气动薄膜套筒调节阀在输氢管道应用

气动薄膜套筒调节阀在输氢管道应用

气动调节阀是石油，化工，电力，冶金等工业企业广泛使用的工业过程控制仪器之一， 化工生产中的调节阀在调节系统中， 它是工业自动化系统的重要组成部分。气动式调节阀是石油、化工、电力、冶金等工业企业广泛使用的工业过程控制仪表之一。 通常是连接、安装、调整气动执行机构和调节阀的组合仪表。氢气管道可分为长距离输送管道和短距离配送管道。长输管道输氢压力较高，管道直径较大，主要用于制氢单元与氢气站之间的高压氢气的长距离、大规模输送 ; 配送管道输氢压力较低，管道直径较小，主要用于氢气站与各个用户之间的中低压氢气的配送。氢气配送管道建设成本较低，但氢气长输管道建设难度大、成本高，目前氢气长输管道的造价约为 63 万美元 / 公里，天然气管道的造价仅为 25 万美元 / 公里左右，氢气管道的造价约为天然气管道的 2．5 倍。

由于氢气长输管道昂贵的建设成本，利用现存天然气管道输送氢气与天然气混合气或将天然气管道改造为氢气管道的技术受到了研究人员广泛的关注。2019 年，一条由天然气管道改造而成的氢气管道已在 DowBenelux 和 Yara 之间投入使用。但由于氢气易燃易爆且易造成金属材料脆化的性质，氢气管道与天然气管道存在着一定的差异，掺氢天然气输送技术和天然气管道改造技术的可行性仍需进一步的评估。

本文从建设现状、规范标准、材料选择、设计制造、事故后果和安全间距 6 个方面，系统介绍氢气管道和天然气管道的区别，为氢气管道的建设、掺氢天然气的输送以及天然气管道的改造提供一定的参考。氢气长输管道的钢管材料在工作时会产生氢致失效现象，该现象受材料的组成元素、显微组织和带状组织等影响较大，本文讨论了输氢管道失效的原因及影响管道的主要因素，并分析了钢材的选用方向。氢气长输管道的钢管材料在工作时会产生氢致失效现象，该现象受材料的组成元素、显微组织和带状组织等影响较大，本文讨论了输氢管道失效的原因及影响管道的主要因素，并分析了钢材的选用方向。

氢气会对长期处于高温高压状态下的管道产生氢损伤，进而增加管道材料方面的失效风险。因此，氢气长输管道对钢管的选材和处理工艺方面具有一定的要求。氢气会对长期处于高温高压状态下的管道产生氢损伤，进而增加管道材料方面的失效风险。因此，氢气长输管道对钢管的选材和处理工艺方面具有一定的要求。

　　减压阀通常由连接、安装、调整气动执行器和减压阀构成。 气动执行机构分为单动式和双动式两种，单动执行机构内有复位弹簧，双动执行机构内无复位弹簧。 其中的单作用驱动器在失去起源或突然发生故障时，可以自动恢复到阀门初期设置的开关状态。

　　气压调节阀的动作有气开型和气闭型两种。 空气开放型在膜头上的气压增加时，阀会向增加开度的方向动作，达到输入气压的上限时，阀将变为全开状态。 相反，气压减少时，阀向关闭方向移动，空气未输入时，阀全闭。 因此，气开型阀有时也被称为故障闭型。 排气型的动作方向与排气型相反。 气压增加时，阀向关闭方向动作； 气压下降或消失时，直至阀打开方向或全开。 有时也称为故障接通型。 气压调节阀的气开或气关通常通过执行机构的正反作用和阀状态结构不同的组装方式实现。

　阀门定位器是调节阀的主要附件，与气动调节阀大幅度组合使用。 接收调节器的输出信号，通过该输出信号控制气压调节阀。 调节阀工作时，阀杆的位移通过机械装置反馈到阀门定位器，阀门位置的情况通过电信号传递到上位系统。 阀门定位器根据其结构形式和工作原理，可以分为空气阀门定位器、电气阀门定位器、智能阀门定位器。 阀门定位器可以加大调节阀的输出，减少调节信号的传递延迟，加快阀杆的移动速度，提高阀杆的直线性，克服阀杆的摩擦力，消除不平衡力的影响，保证调节阀的正确定位。

气动薄膜套筒调节阀在输氢管道应用产品特点：

（1）采用平衡式阀芯结构，轴向不平衡力小，允许压差大，稳定性好。

（2）套筒互换性强，拆装方便，容易维修。

（3）全金属阀芯结构适用多种工作场合，达到IV级泄漏标准，ZXMQ型软密封结构阀芯达到VI级泄漏标准。

（4）阀体按流体力学原理设计成等截面低流阻流道，可调范围大，固有可调比，额定流量系数增大。

（5）执行机构采用多弹簧结构，高度减少。重量减轻。

（6）ZJHMV型波纹管密封型调节阀，对移动的阀杆形成了的密封。

（7）ZJHMJ型调节阀带有保温夹套，用于流体冷却后易结晶、凝固造成堵塞的场合

气动薄膜套筒调节阀在输氢管道应用 技术参数及性能：

阀体部分：

阀内部件：

表1．可提供的用户选择

气动薄膜套筒调节阀 材料及内部结构

注：

1、以上为标准的配置结构，阀座为金属对金属，PTFE软阀座是VI级密封的可选件。还可提供用斯太莱合金涂层的硬化阀内件。针对具体使用温度，我们有更加合理的螺栓螺母选择。

2、PTFE V形环阀杆填料是的标准配置也可选用柔性石墨，一个配备石墨填料的加长型阀盖可用于温度超过232℃（450华氏温度）的场合。

3、标准的阀体材料是碳钢和不锈钢，还可以提供多种用于高腐蚀性应用场合的合金材料。

气动薄膜套筒调节阀在输氢管道应用主要技术参数:

本产品性能指标贯彻GB/T4213-92标准

气动薄膜套筒调节阀在输氢管道应用

工作原理

以压缩空气为动力源，气缸为执行器，并借助电动阀门定位器，变矩器，电磁阀，保持阀等附件驱动阀门实现开关量或比例调节。 自动控制系统的控制信号用于完成管道介质的调整：流量，压力，温度和其他过程参数。特点是控制简单，响应速度快，本质安全，无需采取额外的防爆措施。气动调节阀通常由气动执行器和调节阀的连接，安装和调试组成。气动执行器可分为单作用和双作用：

单作用执行机构中有复位弹簧双作用执行机构中没有复位弹簧，当阀失去原点或突然失效时，单作用执行器可以自动返回到初始设置的打开或关闭状态。气动控制阀根据作用形式分为空气开启型和空气关闭型两种，即所谓的常开型和常闭型。 气动控制阀的气动开启或关闭通常是通过执行器的正反作用和阀的状态结构不同的组装方法。

空气打开型（常闭型）是指当膜头上的气压增加时，阀朝打开度增加的方向移动。当达到输入气压的上限时，阀完全打开；相反，当气压降低时，阀沿关闭方向移动，而当没有空气输入时，阀完全关闭。 通常将空气打开控制阀称为故障关闭阀。

空气封闭型（常开型）的操作方向与空气开放型相反。当气压升高时，阀门沿关闭方向移动； 当气压降低或不存在时，阀门沿打开方向移动或直至完全打开。 通常将气体关闭控制阀称为故障打开阀。