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    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案

    2024-04-14 15:20:36  来源:SH

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案

    气动蒸汽压力调节阀具有安装方便、响应快、控制精度高、整定方便、性能可靠等特点。广泛适用于化工、食品、生物医药、环保、冶金、给排水、造纸、电力等行业。上海彬米阀门制造有限公司设计的气动压力控制系统,是由气动比例调节阀、压力变送器、压力调节仪组成,可以完成现代工业过程中对管道压力的全自动控制。由于工厂生产工艺的需要,蒸汽是的工艺介质,需要从电厂输入蒸汽,因电厂到工厂的距离较远存在压力波动较大的情况以及工厂在实际使用的蒸汽流量波动范围较大,因此在进入工厂的蒸汽主管道压力进行减压稳压,特别是在蒸汽用量很小时,即阀门的开度很小,阀门在小开度情况下不是很稳定,容易出现阀门震荡。解决方案:采用两个气动控制阀或者两个电动控制阀并联的方式来应用。

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案

    气动蒸汽压力控制阀以蒸汽或导热油管道或容器中的压力作为被控制的反馈控制系统。在许多生产过程中,保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒压下进行,为保持流量不变也常需要控制主压力源的压力恒定。根据不同应用场合,压力控制可采用不同的方式。当控制性能要求不高时,可采用比较简单的控制装置,如压力调节阀或流量调节阀等。对性能要求较高或生产过程比较复杂,宜采用压力控制系统。压力控制系统的结构是闭环的,由压力传感器、压力控制器和调节阀组成。

     压力变送器根据测定的压力反馈4-20mA.DC电流信号,在控制台中与设定值比较,当两者之差达到一定数值后,控制台向气动薄膜控制阀发出调节信号。而气动薄膜控制阀的执行机构按此信号,使阀杆带动阀芯产生位移,改变通过调节阀的流量, 直到测试点压力达到要求.从而达到自动控制压力的目的.

            1、截止阀      2 、A阀(小流量气动调节阀附带定位器和空气过滤减压器或电动控制阀)  

            3、安全阀      4 、压力变送器         5、控制台(过程控制器)   

            6 、B阀(大流量气动调节阀附带定位器和空气过滤减压器或电动控制阀)

           小流量阀A阀接收调节仪4~12.5mA时阀门从关闭至全开,大流量阀B阀接收调节仪11.5~20mA时阀门从关闭至全开,这两台阀门通过两只同向作用的定位器实现。工况在小流量时,大流量阀B阀处于关闭状态,通过A阀的开度变化来实现。工况在大流量时,A阀全开也满足不了要求时,这时B阀也开启,从而来增加蒸汽的供应量。采用此方案不仅可以满足生产时负荷变化要求,而且提高控制精度和稳定性。

    气动压力控制系统,是由气动调节阀、压力变送器、压力调节仪组成,可以完成现代工业过程中对管道压力的全自动控制。具有安装方便、响应快、控制精度高、整定方便、性能可靠等特点。广泛适用于化工、食品、生物医药、环保、冶金、给排水、造纸、电力等行业。

    二、气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案 工作原理

    以气体或液体管道或容器中的压力作为被控制量的反馈控制系统。在许多生产过程中,保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒压下进行,为保持流量不变也常需要控制主压力源的压力恒定。根据不同应用场合,压力控制可采用不同的方式。当控制性能要求不高时,可采用比较简单的控制装置,如压力调节阀等。对性能要求较高或生产过程比较复杂,宜采用压力控制系统。压力控制系统的结构是闭环的,由压力传感器、压力控制器和调节阀组成。

    三、气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案原理图

    一、压力传感器概述

    压力传感器是一种将物理量转换为电信号输出的传感器。它的信号处理通常由放大器、信号处理器和一个显示器组成。压力传感器的作用是将压力信号转换成电信号,用于监测、控制和反馈。在压力变化较小的情况下,同时使用压力变送器和放大器,可以增强信号,提高测量精度。

    二、压力传感器的工作原理

    压力传感器的工作原理基本上是利用轴或膜片的变形来测量压力的大小。当压力施加到轴或膜片上时,轴或膜片会发生一定的变形,通过测量这种变形的程度来确定所施加的压力大小。压力传感器的原理是电阻式和电容式。

    三、电阻式压力传感器原理

    电阻式压力传感器是一种基于电阻式变化原理的传感器,其测量原理是通过电阻变化来测量被测压力值。这种类型的传感器通常由一个弹性金属薄膜、一组电极和一组底板组成。当外界施加压力时,弹性中的薄膜变形,使其表面的电阻发生变化。

    四、电容式压力传感器原理

    电容式压力传感器是一种基于电容变化原理的传感器,其测量原理是利用介质或金属器件的电容变化来实现对被测量的压力测量。该传感器通常由静电电容、铝薄膜和导电胶水等部件组成。当外界施加压力时,铝薄膜和导电胶水被挤压,其电容产生变化,电容式压力传感器通过测量电容变化来判断被测量的压力大小。

    五、压力传感器的接线图

    在实际应用中,压力传感器通常需要通过电路来实现信号的采集和处理。基于此,我们可以在信号输出端(通常也称作“+V”或“out”)连接一个电容,通过在两个端口之间测量电压来实现信号采集。同时,我们还需要将信号端口(通常也称作“-V”或 “GND”)连接到地线,以确保传感器的正常工作。

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案主要技术参数

    公称通径(DN) 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300
    阀座直径(dn) 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300
    额定流量系数(KV) 单座 6.9 11 17.6 27.5 44 69 110 176 275 440 630 875 1250
    套筒 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 360 570 850 1180
    公称压力(MPa) 1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0、25.0
    额定行程(mm) 16 25 40 60 100
    执行器型号 ZHA/B-22 ZHA/B-23 ZHA/B-34 ZHA/B-45 ZHA/B-56
    阀盖形式 标准型(-17~+250℃)、高温型(+250~+450℃)、低温型(-40~-196℃)、波纹管密封型(-40~+350℃)
    压盖形式 螺栓压紧式
    密封填料 V型聚四氟乙烯填料、V型柔性石墨填料
    阀芯形式 单座式、套筒式
    流量特性 等百分比
    允许压差(MPa) 单座 3.8 3.2 3.0 2.0 1.8 1.5 1.4 1.0 0,7 0.6 0.5 0.3 0.1
    套筒 6.4 6.4 5.2 5.2 4.6 4.6 3.7 3.7 3.5 3.1 3.1 2.6 2.2
























    三、气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案执行器技术参数

    配置执行器类别 ZHA/B多弹簧簿膜执行机构
    执行器型号 ZHA/B-22 ZHA/B-23 ZHA/B-34 ZHA/B-45 ZHA/B-56
    有效面积(cm2) 350 350 560 900 1400
    行程(mm) 10、16 24 40 40、60 100
    弹簧范围(KPa) 20~100(标准)、20-60、60-100、40-200、80-240
    膜片材料 丁腈橡胶夹尼龙布、乙丙橡胶夹尼龙布
    供气压力 140~400KPa
    气源接口 RC1/4"
    环境温度 -30~+70℃
    可配附件 定位器、空气过滤减压器、保位阀、行程开关、阀位传送器、手轮机构等
    作用形式 气关式(B)—失气时阀位开(FO);气开式(K)—失气时阀位关(FC)




















    四、气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案 主要结构图

    五、气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案 主要零件材料

    1 阀体 WCB 304 316 316L
    2 垫片 PTFE\石墨垫片 PTFE\石墨垫片 PTFE\石墨垫片 PTFE\石墨垫片
    3 阀座/套筒 304 304 316 316L
    4 阀芯 304 304 316 316L
    5 导向套/并帽 304 304 316 316L
    6 中垫 PTFE\石墨垫片 PTFE\石墨垫片 PTFE\石墨垫片 PTFE\石墨垫片
    7 阀盖 WCB 304 316 316L
    8 阀杆 304 304 316 316L
    9 金属垫 304 304 316 316L
    10 填料 PTFE/石墨 PTFE/石墨 PTFE/石墨 PTFE/石墨
    11 螺栓 25 不锈钢 不锈钢 不锈钢
    12 填料压盖 WCB 304 316 316L




















    六、气动压力调节阀 主要性能指标

    项目 不带定位器 带定位器
    基本误差% ±5.0 ±1.0
    回差% 3.0 1.0
    死区% 3.0 0.4
    始终点偏差% 气开 始点 ±2.5 ±1.0
    始点 ±5.0 ±1.0
    气关 始点 ±5.0 ±1.0
    终点 ±2.5 ±1.0
    额定行程偏差% ≤2.5
    泄露量L/h 0.01%×阀额定容量
    可调范围R 30:1

















    四、气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案 调节阀技术参数

    公称通径(DN) 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300
    阀座直径(dn) 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300
    额定流量系数(KV) 单座 6.9 11 17.6 27.5 44 69 110 176 275 440 630 875 1250
    套筒 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 360 570 850 1180
    允许压差(MPa) 单座 3.8 3.2 3.0 2.0 1.8 1.5 1.4 1.0 0,7 0.6 0.5 0.3 0.1
    套筒 6.4 6.4 5.2 5.2 4.6 4.6 3.7 3.7 3.5 3.1 3.1 2.6 2.2
    公称压力(MPa) 1.6、2.5、4.0、6.4、10.0
    额定行程(mm) 16 25 40 60 100
    执行器型号 ZHA/B-22 ZHA/B-23 ZHA/B-34 ZHA/B-45 ZHA/B-56
    流量特性 等百分比、直线性
    压盖形式 螺栓压紧式
    密封填料 V型聚四氟乙烯填料、V型柔性石墨填料
    阀芯形式 单座式、套筒式
    阀盖形式 标准型(-17~+250℃)、高温型(+250~+450℃)、低温型(-40~-196℃)、波纹管密封型(-40~+350℃)




















    五、气动压力控制系统 调节阀性能参数

    项目 不带定位器 带定位器
    基本误差% ±5.0 ±1.0
    回差% 3.0 1.0
    死区% 3.0 0.4
    始终点偏差% 气开 始点 ±2.5 ±1.0
    始点 ±5.0 ±1.0
    气关 始点 ±5.0 ±1.0
    终点 ±2.5 ±1.0
    额定行程偏差% ≤2.5
    泄露量L/h 0.01%×阀额定容量
    可调范围R 30:1
















    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案部件描述

    序号           部件                                 功能
    1            排空气阀             在起机时排除汽水分离器中的空气
    2          汽水分离器            保护系统不受湿蒸汽影响
    3              切断阀              切断减压阀的蒸汽供应
    4          空气调节器            调节供给阀门定位器的压缩空气压力
    5              过滤器              保护减压阀不受管道杂质损坏
    6              压力表              监测上游供给蒸汽压力
    7        电气阀门定位器        根据负荷调节阀门开度
    8           气动执行器           驱动控制阀
    9           智能控制器           调节控制阀的开度
    10            控制阀              根据下游压力调节蒸汽流量
    11            安全阀              保护下游设备,避免超压
    12            压力表              监测下游设定压力
    13         压力感应器           将压力信号转变为电流信号至控制器
    14            切断阀              维修时切断排空气阀与管道的连接
    15            切断阀              在无负荷时设定减压后的压力
    16 - 20 汽水分离器疏水阀组

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案安装方式

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案安装注意事项

    1、气动调节阀安装位置,距地面要求有一定的高度,阀的上、下要留有一定空间,以便进行阀的拆装和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀,必须保证操作、观察和调整时方便;

    2、气动调节阀应安装在水平管道上,并上、下与管道垂直,一般要在阀下加以支撑,保证稳固可靠。对于特殊场合下,需要调节阀水平安装在竖直的管道上时,也应将调节阀进行支撑(小口径调节阀除外)。安装时,要避免给调节阀带来附加应力,如管道与阀不同心或法兰不平行等;

    4、气动调节阀的工作环境温度要在-30~+60℃,相对湿度不大于95%。因调节阀的薄膜和密封环等橡胶制品零件在低温时易硬化变脆、高温时老化,所以在安装时应注意安装位置,离开加热炉、高温管道;

    5、气动调节阀前后位置应有直管段,阀前后直管段长度不小于10倍的管道直径(10D),以避免阀的直管段太短而影响流量特性;

    6、气动调节阀的口径与工艺管道不同时,应采用异径管连接,在小口径调节阀安装时,可用螺纹连接,阀体上流体方向箭头应与流体方向一致;

    7、气动调节阀要设置旁通管道,便于切换或手动操作,可在不停车情况下对气动调节阀进行检修;

    8、气动调节阀在安装前要清除管道内的异物,如污垢、焊渣等。安装后用常温水进行试运行,试运行时应将阀全打开,或将旁通阀打开。试运行时应注意阀体与管道连接处的密封性等。

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案使用注意事项

    1、气动调节阀应存放于干燥的室内,通路两端应堵塞,切勿堆置存放;

    2、应对长期存放的气动调节阀进行定期检查及清理,还可涂抹适量防锈油用于防锈;

    3、气动调节阀应垂直安装于水平管道中,且阀杆向上;

    4、气动调节阀安装时应将介质流动方向符合要求。

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案日常维护

    1、定期检查阀体内壁的耐压、耐腐情况;

    2、因介质渗入,固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松动,检查时应予注意,对高压场合,还应检查阀座密封面是否被冲坏;

    3、定期检查阀芯各部分是否被腐蚀、磨损,特别是在高压差情况下阀芯磨损更为严重,应予注意。另外还应检查阀杆是否也有类似现象,或与阀芯连接松动等;

    4、定期检查膜片、O形圈和其他密封垫是否老化、裂损;

    5、定期检查聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化、干涸,配合面是否被损坏。
    气动薄膜压力调节阀在工业自动化控制领域中具有广泛的应用前景。例如,在石油化工行业中,气动薄膜压力调节阀可以用于控制油品或化学品的压力;在电力行业中,可以用于控制锅炉给水的压力;在环保行业中,可以用于控制污水处理或气体排放的压力。总之,气动薄膜压力调节阀作为一种重要的调节元件,在各种工业生产过程中发挥着重要的作用。

    气动蒸汽压力控制调节阀系统优化设计方案安装原则

    (1)气动调节阀安装位置,距地面要求有一定的高度,阀的上下要留有一定空间,以便进行阀的拆装和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀,必须保证操作、观察和调整方便。

    (2)调节阀应安装在水平管道上,并上下与管道垂直, 一般要在阀下加以支撑,保证稳固可靠。对于特殊场合下,需要调节阀水平安装在竖直的管道上时,也应将调节阀进行支撑(小口径调节阀除外)。安装时,要避免给调节阀带来附加应力)。

    (3)调节阀的工作环境温度要在(-30~+ 60) 相对湿度不大于95% 95% ,相对湿度不大于95%。

    (4)调节阀前后位置应有直管段,长度不小于10倍的管道直径(10D),以避免阀的直管段太短而影响流量特性。

    (5)调节阀的口径与工艺管道不相同时,应采用异径管连接。在小口径调节阀安装时,可用螺纹连接。阀体上流体方向箭头应与流体方向一致。

    (6)要设置旁通管道。目的是便于切换或手动操作, 可在不停车情况下对调节阀进行检修。

    (7)调节阀在安装前要清除管道内的异物,如污垢、焊渣等。

    综上所述,气动薄膜压力调节阀具有结构简单、动作灵敏、操作方便等特点,广泛应用于石油、化工、电力等行业的压力控制系统中。未来随着工业自动化技术的不断发展,气动薄膜压力调节阀的应用前景将更加广阔。


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    申弘阀门 先生
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