電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析 隨著科技的不斷進步,電動蒸汽壓力調節(jié)閥在工業(yè)領域中的應用越來越廣泛。為了更好地了解和掌握電動蒸汽壓力調節(jié)閥的工作原理及結構特征,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)閥門必須明確標準。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商的服務;用戶蒸汽系統(tǒng)的重要性比如連續(xù)生產的或可以間歇停機的;對能耗指標和操作管理是否嚴格;對應急服務是否要要求的等等。 除非客戶預算特別充足或有特別使用習慣和標準,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、配套換熱設備及工廠的管理水平必須狀態(tài)配套。否則就會出現花了進口產品的價格,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銷商那里購買,不論進口還是國產的閥門,一半是偽劣。閥門造假是從樣本手冊、商標到產品和文件,沒有專業(yè)知識或使用經驗很難判斷。 一、電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析工作原理 壓力變送器根據測定的壓力反饋4-20mA.DC電流信號,在控制臺中與設定值比較,當兩者之差達到一定數值后,控制臺向電動控制閥發(fā)出調節(jié)信號。而電動控制閥的執(zhí)行機構按此信號,使閥桿帶動閥芯產生位移,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。電動蒸汽壓力調節(jié)閥是一種由電動機驅動的閥門,通過調節(jié)蒸汽壓力來控制流量和溫度等參數。 電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析其工作原理如下: 1. 當閥門處于關閉狀態(tài)時,蒸汽壓力的作用力與閥桿的重量相平衡,閥門保持關閉狀態(tài)。 2. 當電動驅動器接收到控制信號后,驅動閥桿轉動,從而使閥門開啟。此時,蒸汽通過閥門進入系統(tǒng),對系統(tǒng)進行加熱或調節(jié)溫度等操作。 3. 隨著蒸汽的進入,系統(tǒng)內的壓力逐漸升高。當系統(tǒng)內的壓力大于預設的壓力值時,壓力傳感器會接收到信號并反饋給電動驅動器。 4. 電動驅動器接收到反饋信號后,驅動閥桿轉動,使閥門逐漸關閉。隨著閥門的關閉,蒸汽流量逐漸減小,系統(tǒng)內的壓力逐漸降低。 5. 當系統(tǒng)內的壓力降至預設的壓力值時,壓力傳感器再次接收到信號并反饋給電動驅動器。電動驅動器驅動閥桿轉動,使閥門再次開啟,從而保持系統(tǒng)內的壓力穩(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,能夠有效地實現對蒸汽流量和壓力的調節(jié)。 二、電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析結構特征 電動蒸汽壓力調節(jié)閥的結構主要包括閥體、閥桿、電動驅動器、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。其形狀和尺寸根據不同的應用場合和規(guī)格而有所不同。閥體內部通常設計有蒸汽通道和閥座等結構,用于實現蒸汽的流通和控制。 2. 閥桿:閥桿是連接閥體和電動驅動器的部件,通常采用不銹鋼或合金鋼等材料制成。其長度和直徑根據不同的應用場合和規(guī)格而有所不同。閥桿的一端與閥體連接,另一端與電動驅動器連接,用于傳遞蒸汽壓力和電動驅動器的動力。 3. 電動驅動器:電動驅動器是電動蒸汽壓力調節(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。其作用是根據控制信號的要求驅動閥桿轉動,實現對蒸汽流量和壓力的控制。電動驅動器的輸出功率、轉速和轉向等參數需要根據不同的應用場合和規(guī)格進行選擇和調整。 4. 壓力傳感器:壓力傳感器是電動蒸汽壓力調節(jié)閥的重要部件之一,通常采用應變片或壓阻等傳感器元件制成。其作用是檢測系統(tǒng)內的蒸汽壓力,并將信號反饋給電動驅動器,實現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節(jié)閥的正常運行和使用壽命。 三、電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析應用場合 電動蒸汽壓力調節(jié)閥在許多領域都有廣泛的應用,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,保證食品質量和安全。 3. 化工行業(yè):用于控制化學反應過程中的蒸汽流量和溫度,實現化學反應的精確控制和優(yōu)化。 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,閥體結構形式采用雙閥座、雙錐體閥瓣的結,采用壓力平衡式閥瓣,通過閥瓣升降調節(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,實現遙控和自動控制。本系列產品的減壓比用到0.6較為合適。 Y945H電動蒸汽減壓閥主要用于蒸汽管路調節(jié)壓力。廣泛應用在熱電聯產、輕紡、印染、石化、制糖等行業(yè)。 電動蒸汽減壓閥站配件設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 5 過濾器 保護減壓閥不受管道雜質損壞 6 壓力表 監(jiān)測上游供給蒸汽壓力 8 電動執(zhí)行器 驅動控制閥 9 智能控制器 調節(jié)控制閥的開度 10 控制閥 根據下游壓力調節(jié)蒸汽流量 11 安全閥 保護下游設備,避免超壓 12 壓力表 監(jiān)測下游設定壓力 13 壓力感應器 將壓力信號轉變?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 在無負荷時設定減壓后的壓力 16 - 20 汽水分離器疏水閥組 ■ 電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析主要技術參數 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 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計選型分析外形尺寸(PN6.4-16.0) 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:表中尺寸為不帶標準附件數據。另由于產品改進技術創(chuàng)新參數可能有一定變化,請咨詢公司技術部門索取新數據。 用戶需要了解蒸汽系統(tǒng)的壓力等級,溫度要求,設計標準。一般工業(yè)蒸汽系統(tǒng)的設計壓力起步為16公斤,國內一般輕工行業(yè)蒸汽管道設計標準是德標即PN標準,一些石化行業(yè)或美國標企業(yè)會采用美標(又叫ASMI),這兩種標準的設計和要求有很大不同,美標的閥門很難安裝在德標管道,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整和確認。 蒸汽閥門是一個大概念,很少有廠家生產全部蒸汽閥門,比如有生產疏水閥的廠家,有專業(yè)生產蒸汽安全閥的廠商;有專門生產蒸汽波紋管截止閥的,也有擅長生產溫度壓力調節(jié)閥的。與歐美很多蒸汽閥門企業(yè)一樣,國內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。 蒸汽閥門在國內歸屬壓力管道元件,無論閥門生產必須具備,閥門安裝要求有壓力管道安裝資質。一些特殊閥門比如安全閥還需要特種設備。蒸汽閥門很多是需要嚴格選型的,比如蒸汽減壓閥或調節(jié)閥,必須依據流量、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。如果蒸汽品質很好可以選先導隔膜式,如果蒸汽質量一般,選彈簧膜頭式減壓閥會更適合。 高參數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。本文所設計的組合式套筒在大開度時,流體經過的套筒級數少,此時對應壓差也小,隨著開度減小,流體經過的套筒隨之增多,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)流結構如圖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,實現減壓過程的平穩(wěn)可調。 隨著現代工業(yè)自動化程度的不斷發(fā)展,蒸汽參數愈來愈高,如何滿足高參數蒸汽減壓已成為研究者的關注重點。減壓閥作為流體控制設備在石油、化工、電力、軍事等行業(yè)領域發(fā)揮著不可替代的作用。減壓閥依據控制單元反饋的信號,通過電動、液動、氣動、電-液聯動等執(zhí)行機構調節(jié)閥門的開度,改變其節(jié)流面積,從而實現對壓力、溫度、流量等工藝參數的控制,滿足用戶的不同需要。設計閥門時應考慮到,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;套筒與閥瓣間隙應設計合理。 2 電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析結構特性 2.1 低參數減壓閥 對于低參數減壓閥(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所示的減壓結構型式。低參數減壓閥由閥體、閥座、密封墊、導向環(huán)、閥瓣組合件、套筒、閥蓋密封墊、套筒密封墊、閥蓋、閥桿、執(zhí)行機構和支架組成。閥體采用合金鋼鑄件,平進平出結構,由于采用鑄造式閥體,閥體內部設計成從進口到閥門出口的S形流道。介質從閥門進口流入,流經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構。 2.2 電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析高參數減壓閥 本文所指的高參數為蒸汽工作壓力≥9.81MPa,蒸汽工作溫度≥540℃。高參數減壓閥結構如圖2所示,閥門由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導向環(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)行機構等組成。閥體采用合金鋼整體鍛件,呈平進平出結構,在閥體內部形成從進口到閥門出口的內部通道。 為了實現多次可調減壓,結合蒸汽流動特性和減壓機理,對高參數減壓結構進行了結構優(yōu)化與改進設計。介質從閥門進口流入,流經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流速和動力,從而降低動能。閥門節(jié)流部分結構與閥蓋自密封結構相對獨立互不干擾,確保了密封與行程互不影響。 閥門采用帶主副閥瓣結構的組合式閥瓣結構,可以實現減壓閥關閉時的自緊式密封,同時減小了閥門啟閉時執(zhí)行機構推動主閥瓣的力。在減壓閥打開過程中,副閥瓣先開啟,介質通過副閥瓣頂部的平衡孔進入主閥瓣組合件的上腔內,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。當閥門關閉時,主閥瓣先行關閉,副閥瓣在閥瓣組合件上腔內蒸汽的作用下向下壓緊,從而實現自緊式密封。另外與普通副閥瓣不同,采用了碟簧組合結構的主副閥瓣組合結構,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%,與普通副閥瓣結構的閥門相比至少可降低30%的推力。 4電動蒸汽減壓閥站配件設計選型分析中腔密封結構 在高溫高壓或更嚴苛的工況下,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構,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,但對于調節(jié)類閥門來說卻是大問題。因此,設計了一種通過自緊密封墊圈與墊環(huán)實現中法蘭密封的結構,該密封圈采用彈性金屬密封件。對新型中法蘭自緊密封結構進行靜力分析,優(yōu)化其結構尺寸,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了彈性變形,如圖4、圖5所示。該密封結構就是利用了微小彈性變形的位移量,產生寶貴的密封比壓,從而實現密封。通過試驗得出的自緊密封圈的密封性能如表1所示。 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,也會依據實際應用、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和經驗,現場發(fā)現安裝錯誤和不妥的案例比比皆是。通過節(jié)能網站學習和了解蒸汽系統(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。 |