电厂自控调节阀选型原则

电厂自控调节阀选型原则

在电厂自动控制系统中调节阀是*常见的一种执行器，一般自动控制系统由对象、监测仪表、控制器、执行器等组成。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力及执行机构的输出力矩、推力与行程，对于自动控制系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。如果选择不当，将直接影响控制系统性能，甚至无法实现自动控制，进而影响整台机组的安全经济运行。调查发现在这些事例中约95%属于选型不当造成，而计算错误造成的问题不到5%。实践证明计算与选型相比，选型难度更大，出现的问题更多，对此应特别重视。

     1 电厂自控调节阀选型原则的选型

     1.1 选型应考虑的主要因素

     （1）要满足生产过程的温度、压力、液位及流量要求；

     （2）阀的泄漏及密封性要求；

     （3）阀的工作压差<需用压差；

     （4）对提高阀使用寿命和可靠性的考虑；

     （5）对阀动作速度、流量特性的考虑；

     （6）对阀作用方式和流向的考虑；

     （7）对执行机构型式、输出力矩、刚度及弹簧范围的考虑；

     （8）对材质及阀经济性的考虑（选型不当价格会相差3~4 倍）。

     1.2 电厂自控调节阀选型原则选型的一般原则

     在满足过程控制要求的前提下，所选的阀应尽量简单、可靠、价廉、寿命长、维修方便和备件来源及时可靠。要尽力避免单纯追求好的结构、好的材质、多带附件，而忽略了对可靠性、经济性的考虑。从可靠性观点来看，结构越简单，其可靠性就越高；材质选择过高，将造成不必要的价格投入。

     1.3 电厂自控调节阀选型原则选型应提供的工艺参数及系统要求

     （1）工艺参数：温度、压力、正常流量时压差及切断时的压差。

     （2）流体特性：腐蚀性、粘度、温度变化对流体特性的影响。

     （3）系统要求：泄漏量、可调比、动作速度与频率、线性及噪音。

     1.4 电厂自控调节阀选型原则调节阀的分类及选择

     调节阀按结构特征大致可分为如下9大类：

     （1）直通单座调节阀：该阀应用*广，具有泄漏小、许用压差小、流路复杂、结构简单的特点，故适用于泄漏要求严、工作压差小的干净介质场合，但小规格阀（DN<20mm）也可用于压差较大的场合。

     （2）直通双座调节阀：与直通单座调节阀相反，具有泄漏大、许用压差大的特点，故适用于泄漏要求不严、工作压差大的干净介质场合，选型时应注意该阀泄漏量大是否能满足过程控制要求。

     （3）套筒阀：套筒阀分为单密封和双密封2种结构，前者类似于单座阀，适用于单座阀场合。后者类似于双座阀，适用于双座阀场合。套筒阀还具有稳定性好、装卸方便的特点，但价格比单、双座阀高50%~200%，还需专门的缠绕密封垫，是仅次于单、双座阀应用的较为广泛的阀。

     （4）角型阀：节流型式相当于单座阀，但阀体流路简单，适用于泄漏要求小、压差不大的干净介质场合及要求直角配管的场合。

     （5）三通阀：具有3个通道，可代替2个直通单座阀用于分流和合流及2相流温度差≤150℃的场合。当DN≤80mm时，合流阀可用于分流场合。

     （6）隔膜阀：流路简单，隔膜具有一定耐蚀性能，适用于较污浊介质、弱腐蚀介质的2位切断场合。

     （7）蝶阀：相当于取一直管段来做阀体，且阀体又相当于阀座，故“自洁”性能好、体积小、重量轻。适用于较污浊介质和大口径、大流量、压差的场合。当DN>300mm时，通常都有蝶阀来完成。

     （8）球阀：“O”形球阀全开时为无阻调节阀，“自洁”性能*佳，适用于特别污浊、含纤维介质的2位切断场合。“V”形球阀具有近似等百分比的调节特性，适用于较污浊、含纤维介质可调比较大的调节场合，球阀价格较贵。

     （9）偏心旋转阀：该阀介于蝶阀和球阀之间，“自洁”、调节性能好，亦可切断，故适用于较污浊介质、泄漏要求小的调节场合，但该阀价格较贵。

     这9类产品中前6种为直行程调节阀，后3种为角行程调节阀。作为用户，必须弄清其特点。

     1.5 电厂自控调节阀选型原则正确选择的若干问题

     1.5.1 阀体材料选择

     （1）阀体耐压等级、使用温度、耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道要求，并优先选用定型产品。

     （2）水蒸气及含水较多的湿气体介质、环境温度低于-20℃时，不宜选用铸铁阀。

     1.5.2 阀内件材质选择

     （1）非腐蚀性介质一般选用1Cr18Ni9Ti或其它不锈钢。

     （2）对汽蚀、冲蚀较为严重、介质温度与压差构成的直角坐标中，其温度为300℃，压差为1.5MPa 2点连线以外的区域时，应选用耐磨材料，如钴基合金或表面堆焊史太莱合金等。

     （3）对硬密封切断阀，为提高密封面可靠性，应选用耐磨合金。当密封要求十分严密时，应选用软密封，如四氟、橡胶。

     1.5.3 高低温材料选择

     当介质温度<-60℃时选用铜或1Cr18Ni9Ti；温度在450~600℃时选用钛、钼不锈钢；当介质温度>600℃时应选用高温高强度合金（如因可耐尔）。

     1.6 填料及阀盖型式选择

     （1）通常情况下，介质温度<200℃时，选用“V”形四氟填料，普通型上阀盖；介质温度<450℃时，选用“V”型四氟填料，但必须是散热阀盖。

     （2）对直行程类阀，若带有定位器附件时，对介质温度≤450℃高温阀，仍可选用普通型阀盖，但必须选用石墨填料。

     （3）介质温度>400℃时，需选用散热型阀盖和石墨填料。

     （4）为增加阀杆密封的可靠性，可选用双层填料结构。

     1.7 电厂自控调节阀选型原则定位器的选择

     以下情况应选用定位器：

     （1）电动仪表控制气动阀，且为慢速响应系统时。

     （2）需要提高薄膜执行机构输出力的场合。

     （3）缓慢过程需要提高调节阀响应速度的场合，如温度、液位及分析等参数。

     （4）需要克服摩擦力，减小过大的回差造成调节品质差的场合，如低温或采用柔性石墨填料的调节阀。

     （5）调节器比例带很宽，但又要求阀小信号有响应时，采用无弹簧执行机构调节的系统。

     带定位器适用的阀，通常选用20~100kPa的弹簧，但为了提高输出力，可选用气源压力PS=250kPa。对气开阀，可选用60~180kPa的弹簧，以增加起点执行机构输出力。对气闭阀可选用20~100kPa的弹簧，以增加关闭时执行机构输出力。

     2 电厂自控调节阀选型原则调节阀正确安装的若干问题

     2.1 安装的一般性要求

     （1）调节阀应垂直、正立安装在水平管道上，公称通经Dg≥50的调节阀，其阀前后管道上*好有永久性支架。

     （2）调节阀安装位置应方便操作维修，以便人员能进行维修和操作，必要时应设置平台。

     （3）调节阀上、下部分应留有足够空间，以便维修时取下执行机构和阀内件及阀的下法兰和堵头。

     （4）当调节阀安装在有振动场合时，应考虑防振措施。

     （5）未安装阀门定位器的调节阀，膜头上*好安装指示控制信号的小型压力表。

     （6）调节阀应先检查校验，并在管道吹扫后安装。

     2.2 对安全问题的考虑

     （1）阀门在操作的各个环节中（即安装、试验、操作和维修），应首先注意人员和设备的安全性。

     （2）阀切断后，阀门中的压力还可保持一段时间，应有降压的安全措施，如安装放空阀或排放阀。

     （3）对液体介质，应安装1个能限制流量的放空阀，以防过快打开放空阀时水击所造成的危害。

     （4）对蒸汽管线，在接近调节阀的上下2端应保温。

     （5）压力波动严重的地方，应安装管线缓冲器。

     2.3 对调节阀性能的考虑

     （1）配管通径尽量与阀通径一致。

     （2）调节阀入口直管段长度至少不得小于10倍管道通经。

     （3）调节阀出口直管段应有3~5倍管道通经。

     （4）调节阀进出口取压点位置为阀前2倍管道通经、阀后3倍管道通径处。

     （5）必须按流动方向箭头安装调节阀，避免过大的安装应力。

     2.4 对手动操作的考虑

     （1）阀门安装位置应便于操作，并使操作人员能看到指示器（如液位计）上显示的参数。

     （2）应考虑卸下调节阀手轮机构、定位器等附件的侧面空间。

     （3）对大口径、高空安装的调节阀，要考虑到维护时操作人员的工作位置。

     2.5 调节阀信号的配管和配线

     （1）调节阀的配管和配线方案应满足调节系统的要求。

     （2）调节阀配管宜采用D6×1mm 紫铜管；大膜头调节阀和气动阀宜采用D8×1mm 紫铜管。

     3 调节阀主要性能的现场检测

     调节阀的性能指标很多，以下项目应进行重点检测和调校。

     （1）基本误差：将20~100kPa信号平稳地增大或减小输入气室（或定位器）内，测量各点所对应的行程值，计算出“信号—行程”关系与理论值之间的各点误差，其*大值即为基本误差。试验点应按信号范围的0%、25%、50%、75%、100% 5个点进行，测量仪表基本误差应限于被测试阀门基本误差限的1/4。

     （2）回差：实验方法同上。在同一输入信号上测得的正反行程的*大差值即回差。

     （3）始终点偏差：实验方法同上。信号上限（始点）处的基本误差即为始点偏差；信号下限（终点）处的基本误差即为终点偏差。

     （4）泄漏试验：通常试验介质为常温水，当阀的压差小于350kPa时，实验压力按350kPa做，当阀的工作压差大于350kPa 时按允许压差做。实验介质应按规定流向进入阀内，阀出口可直接连通大气或连接出口通大气的低压头测量装置，在确认阀和下游各连接管完全充满介质后，方可测取泄漏量。对主要阀门，还要做强压试验。

     （5）对配套定位器的阀，在安装、投运前，均应现场调试。

     4 电厂自控调节阀选型原则调节阀的现场维护

     调节阀由于直接与工艺介质接触，其性能直接影响到系统质量和环境污染，所以对调节阀必须进行经常维护和定期检修，尤其对使用条件恶劣和重要场合更应重视维修工作。其重点检查维护部位：

     （1）对于使用在高压差和腐蚀性介质场合的调节阀，阀体内壁、隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀，应重点检查耐压、耐腐情况。

     （2）固定阀座用的螺纹，内表面易受腐蚀而使阀座松动，应重点检查此部位；对高压差下工作的阀还应检查阀座密封面是否被冲蚀、汽蚀。

     （3）阀芯受介质的冲刷、腐蚀*为严重，检修时要认真检查是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差情况下阀芯因汽蚀现象磨损更为严重。

     （4）检查膜片、“0”型圈和其它密封垫是否裂化或老化。

     （5）应注意聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化、配合面是否被损坏，必要时应更换。

     5 电厂自控调节阀选型原则调节阀常见故障及现场处理

     调节阀现场常见问题是关不死、打不开、回差大、泄漏大、振动、振荡等，其处理方法分别为：

     （1）阀芯关不死：对气闭阀解决办法是增大气源压力或调松弹簧预紧力（即降低气室外起点压力）。对气开阀的解决方法是增大弹簧预紧力，同时增大起源压力。

     （2）推杆动作迟钝或不动作：检验膜片、滚动膜片、垫片是否老化、破裂引起漏气。

     （3）回差大：推杆是否弯曲、填料压盖是否压得太紧，尤其是石墨填料、阀芯导向是否有伤。解决办法是换阀杆、换填料、增大导向间隙、换强力执行机构。

     （4）阀的全行程不够：松开阀杆连接螺母，将阀杆向外旋或向内伸。使全行程偏差值超过允许值再将螺母并紧。

     （5）阀小开度稳定性差：现场首先检查是否流向装反了，或阀选得太大，解决办法是改流开安装、缩小阀芯尺寸。

     （6）阀的动作不稳定：定位器故障、输出管线漏气、执行机构刚度太小流体压力变化造成推力不足。解决办法是维修定位器和管线，改用刚度大的执行机构。

     （7）泄漏量大：首先检查密封面是否有伤、阀座与阀杆连接螺纹是否松动、阀关闭时压差是否大于执行机构的输出力。解决办法是更换密封面、并紧阀座、更换高输出力的执行机构。

     （8）振荡现象：是由于阀处于小开度工作或流向为流闭型所致。解决办法是避免小开度工作，改流开型工作。

电厂中常常采用电动调节阀作为调节手段,而电动调节阀的选择是否适当,直接影响自动调节系统的调节品质.论文将就电动调节阀的选择和口径计算进行介绍.

      6 电厂自控调节阀选型原则结束语

      随着机组容量增大及自动化程度提高，调节阀的重要性越来越重要。一台满意的调节阀，不仅能使自控系统稳定运行，减轻操作人员的劳动强度，而且能有效减少机组运行参数的偏差，提高机组的经济性和电能质量。调节阀在使用中往往存在设计和制造质量问题，但更多的问题涉及到使用及维护。