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電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析

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    電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析

    隨著科技的不斷進步,電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。為了更好地了解和掌握電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特征,本文將對其進行詳細介紹。在日常工作中,蒸汽工程師發(fā)現(xiàn)一些用戶對蒸汽系統(tǒng)的閥門選用有一些迷茫和存在一定的誤區(qū),對于如何正確選擇蒸汽系統(tǒng)閥門必須明確標(biāo)準(zhǔn)。用戶需要對蒸汽閥門明確定位,首先用戶需要明確整個蒸汽系統(tǒng)的定位。比如閥門品質(zhì)好的高性價比閥門還是一定要子或必須要進口的;用戶自己是否具備一定維保能力還是需要那種依賴供應(yīng)商的服務(wù);用戶蒸汽系統(tǒng)的重要性比如連續(xù)生產(chǎn)的或可以間歇停機的;對能耗指標(biāo)和操作管理是否嚴(yán)格;對應(yīng)急服務(wù)是否要要求的等等。

    除非客戶預(yù)算特別充足或有特別使用習(xí)慣和標(biāo)準(zhǔn),一般不建議使用進口蒸汽閥門,一個原因是蒸汽鍋爐的選型運行、蒸汽管道的選型和安裝、配套換熱設(shè)備及工廠的管理水平必須狀態(tài)配套。否則就會出現(xiàn)花了進口產(chǎn)品的價格,得到鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的效果。二是維修麻煩,零配件周期長。也不建議從籍閥門經(jīng)銷商那里購買,不論進口還是國產(chǎn)的閥門,一半是偽劣。閥門造假是從樣本手冊、商標(biāo)到產(chǎn)品和文件,沒有專業(yè)知識或使用經(jīng)驗很難判斷。

    Y945Y電動蒸汽減壓閥29.jpg

    一、電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析工作原理

     壓力變送器根據(jù)測定的壓力反饋4-20mA.DC電流信號,在控制臺中與設(shè)定值比較,當(dāng)兩者之差達到一定數(shù)值后,控制臺向電動控制閥發(fā)出調(diào)節(jié)信號。而電動控制閥的執(zhí)行機構(gòu)按此信號,使閥桿帶動閥芯產(chǎn)生位移,改變通過控制閥的流量,直到測試點壓力達到要求.從而達到自動控制壓力的目的。電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥是一種由電動機驅(qū)動的閥門,通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力來控制流量和溫度等參數(shù)。

    電動減壓閥23.jpg

    電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析其工作原理如下:

    1. 當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時,蒸汽壓力的作用力與閥桿的重量相平衡,閥門保持關(guān)閉狀態(tài)。
    2. 當(dāng)電動驅(qū)動器接收到控制信號后,驅(qū)動閥桿轉(zhuǎn)動,從而使閥門開啟。此時,蒸汽通過閥門進入系統(tǒng),對系統(tǒng)進行加熱或調(diào)節(jié)溫度等操作。
    3. 隨著蒸汽的進入,系統(tǒng)內(nèi)的壓力逐漸升高。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力大于預(yù)設(shè)的壓力值時,壓力傳感器會接收到信號并反饋給電動驅(qū)動器。
    4. 電動驅(qū)動器接收到反饋信號后,驅(qū)動閥桿轉(zhuǎn)動,使閥門逐漸關(guān)閉。隨著閥門的關(guān)閉,蒸汽流量逐漸減小,系統(tǒng)內(nèi)的壓力逐漸降低。
    5. 當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力降至預(yù)設(shè)的壓力值時,壓力傳感器再次接收到信號并反饋給電動驅(qū)動器。電動驅(qū)動器驅(qū)動閥桿轉(zhuǎn)動,使閥門再次開啟,從而保持系統(tǒng)內(nèi)的壓力穩(wěn)定。

    通過以上工作原理的介紹,我們可以看出電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥具有自動化、高精度、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,能夠有效地實現(xiàn)對蒸汽流量和壓力的調(diào)節(jié)。

    電動減壓閥帶壓力變送器.jpg

    二、電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析結(jié)構(gòu)特征

    電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)主要包括閥體、閥桿、電動驅(qū)動器、壓力傳感器等部分組成。以下是各部分的詳細介紹:

    1. 閥體:閥體是電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的主要部件之一,通常采用鑄鐵或鑄鋼等材料制成。其形狀和尺寸根據(jù)不同的應(yīng)用場合和規(guī)格而有所不同。閥體內(nèi)部通常設(shè)計有蒸汽通道和閥座等結(jié)構(gòu),用于實現(xiàn)蒸汽的流通和控制。
    2. 閥桿:閥桿是連接閥體和電動驅(qū)動器的部件,通常采用不銹鋼或合金鋼等材料制成。其長度和直徑根據(jù)不同的應(yīng)用場合和規(guī)格而有所不同。閥桿的一端與閥體連接,另一端與電動驅(qū)動器連接,用于傳遞蒸汽壓力和電動驅(qū)動器的動力。
    3. 電動驅(qū)動器:電動驅(qū)動器是電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的核心部件之一,通常采用電機、減速器和力矩限制器等組成。其作用是根據(jù)控制信號的要求驅(qū)動閥桿轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)對蒸汽流量和壓力的控制。電動驅(qū)動器的輸出功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等參數(shù)需要根據(jù)不同的應(yīng)用場合和規(guī)格進行選擇和調(diào)整。
    4. 壓力傳感器:壓力傳感器是電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的重要部件之一,通常采用應(yīng)變片或壓阻等傳感器元件制成。其作用是檢測系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽壓力,并將信號反饋給電動驅(qū)動器,實現(xiàn)對蒸汽流量和壓力的自動控制。壓力傳感器的精度和穩(wěn)定性對電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的性能和使用壽命具有重要影響。除了以上主要部件外,電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥還包括一些輔助部件,如密封件、軸承、潤滑系統(tǒng)等。這些部件的作用是保證電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的正常運行和使用壽命。

    電動減壓閥8.jpg

    三、電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析應(yīng)用場合

    電動蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,如:

    1. 供熱系統(tǒng):用于控制供熱系統(tǒng)的蒸汽流量和溫度,實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的自動化控制和提高能源利用效率。

    2. 食品工業(yè):用于控制食品加工過程中的蒸汽壓力和溫度,保證食品質(zhì)量和安全。

    3. 化工行業(yè):用于控制化學(xué)反應(yīng)過程中的蒸汽流量和溫度,實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的精確控制和優(yōu)化。

    Y945Y電動蒸汽減壓閥33.jpg

    Y945H電動蒸汽減壓閥主要由電動執(zhí)行器和閥體、閥座、閥瓣等零件組成,閥體結(jié)構(gòu)形式采用雙閥座、雙錐體閥瓣的結(jié),采用壓力平衡式閥瓣,通過閥瓣升降調(diào)節(jié)壓力,配用DKZ或381L直行程電動執(zhí)行器,輸入輸出4-20mA信號,實現(xiàn)遙控和自動控制。本系列產(chǎn)品的減壓比用到0.6較為合適。 Y945H電動蒸汽減壓閥主要用于蒸汽管路調(diào)節(jié)壓力。廣泛應(yīng)用在熱電聯(lián)產(chǎn)、輕紡、印染、石化、制糖等行業(yè)。

    電動調(diào)節(jié)閥0.jpg

    電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析部件描述

    序號           部件                                 功能
    1            排空氣閥             在起機時排除汽水分離器中的空氣
    2          汽水分離器            保護系統(tǒng)不受濕蒸汽影響
    3              切斷閥              切斷減壓閥的蒸汽供應(yīng)
    5              過濾器              保護減壓閥不受管道雜質(zhì)損壞
    6              壓力表              監(jiān)測上游供給蒸汽壓力
    8           電動執(zhí)行器           驅(qū)動控制閥
    9           智能控制器           調(diào)節(jié)控制閥的開度
    10            控制閥              根據(jù)下游壓力調(diào)節(jié)蒸汽流量
    11            安全閥              保護下游設(shè)備,避免超壓
    12            壓力表              監(jiān)測下游設(shè)定壓力
    13         壓力感應(yīng)器           將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栔量刂破?br />14            切斷閥              維修時切斷排空氣閥與管道的連接
    15            切斷閥              在無負荷時設(shè)定減壓后的壓力
    16 - 20 汽水分離器疏水閥組

    電動減壓閥接線圖02.jpg

    電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析主要技術(shù)參數(shù)

    公稱壓力(Mpa) 1.6 2.5 4.0 6.4 10.0 16.0
    殼體試驗壓力(Mpa) 2.4 3.75 6.0 9.6 15.0 24
    密封試驗壓力(Mpa) 1.76 2.75 4.4 7.04 11.0 17.6
    高進口壓力(Mpa) 1.6 2.5 4.0 6.4 10.0 16.0
    出口壓力范圍(Mpa) 佳減壓比0.6
    滲漏量 0.5QMax
    溫量-壓力等級 ANSI B16.34

    ■ Y945H電動蒸汽減壓閥 流量系數(shù)

    DN 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 500
    Cv 15 20 35 60 70 110 150 230 420 540 710 1020

    ■ Y945H電動蒸汽減壓閥 主要零件材料

    零件名稱 零件材料
    閥體 閥蓋 底蓋 WCB
    閥座 304
    閥瓣 2Cr13
    閥桿 2Cr13
    墊片 柔性石墨/1Cr18Ni9
    導(dǎo)向套 2Cr13
    填料 柔性石墨
    螺栓 35CrMoA
    螺母 45

    ■ Y945H電動蒸汽減壓閥 外形尺寸

    電動減壓閥05.jpg

    外形尺寸(PN1.6-4.0)

    公稱通徑DN 外 形 尺 寸
    L L1 H Hl
    50 300 150 880 190
    65 340 170 890 205
    80 380 190 910 215
    100 400 215 950 240
    125 430 225 990 275
    150 450 230 1090 320
    200 500 260 1160 340
    250 550 285 1230 370
    300 750 395 1370 460
    350 850 445 1450 530
    400 950 550 1570 660
    500 1130 680 1780 800

    電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析外形尺寸(PN6.4-16.0)

    電動調(diào)節(jié)閥.jpg

    公稱通徑DN 外 形 尺 寸
    L L1 H Hl
    50 300 150 880 200
    65 340 170 890 215
    80 380 190 910 225
    100 400 215 950 250
    125 430 225 990 285
    150 450 230 1090 330
    200 500 260 1160 355
    250 550 285 1230 390
    300 750 395 1370 480
    350 850 445 1450 550
    400 950 550 1570 700
    500 1130 680 1780 820

    注:表中尺寸為不帶標(biāo)準(zhǔn)附件數(shù)據(jù)。另由于產(chǎn)品改進技術(shù)創(chuàng)新參數(shù)可能有一定變化,請咨詢公司技術(shù)部門索取新數(shù)據(jù)。

    Y945H電動蒸汽減壓閥05.jpg

    用戶需要了解蒸汽系統(tǒng)的壓力等級,溫度要求,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。一般工業(yè)蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計壓力起步為16公斤,國內(nèi)一般輕工行業(yè)蒸汽管道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是德標(biāo)即PN標(biāo)準(zhǔn),一些石化行業(yè)或美國標(biāo)企業(yè)會采用美標(biāo)(又叫ASMI),這兩種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計和要求有很大不同,美標(biāo)的閥門很難安裝在德標(biāo)管道,反過來亦是如此。同樣PN40的蒸汽閥門安裝在PN16的蒸汽管道上也需要調(diào)整和確認。

    Y945H電動蒸汽減壓閥4.jpg

    蒸汽閥門是一個大概念,很少有廠家生產(chǎn)全部蒸汽閥門,比如有生產(chǎn)疏水閥的廠家,有專業(yè)生產(chǎn)蒸汽安全閥的廠商;有專門生產(chǎn)蒸汽波紋管截止閥的,也有擅長生產(chǎn)溫度壓力調(diào)節(jié)閥的。與歐美很多蒸汽閥門企業(yè)一樣,國內(nèi)蒸汽閥門廠商如一樣有配套能力,能購買到自己不擅長的性價比高的蒸汽閥門。

    蒸汽閥門在國內(nèi)歸屬壓力管道元件,無論閥門生產(chǎn)必須具備,閥門安裝要求有壓力管道安裝資質(zhì)。一些特殊閥門比如安全閥還需要特種設(shè)備。蒸汽閥門很多是需要嚴(yán)格選型的,比如蒸汽減壓閥或調(diào)節(jié)閥,必須依據(jù)流量、壓差、負載變化等進行一對一選型,只簡單按照蒸汽管道口徑來選型的蒸汽閥門,很多時候會帶來使用問題。如果蒸汽品質(zhì)很好可以選先導(dǎo)隔膜式,如果蒸汽質(zhì)量一般,選彈簧膜頭式減壓閥會更適合。

    電動雙座減溫減壓閥.jpg

    高參數(shù)減壓閥在使用過程中,大開度時壓差小,隨著開度減小,壓差會愈來愈大。本文所設(shè)計的組合式套筒在大開度時,流體經(jīng)過的套筒級數(shù)少,此時對應(yīng)壓差也小,隨著開度減小,流體經(jīng)過的套筒隨之增多,可以很好地滿足大開度壓差小,小開度壓差大的要求。
    閥門的組合式節(jié)流結(jié)構(gòu)如圖3所示,采用高精密度配合解決多級籠罩的層面隔離,各個層面之間形成了不同折彎的節(jié)流通道,可以增大流阻,有助于消耗動能。通過軸向閥瓣升降、徑向多級折彎流道,實現(xiàn)減壓過程的平穩(wěn)可調(diào)。

    隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化程度的不斷發(fā)展,蒸汽參數(shù)愈來愈高,如何滿足高參數(shù)蒸汽減壓已成為研究者的關(guān)注重點。減壓閥作為流體控制設(shè)備在石油、化工、電力、軍事等行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。減壓閥依據(jù)控制單元反饋的信號,通過電動、液動、氣動、電-液聯(lián)動等執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)閥門的開度,改變其節(jié)流面積,從而實現(xiàn)對壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的控制,滿足用戶的不同需要。設(shè)計閥門時應(yīng)考慮到,蒸汽控制閥在使用過程中,大開度時壓差小,隨著開度的減小,壓差愈來愈大;對于高溫、高壓工況,中腔密封要求較高;套筒與閥瓣間隙應(yīng)設(shè)計合理。

    電動減壓閥08.jpg

    2 電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析結(jié)構(gòu)特性
    2.1 低參數(shù)減壓閥
    對于低參數(shù)減壓閥(一般指蒸汽工作壓力≤5.4MPa,工作溫度≤510℃),其蒸汽壓力不高,減壓幅度小,所以一般采用如圖1所示的減壓結(jié)構(gòu)型式。低參數(shù)減壓閥由閥體、閥座、密封墊、導(dǎo)向環(huán)、閥瓣組合件、套筒、閥蓋密封墊、套筒密封墊、閥蓋、閥桿、執(zhí)行機構(gòu)和支架組成。閥體采用合金鋼鑄件,平進平出結(jié)構(gòu),由于采用鑄造式閥體,閥體內(nèi)部設(shè)計成從進口到閥門出口的S形流道。介質(zhì)從閥門進口流入,流經(jīng)閥門組合式套筒上的節(jié)流口,從閥瓣節(jié)流口流出。閥門節(jié)流部分與閥蓋采用法蘭式密封結(jié)構(gòu)。

    電動減壓閥7.jpg

    2.2 電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析高參數(shù)減壓閥
    本文所指的高參數(shù)為蒸汽工作壓力≥9.81MPa,蒸汽工作溫度≥540℃。高參數(shù)減壓閥結(jié)構(gòu)如圖2所示,閥門由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導(dǎo)向環(huán)、下定位環(huán)、下四開環(huán)、自密封閥蓋、自密封圈、墊環(huán)、上四開環(huán)、支撐板和執(zhí)行機構(gòu)等組成。閥體采用合金鋼整體鍛件,呈平進平出結(jié)構(gòu),在閥體內(nèi)部形成從進口到閥門出口的內(nèi)部通道。
    為了實現(xiàn)多次可調(diào)減壓,結(jié)合蒸汽流動特性和減壓機理,對高參數(shù)減壓結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進設(shè)計。介質(zhì)從閥門進口流入,流經(jīng)閥門組合式套筒上的節(jié)流口,從閥瓣節(jié)流口流出。節(jié)流減壓過程主要利用流道的多次折彎,將大量的動能損耗在節(jié)流套筒之間,強行限制過高的介質(zhì)流速和動力,從而降低動能。閥門節(jié)流部分結(jié)構(gòu)與閥蓋自密封結(jié)構(gòu)相對獨立互不干擾,確保了密封與行程互不影響。

    Y945Y電動蒸汽減壓閥38.jpg

    閥門采用帶主副閥瓣結(jié)構(gòu)的組合式閥瓣結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)減壓閥關(guān)閉時的自緊式密封,同時減小了閥門啟閉時執(zhí)行機構(gòu)推動主閥瓣的力。在減壓閥打開過程中,副閥瓣先開啟,介質(zhì)通過副閥瓣頂部的平衡孔進入主閥瓣組合件的上腔內(nèi),平衡了閥瓣組合件的蒸汽壓力,降低了主閥瓣后續(xù)開啟所需的力。當(dāng)閥門關(guān)閉時,主閥瓣先行關(guān)閉,副閥瓣在閥瓣組合件上腔內(nèi)蒸汽的作用下向下壓緊,從而實現(xiàn)自緊式密封。另外與普通副閥瓣不同,采用了碟簧組合結(jié)構(gòu)的主副閥瓣組合結(jié)構(gòu),碟簧組合安裝在副閥瓣和主閥瓣的中間部位,利用碟簧的預(yù)緊力消除了閥門的空行程,又可以避免閥門死區(qū),閥門的控制精度可達±0.1%,與普通副閥瓣結(jié)構(gòu)的閥門相比至少可降低30%的推力。

    電動減壓閥01.jpg

    4電動蒸汽減壓閥站配件設(shè)計選型分析中腔密封結(jié)構(gòu)
    在高溫高壓或更嚴(yán)苛的工況下,中腔密封是研究的重點。通常切斷類閥門如閘閥、截止閥,多采用耐高溫的非金屬材料或金屬與非金屬組合的自緊密封件結(jié)構(gòu),但隨著壓力變化,閥蓋位置也會有所改變。行程變化對于切斷類閥門來說,影響較小,但對于調(diào)節(jié)類閥門來說卻是大問題。因此,設(shè)計了一種通過自緊密封墊圈與墊環(huán)實現(xiàn)中法蘭密封的結(jié)構(gòu),該密封圈采用彈性金屬密封件。對新型中法蘭自緊密封結(jié)構(gòu)進行靜力分析,優(yōu)化其結(jié)構(gòu)尺寸,保證在高溫下密封可靠。通過大量密封件試驗,采用斜度為23°的滑塊制成自緊密封件,在一定的軸向作用力下滑塊出現(xiàn)了彈性變形,如圖4、圖5所示。該密封結(jié)構(gòu)就是利用了微小彈性變形的位移量,產(chǎn)生寶貴的密封比壓,從而實現(xiàn)密封。通過試驗得出的自緊密封圈的密封性能如表1所示。

    電動減壓閥20.jpg

    再比如蒸汽疏水閥,就更加不能安裝蒸汽管道口徑來選型,安裝在蒸汽管道上的和換熱器上的很可能是不同類型的疏水閥。即使是安裝在換熱器上的,也會依據(jù)實際應(yīng)用、加熱和控制方式等要求采用不同的疏水閥。手動蒸汽閥優(yōu)選選用波紋管密封截止閥,而小口徑蒸汽閥和冷凝水用手動閥優(yōu)選高溫球閥。而DN300以上,考慮成本和安裝,優(yōu)選波紋管閘閥。

    蒸汽閥門的安裝和選用一樣重要,良好的上下游配套,保溫、支撐、正確的安裝距離和方位要求等都會影響蒸汽閥門的使用效果。蒸汽閥門的安裝必須壓力管道施工資質(zhì)和經(jīng)驗,現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)安裝錯誤和不妥的案例比比皆是。通過節(jié)能網(wǎng)站學(xué)習(xí)和了解蒸汽系統(tǒng)閥門知識,可以減少蒸汽閥門選用失誤,有力保障選用到適合的蒸汽閥門,并使用和管理好。