化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析

曾有一家大型化工企业，需要用蒸汽来控制反应罐的温度，蒸汽来自热电厂的蒸汽余热，温度 200℃ 左右，压力 1.2MPa 左右，要求用蒸汽电动调节阀来控制蒸汽压力的恒定，阀门压力 0.8~1.0MPa，出口压力 0.4~0.5MPa。开始选型时，因为没有弄清楚现场参数，选用的是电动单座调节阀，使用不久就故障频频，执行器电机烧坏、控制模块损坏、减速齿轮打坏的事，屡屡发生。

电动蒸汽调节阀主要分为蒸汽电动温度调节阀、电动压力调节阀和电动流量调节阀，因其使用介质的高温高压，故在选型时颇有讲究，如果选型不当，则会在使用过程中频频出现故障，严重影响设备和系统的正常运行。下面我们通过一个实例来谈谈蒸汽电动调节阀的选型及使用中需要注意的一些问题。

后派人到现场观察、分析，才找出故障原因。原来，蒸汽电动调节阀的进出口压差较大，执行器在工作时负荷太大，也可以说过载，所以才会有减速齿轮不堪重负，数次打坏及电机、模块损坏的事，更有甚者，用户在系统设计时取压点选择不当（选在压力变化特别快的地方），控制系统中压力控制模块的PID参数设置也有问题，致使整个系统灵敏度太高，压力稍微有一点变化，调节器就会输出控制信号去驱动调节阀，造成调节阀频繁动作，以至于震荡，进而引起整个系统的震荡，不但被控变量无法稳定，更令调节阀不堪重负，无法完成调节的任务。

经与用户协商后，果断决定用电动套筒调节阀来代替单座调节阀，因为套筒阀的平衡结构的阀芯，可以大大抵消蒸汽通过时产生的不平衡力，减轻电动执行器的负荷，有利于调节阀长期稳定地运行。之所以没有选择平衡式单座调节阀，是考虑到单座阀的导向密封圈不耐蒸汽状况下的长期磨损，且系统对调节阀的泄漏量标准要求不高，套筒阀能胜任这种工况。同时，重新确定取压点，当套筒调节阀换上以后，调试系统时，将 PID 参数重新设置，减小比例带，加大积分时间，即将系统响应的时间稍微调整一下，蒸汽的压力波动变化以能满足使用为前提。经过这样一番调整，基本解决了这一问题。

2.2 化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析调节机构

调节阀门是调节阀的调节机构，它根据控制信号的要求而改变阀门开度的大小来调节流量，是一个局部阻力可以变化的节流元件。调节阀门主要由上下阀盖、阀体、阀瓣、阀座、填料及压板等部件组成。在自动控制系统中，阀门主要的调节介质为水和蒸汽等。在压力比较低，使用情况单一的情况下，常用的调节阀有直通调节阀、三通调节阀和蝶阀等。

3 化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析的工作原理

在有流体流动的管道中，调节阀是一节流件，假设流体是不可压缩且充满管道，根据伯努利方程式和流体的连续性定律可知：通过阀门的体积流量Qv与阀门的有效流通截面积A和通过阀门前后的压降ΔP（ΔP=P1-P2）的平方根成正比，与流体的密度ρ和阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，即：

根据调节阀的流量方程式可得出如下结论：

（1）在流体的密度ρ和阀门上的压降ΔP一定的情况下，调节阀的流量系数C与流量Qv，C值的大小反映了阀能通过的流量的大小。

（2）流量系数C与流通面积A成正比，流通能力随流通截面的增减而增减。

（3）流量系数C与阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，增大阀门的阻力系数ζ就是阀门的流通能力减小，如果阀门的口径相同，则不同结构的阀门的阻力系数ζ就不相同，流通系数C也就不同。

4 化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析关于其结构形式

在进行该项选择的时候，要切实的结合具体活动中的工艺内容以及介质的特征和体系的规定等等的一些要素来分析。一般在使用的时候，用到最多的是普通单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、蝶阀等。通常来讲，在流量不大，压力差值不高，规定泄露数不能太大的区域，选取单座模式的就可以合乎生产活动的规定，同时还能够节省资金。对于那些流量非常高，而且压力差值大的区域，就要使用双座的；套筒调节阀最适宜用在介质压差大、振动大的场合；蝶阀适宜用于低压状态的空气或其它气体的压力、流最调节。

化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析主要技术参数

电动调节阀本产品性能指标贯彻GB/T4213-92。配套用电动执行机构有关技术参数

表中数据仅为常规配置，具体选用根据主要参数及用户要求而定。

允许压差

电动调节阀允许压差表单位：Mpa

允许压差值若大于公称压力，则取公称压力值。

电动调节阀连接标准

法兰标准：铸铁法兰按GB4216-84、铸铁法兰按GB9113-88
法兰密封面型：PN10、PN16为凸面
PN40、PN64为凹凸面，阀体为凹面
结构长度：GB12221-89
夹套保温型夹套载热体接口：对焊φ18×4
阀体法兰及法兰端面距离可以按用户的标准制造。如ANSI、JIS、DIN等标准。

5 化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析关于其流量特征的分析

它的流量特征目前使用最多的有如下的四类：

5.1 等百分比特性

等百分比特性也称为对数特性，是指阀门的开度增加同样的值时，通过的调节阀的流最按照等百分比增加。调节阀在同样开度变化值下，当流量小的时候，其变动性也相应的要小很多，调节活动就会非常的平缓。而相反的流量非常高的话，其变动也就要高，此时的调节性就非常灵便。

5.2 直线特性

直线特性是指调节阀的相对流量和相对开度的比值为常数。调节阀在同样开度变化值下，流量小时流量的变化值相对较大，凋节作用较强，容易产生超调和引起振荡；流量大时，流量的变化值相对较小，调节作用不够灵敏。

5.3 抛物线特性

抛物线特性是指调节阀的相对流量与相对开度的二次方根成正比。抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，改善了直线特性在小开度时调节性能差的缺点。

5.4 快开特性

快开特性是指调节阀在开度很小时流量就已经较大，随着开度增加，流量很快达到最大值。

从调节阀的流量特性可以看出，调节阀的流量特性对选用调节阀有非常重要的意义，直接影响到自动控制系统的质量和稳定性，因此必须正确合理选择调节阀的流量特性。在工程应用中，我们选用最多的是等百分比特性，对于压差变化小、可调范围小、开度变化小的场合，也可以选用直线特性的调节阀，V型球阀一般选用抛物线特性。

6 化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析关于阀口径

  计算选定调节阀口径的方法在工程中常用C值法，即流通能力法。首先根据工艺条件和调节要求选定阀门的结构型式和流量特性，并且确定流量系数C的计算方法和计算公式，然后把各项数值带人计算公式计算出最大流量下调节阀流量系数Cmax值，然后在标准阀门额定Cv值表中选择与1.2Cmax相近的Cv值，其对应的阀径即为所选择调节阀的阀径，最后进行噪声和开度验算，在最大流最下一般调节阀的开度不超过85%，最小流量下开度不小于20%，假如验算信息合理的话，此时就可以定下来其其尺寸。假如不合理的话，就要再次的分析，然后对其验算，一直到信息合理。

7 化工蒸汽电动流量调节阀计算选型分析合理的选取其材质

在选取材质的时候，要切实的关注如下的两个要素。阀体以及盖子的材料的质地。第二是其中的组成部件的材料的品质。对于阀体等来讲，它们就相当于是压力设备，所以规定它要能够承担介质的气温等，对于其中的组件来讲，它的关键意义是节流，对其规定是要保证可以抗腐蚀，而且要有效。其是选取的时候要高度关注的内容。在选取材质的时候要了解两项内容。要确保安全稳定，即要切实的结合工艺规定，选取那些能够抵抗高温以及高压和方式等的材料。第二，要在合乎使用性的规定之下，分析它的性能和使用时间以及经济性指标。

其实，如果从理想方案来考虑，根据这里的现场工况和要求，选用气动双座调节阀更为适宜，只是用户铺设气源管路不方便，才没有采纳。对于自动控制体系来讲，调节阀是使用频率非常多的一项执行元件。要想得知其控制步骤是不是稳定的，关键要分析该阀门的运行，控制体现为物料能量和流量的变化。因此，要切实的结合规定来选取不一样的阀。选取有效的阀是当前管线设计中的关键内容，同时还是确保体系稳定运作的重要要素。

它是自控体系中非常关键的组成要素。它的选取是不是合理的，关乎到总的体系的控制品质，关乎到生产产品品质。不过，当前的自控体系很多时候无法有效的运作，关键是因为其选择不合理而导致的。所以，只有积极的选取有效的，才能够保证运作有效，相关工作者要高度的关注该项内容。它体现的内容一般是表现在它的的活动特性以及构造的指数中。在这些数值中，流通的水平是关键的要素，其大小会关乎到阀门的荣觉，其是设计选型里非常关键的指数。所以，在选取的时候要综合的分析如上的一些干扰要素。笔者结合自身长久的活动知识，分析了其在选取的时候要关注的内容。

综上所述，对于电动蒸汽调节阀，选型固然重要，安装、调试和维护更加重要，有好多故障都是用户因不熟悉调节阀的性能和使用维护特点所造成的。你不能把调节阀孤立于控制系统之外，而需把它和整个系统一起来考虑、来调整，而且，调节阀是一个动态的执行元件，容易出现各种故障，这是手动阀门所不能比的。而且，随着现场总线调节阀的日渐推广，本来由系统完成的任务，下放到了调节阀的身上，这就对蒸汽调节阀的使用、维护提出了更高的要求。