料与阀杆之间的接触间隙向外泄漏。解决对策：为使填料装入方便，在填料函顶端倒角，在填料函底部放置耐冲蚀的间隙较小的金属保护环（与填料的接触面不能为斜面），以防止填料被介质压力推出。填料函各部与填料接触部分的金属表面要精加工，以提高表面光洁度，减少填料磨损。填料选用柔性石墨，因其具有气密性好，摩擦力小，长期使用后变化小，磨损的烧损小，维修容易，压盖螺栓重新拧紧后摩擦力不发生变化，耐压性和耐热性良好，不受内部介质的侵蚀，与阀杆和填料函内部接触的金属不发生点蚀或腐蚀。这样，有效地保护了阀杆填料函的密封，保证了填料的密封的可靠性和长期性。3.3阀芯、阀座变形泄漏。芯、阀座泄漏的主要原因是由于调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷可导致腐蚀的加强。而腐蚀介质的通过，流体介质的冲刷也可造成调节阀的泄漏。腐蚀主要以侵蚀或气蚀的形式存在。当腐蚀性介质在通过调节阀时，便会产生对阀芯、阀座材料的侵蚀和冲击使阀芯、阀座成椭圆形或其他形状，随着时间的推移，导致阀芯、阀座不配套，存在间隙，关不严发生泄漏。解决方法：关键把好阀芯、阀座的材质的选型关、质量关。选择耐腐蚀材料，对麻点、沙眼等缺陷的产品坚决剔除。若阀芯、阀座变形不太严重，可经过细砂纸研磨，消除痕迹，提高密封光洁度，以提高密封性能。若损坏严重，则应重新更换新阀。4、振荡调节阀的弹簧刚度不足，调节阀输出信号不稳定而急剧变动易引起调节阀振荡。还有说选阀的频率与系统频率相同或管道、基座剧烈振动，使调节阀随之振动。选型不当，调节阀工作在小开度存在着急剧的流阻、流速、压力的变化，当超过阀刚度，稳定性变差，严重时产生振荡。解决对策：由于产生振荡的原因是多方面的，因此具体问题具体分析。对振动轻微的振动，可增加刚度来消除。如选用大刚度弹簧，改用活塞执行结构。管道、基座剧烈震动通过增加支撑消除振动干扰；选阀的频率与系统频率相同，则更换不同结构的阀；工作在小开度造成的振荡，则是选型不当流通能力C值选大，必须重新选型流通能力C值较小的或采用分程控制或子母阀以克服调节阀工作在小开度。5、阀门定位器故障5.1普通定位器采用机械式力平衡原理工作，即喷嘴挡板技术，主要存在以下故障类型：1）因采用机械式力平衡原理工作，其可动部件较多，容易受温度，振动的影响，造成调节阀的波动；2）采用喷嘴挡板技术，由于喷嘴孔很小，易被灰尘或不干净的气源堵住，是