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煤化工氣動調節閥選型分析

煤氣化是一個利用煤加壓氣化工藝生產煤氣，整個工藝自動化水平較高，在過程控制中，執行器的控制品質與生產工況的穩定有著密切的聯系，所以對執行器的選擇顯得格外重要，對于安全防爆要求比較高的化工企業，絕大多數執行器采用的是氣動調節閥。對不同結構進行反復的流體分析優化設計了低流阻，耐沖刷的角型閥體及閥內件，已成功應用在煤化工工藝系統上，它改變了傳統調節閥閥座與閥體的安裝方式，實現了在線安裝和維修等。與傳統的調節閥理念相比有著非常大的創新之處，解決了煤化工系統閥門沖刷磨損的難題，保證了煤化工工藝系統的需要，節約了生產成本。

    煤化工煤氣化設備的系統高壓、高溫、介質(煤渣、煤漿)硬度非常高、流速大，沖刷狠、閃蒸汽蝕，工況十分嚴峻惡劣，因此對閥門的要求自然十分嚴苛，同時更需要閥門具有密封等級高，耐沖刷、耐高低溫、防結垢、防結疤、快速堵截，調度精準、啟閉頻繁、啟閉速度快、密封性能好，穩定性高等功用。

煤化工氣動調節閥選型分析的選擇一般要從以下幾個方面進行考慮：

1、根據工藝條件，選擇合適的調節閥結構和類型。

2、根據工藝對象，選擇合適的流量特性。

3、根據工藝參數，計算流量系數，選擇閥的口徑。

4、根據工藝要求，選擇材料和輔助裝置。

煤化工氣動調節閥選型分析的結構和類型

氣動調節閥是由氣動執行機構和閥兩部分組成的，氣動執行機構是接收輸入的氣源信號，產生相應的推力，使推桿發生位移，推動閥門動作；而閥是指與管路聯接的閥體組件部分，它接受執行機構的推桿推力，改變閥桿位移，從而改變閥門開度，最終控制流體流量的變化。

氣動調節閥按其行程可分為直行程和角行程兩種，按其結構類型分直通單座閥、直通雙座閥、高壓閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉閥等。其中直通閥比較常見，單座閥泄漏量較小，但閥前后壓差不能太大，而雙座閥正好與之相反。高壓閥適合于高靜壓和高壓差的介質測量，但在高壓差情況下，流體對材料沖刷和氣蝕嚴重，一般要考慮閥芯和閥座的材質，以提高其使用壽命。在高壓差、高黏度、含懸浮物和顆粒狀物質流體的控制中可選用角形閥。隔膜閥更適用于強酸、強堿等強腐蝕性介質的控制。蝶閥適用于大流量、低壓差的氣體介質。套筒閥采用平衡型閥芯結構，具有低噪聲的特點，是應用較為廣泛的閥之一。

氣動調節閥有氣開與氣關兩種類型。確定調節閥開關方式的原則是：當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全。如果閥門在信號中斷后處于打開位置，流體不中斷，則選用氣關閥；如果閥門在信號壓力中斷后處于關閉位置，流體不通過，則選用氣開閥。如加熱爐的燃料氣或燃料油管路上的調節閥，應選用氣開閥，當信號中斷后，閥自動關閉，燃料被切斷，以免爐溫過高而發生事故；鍋爐進水管路上的調節閥，應選用氣關閥，當信號中斷后，閥自動打開，仍然向鍋爐內送水，可以避免鍋爐燒干。

煤化工氣動調節閥選型分析流量特性

煤氣化工藝氣動調節閥的流量特性是指介質流過閥的相對流量Q與閥芯相對行程己(閥門的相對開度)之間的函數關系：Q=f(L)。

當調節閥兩端壓差△P保持不變時，閥的流量特性稱為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比(對數)、拋物線和快開等4種類型。

在生產中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。拋物線特性介于直線和等百之間，一般用等百特性來代替。快開特性主要用于二位式控制。

在一般情況下，閥兩端壓差不可能永遠保持不變，這時閥的固有流量特性就會發生畸變，閥在實際工作條件下的特性稱之為工作流量特性。這時在確定流量特性時要引入一個稱為閥阻比的系數S。

S=△P/∑△P

∑△P為系統總壓差，是閥、全部工藝設備和管路系統上的各壓差之和。

從以下3個方面內容對閥的工作流量特性進行分析：

1、煤化工氣動調節閥選型分析從控制系統的控制質量方面分析

對于一個簡單的控制系統，它是由控制對象、變送器、調節器和調節閥幾個基本環節組成的，系統的總放大系數K=K1K2K3K4K5

K1~K5分別表示變送器、調節器、執行機構、閥、控制對象的放大系數。在負荷變動的情況下，要使控制系統能保持預定的控制指標，希望總放大系數在控制系統的整個操作范圍內保持不變。一般來說，在一個確定的系統里，K1~K3的系數是固定不變的，只有對象的放大系數X5隨負荷的變化而變化，為此選擇適當的流量特性來豐I、償對象特性的變化，保證K4K5的乘積是個常數就保證了系統的總放大系數K是個穩定值。

2、煤化工氣動調節閥選型分析從工藝配管情況分析

調節閥總是與管道、設備連在一起使用的，管道阻力的存在必然會使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應根據對象的特性，選擇合適的工作特性，再根據配管情況選擇相應閥的固有流量特性。 

縱觀中國煤化工的這十多年中使用的閥門，如高壓加氫角閥、氧閥、鎖渣鎖斗閥、煤漿閥、黑水調節閥/灰水角閥及煤粉進料閥等在煤氣化特殊、苛刻工況使用的調節閥、安全儀表及關鍵控制系統等領域，目前大多仍被國外品牌壟斷。由于技術壟斷，進口閥門價格成本非常高，供貨周期比較長，不過經過多年科技攻關以及技術積累，中國煤化工經歷了引進—消化—吸收—再創新的發展之路，技術與裝備水平不斷提高，從依托進口，到脫離進口，煤化工閥門的國產化道路從未間斷過基本國產化，現如今國產替代進口煤化工特殊閥門產品技術已經比較成熟了，而且使用效果不錯。

3、煤化工氣動調節閥選型分析從負荷變化情況分析

直線特性調節閥在小開度時流量相對變化量大，過于靈敏，容易引起振蕩，閥芯閥座易損壞，故在S值小、負荷變化幅度大的場合不宜采用。等百分比閥的放大系數隨閥門行程增大而增大，流量相對變化量恒定不變。

氣動調節閥的口徑計算

氣動調節閥口徑的確定是在計算閥流量系數CV的基礎上進行的。流量系數的定義是指在閥門全開條件下，閥兩端壓差△P為100 kPa，流體密度ρ為1g／cm3時，通過閥的流體體積流量為Q(m3／h)，其節流公式為：CV=mC。

C是一個比例系數，它與流量系數的關系是m倍，當流量特性為直線型時m=1.63，當流量特性為等百分比型時m=1.97。

CV=mC是當測量介質為液體時的計算方法，當測量介質為氣體時應考慮溫度和壓力對介質體積的影響，其C值的計算分兩種情況：

煤化工氣動調節閥選型分析

當閥前后壓差△P小于0.5倍的閥前壓力P1，即△P<0.5P1時，另外，當介質為過熱蒸汽時，計算C值要考慮蒸汽的過熱度。

確定完CV值以后，要對氣動調節閥的開度進行驗算，要求最大流量時閥開度不大于90%，最小流量時開度不小于10%。在正常工況下，閥門開度應在15%~85%之間。最后根據CV值確定調節閥口徑。