调节阀在化工装置中的应用

调节阀在化工生产装置中的应用

摘要：本文以调节阀基本原理为基础，对其作用特点、类型结构进行分析。对生产过程中调节阀的实际应用和常见故障的特点及产生原因分别阐述。目的在于总结经验，吸取教训。为以后调节阀调试、维修提高质量和效率提供参考。

关键词：调节阀结构；常见故障；处理方法；维护检修

一引言

工业生产过程的控制系统有各种不同类型，它们都由若干个简单的控制系统组成。每个简单控制系统又由检测元件和变送器、控制器、执行器和被控对象组成。变送器用于检测被控变量，将检测信号转换为标准信号。控制器将检测变送输出的标准信号与设定值进行比较，获得偏差信号，按一定控制规律对偏差信号进行运算，运算输出送执行器。执行器用于接收控制器的输出信号，并控制系统中各种流体的变化。在大多数工业生产过程控制的应用中，执行器采用控制阀。控制阀用于调节系统中流体的流量变化，因此又被称为调节阀。可见，检测元件和变送器的作用类似于人的眼睛，控制器的作用类似于人的大脑，调节阀的作用类似于人的手脚。

二调节阀的结构原理

阀是由执行机构和阀体部件（阀体、上阀盖组件（下阀盖）、和阀内件）组成的。上阀盖组件包括上阀盖和填料函。阀内件是指与流体接触并可拆卸的，起到改变节流面积和截流件导向等作用的零件的总称，例如阀芯、阀座、阀杆、套筒、导向套等，都可以叫阀内件。如图1所示

图1

1—膜片；2—上阀盖；3—阀芯；4—膜盖；5—执行机构；6—阀杆；

7—填料；8—阀体部件；9—阀座

三调节阀的分类及应用

电石厂使用调节阀的生产装置有丙烯酸酯车间、醇醚车间、AES车间、乙醛车间、电解车间和氯磺化车间。主要由气动薄膜直通单座调节阀、套筒调节阀、角型调节阀和气动切断阀、碟阀、偏心旋转阀等类型的调节阀应用于全场各装置。电解和氯磺化车间由于工艺介质多为氯气，所以现场多采用衬塑波纹管调节阀和衬塑碟阀。

直通单座调节阀

1、直通单座调节阀阀体组件部分由阀体、阀座、阀芯、导向套、阀盖、阀杆和填料等零件组成。阀芯和阀杆连接在一起，连接方法可用过盈配合销钉固定或螺纹连接销钉固定，也可以阀杆和阀芯一体车出。当执行机构作直线位移时，通过阀杆带动阀芯移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，实现调节流体流量的功能。其特点是泄漏量小、许用压差小、流通能力小。因此直通单座调节阀仅适用于一般流体，要求泄漏量小和压差小的场合。如图2所示

图2

气动套筒调节阀

1、直通套筒调节阀阀体组件部分由阀体、阀座、阀芯、阀杆、套筒、阀盖、填料等零件组成。套筒阀也称笼式阀，是一种结构特殊的调节阀。其阀体与一般直通式单座阀相似，但阀内有一个圆筒形套筒。套筒四周开有不同形状的窗口，根据流通能力大小的要求，套筒的窗口可以为多个、四个、两个等。利用套筒导向，阀芯可以在套筒中上下移动。由于这种移动改变了套筒的节流孔面积，形成了各种流量特性，并实现流量的调节。套筒阀的密封面与节流面是分开的，节流口处高速流体的相互对冲，使能量在流体内部消耗，而不直接冲刷于阀的密封面，因此，在高压差的场合下，套筒阀的使用寿命比直通单、双座阀长。在产生汽蚀的情况下，汽泡破裂产生的冲击力作用在阀芯下面的空间内和套筒内，冲击能量也没有直接作用于阀芯上，因此套筒阀的抗汽蚀性也比直通单、双座阀好。套筒阀能量多消耗于套筒中，压能在相互冲击中消耗，使得其噪音比单、双座阀低约10dB 。大部分套筒阀采用直压式结构，维修方便、加工容易、通用性强，广泛的应用于石油、化工领域。如图3所示

图3

1—阀体；2—密封垫；3—螺栓；4—套筒；5—螺帽；

6—阀芯；7—密封垫；8—阀盖；9—阀杆；10—弹簧；

11—螺帽

角型调节阀

1、角型调节阀阀体为直角形结构，适用于要求直角连接的应用场合，可节省一个直角弯管和安装空间。由于其具有流路简单、阻力小，自净能力强，便于维护和清洗等特点，适用于高压差、高黏度、含有悬浮物和颗粒状物质流体的调节。角型调节阀有单座、套筒、高压差等结构形式，其阀内件结构形式和特点与相应的顶导向直通单座阀、直通套筒阀、直通高压差调节阀一致。角型单座调节阀的流体一般从底部流入，从阀侧面流出，所以流体中的悬浮物和颗粒不易在阀内沉积，但对阀芯的冲刷较大。如采用侧进底出的流向，可改善对阀芯的冲刷损伤，但在小开度时，容易发生根切现象，也就是由于流体流动造成不平衡力方向变化，使阀芯振荡不稳定的现象。因此要根据现场的具体情况正确的选择角型单

座调节阀的流向。如图4所示

图4

2、角型套筒调节阀的阀芯一般采用压力平衡式结构，这样就可大大降低流体的不平衡力。其流向一般为侧进底出，可改善流体对阀芯的冲刷。但含有悬浮物和颗粒状物质的流体也很容易造成阀芯的卡死。角型高压差调节阀适用于高压差场合，防止流体产生汽蚀、空化、闪蒸、噪音等现象。其阀芯一般采用糖葫芦串结构，套筒采用多级降压式或迷宫叠片结构。由于阀内件结构及流路的复杂性，易出现流路堵死、阀芯卡死等现象，所以对介质的洁净程度有很高的要求。如图5所示

偏心旋转阀

偏心旋转阀又称为凸轮挠曲阀、偏心球塞控制阀。它有一个偏心旋转的阀芯，当控制阀接近关闭时，阀芯的弯曲臂产生挠曲变形，使阀芯的球面球塞与阀座紧密接触，因此密封性能很好。如图5所示

图5

球阀（O型球阀、V型调节球阀）

1、球阀为截止阀中最常用的一种结构，是由旋塞阀演变而来。其结构为控制流体的启闭件为一个球体，驱动机构带动阀杆从而使球体绕轴线旋转90°实现阀的开启与关闭。球阀在管路上主要用于切断、分配和改变介质流动方向。球阀结构简单，密封性好，操作简便，易实现快速启闭，是近十几年来发展最快的阀门品种之一。在石油天然气管线上、炼油裂解装置上、海洋石油、以及核工业方面的使用越来越广泛。如图6所示

图6

四调节阀开车投用

调节阀大修后，在确保做完动作检查和回路联校后就具备了开车投用状态，应注意以下三点：

A、清扫管线时，调节阀应为全开位置，对新安装的管线，应在管线清扫以后（以特定短管代调节阀），再安装调节阀；

B、生产装置开工前的加温、试压、试漏、投料试运行的开车全过程中，检修人员巡回检查，及时发现并解决各种故障；

C、在升温、试压、试漏时，如需对上阀盖法兰螺栓进行“热紧”，调节阀不应处于全关位置。

五调节阀在实际应用中故障现象及处理方法

调节阀关不严

1、全关后阀芯没有接触到阀座、行程不够。原因是在检修后连接执行机构的推杆和阀杆时，没有按要求连接，造成表面上推杆走完全行程，实际阀芯没有关到位。正确的连接应当是推杆走完全行程，阀芯必须全开全关到位。对于夹持式连接的，不论调节阀是气关还是气开，通常的做法都是将阀芯压到全关的位置，然后对执行机构气室加信号后连接（气关的加到弹簧范围上限，气开的加到下限。比如一个20-100kpa的弹簧范围的薄膜式执行机构，气关的加信号到100kpa,气开的加信号到20kpa）。

2、阀芯和阀座刚好接触但没有压紧力。原因大多是因为执行机构有效输出力不够。对于气关式的调节阀，如果气源没有达到额定值，这样即使给全关的信