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    化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析
    點(diǎn)擊次數:645      更新時(shí)間:2024-05-12

    1 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析概述

    如何保證熱用戶(hù)的流量和溫度是熱網(wǎng)工程設計中一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題,除了管網(wǎng)的保溫外,調節設備的合理選擇與安裝就顯得非常重要了。本文將在調節閥的選型及選用的基礎上,探討其在熱力站內的應用和常見(jiàn)故障的分析。電動(dòng)調節閥是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中的重要執行單元儀表。隨著(zhù)工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化程度,應用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。與傳統的氣動(dòng)調節閥相比有明顯:電動(dòng)調節閥節能(只在工作時(shí)才消耗電能),環(huán)保(無(wú)碳排放),安裝快捷方便(無(wú)需復雜的氣動(dòng)管路和氣泵工作站)。閥門(mén)按其所配執行機構使用的動(dòng)力,按其功能和特性分為線(xiàn)性特性,等百分比特性及拋物線(xiàn)特性三種. 

    調節閥5.jpg

    流量調節閥用于調節介質(zhì)的流量、壓力和液位。根據調節部位信號,自動(dòng)控制閥門(mén)的開(kāi)度,從而達到介質(zhì)流量、壓力和液位的調節。調節閥分電動(dòng)調節閥、氣動(dòng)調節閥和液動(dòng)調節閥等。調節閥由電動(dòng)執行機構或氣動(dòng)執行機構和調節閥兩部分組成。調節閥通常分為直通單座式調節閥和直通雙座式調節閥兩種,后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點(diǎn),所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場(chǎng)合。

    壓力調節閥是由361L系列電子式電動(dòng)執行機構和單座調節閥以及壓力傳感器與顯示器組合電動(dòng)執行機構內有伺系統,無(wú)須另配伺服放大器,無(wú)需4-20mA調節,只需注明閥后壓力是多少即可運行閥門(mén),實(shí)現沒(méi)有遠程信號可運行的壓力調節閥.自力式壓力調節閥是一種無(wú)需外加驅動(dòng)能源,依靠被調介質(zhì)自身的壓力為動(dòng)力源及其介質(zhì)壓力變化,按預定設定值,進(jìn)行自動(dòng)調節的節能型控制裝置。它集檢查、控制、執行諸多功能于控制閥,自成一個(gè)獨立的儀表控制系統。

    溫度調節閥,自力式電控溫度調節閥(適用于較大口徑及導熱油控制),該閥的特點(diǎn)只需普通220V電源,利用被調介質(zhì)自身能量,直接對蒸汽、熱水、熱油與氣體等介質(zhì)的溫度實(shí)行自動(dòng)調節和控制,亦可使用在防止對過(guò)熱或熱交換場(chǎng)合,該閥結構簡(jiǎn)單,操作方便,選用調溫范圍廣、響應時(shí)間快、密封性能可靠,并可在運行中隨意進(jìn)行調節,因而廣泛應用于化工、石油、食品、輕紡、賓館與飯店等部門(mén)的熱水供應。

    電動(dòng)三通調節閥溫控.jpg

    2 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析設置基本情況

    為了解決在供熱系統中水力失調、冷熱不均等問(wèn)題,提高管理運行水平,改善供熱效果,計算機監控系統應用得越來(lái)越多,電動(dòng)調節閥作為重要的調節手段,在熱力站得到廣泛的應用。我分公司口前有258座熱力站,共有450套系統,每套系統的一次網(wǎng)回水上會(huì )加設一臺電動(dòng)調節閥來(lái)控制流量。

    電動(dòng)調節閥015.jpg

    電子式電動(dòng)調節閥,電子式電動(dòng)單座調節閥接受統一的4-20mA或1-5V·DC的標準信號,將電流信號轉變成相對應的直線(xiàn)位移,自動(dòng)地控制調節閥開(kāi)度,達到對管道內流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數的連續調節。精小型電動(dòng)調節閥廣泛應用于控制氣體、液體、蒸汽等介質(zhì),工藝參數加如壓力、流量、溫度、液位保持在給定值。小型電動(dòng)調節閥有結構緊湊、重量輕、動(dòng)作靈敏、閥容量大、流量特性經(jīng)確、拆裝方便等。

    由361OL系列型電子式電動(dòng)執行機構和單座調節機構組成,電動(dòng)執行機構內有伺服系統,無(wú)須另配伺服放大器,有輸入訊號及電源即可控制運轉,連線(xiàn)簡(jiǎn)單。調節機構閥芯是采用頂導向。單座式適用于對外泄漏量要求嚴格、閥前后壓差低及有一定粘度和含纖維介質(zhì)的場(chǎng)合;

    三通調節閥12.jpg

    3 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析構造及工作原理

    電動(dòng)調節閥是在自控系統中進(jìn)行流量調節的設備。一般在熱力站中一次網(wǎng)回水管上加裝,通常作為訓一算機監控系統的執行機構節流量)。電動(dòng)調節閥是供熱系統中流量調節的最主要設備。調節閥作為最終執行元件,在控制系統中起著(zhù)關(guān)鍵作用。合理的選型和正確的計算,是閥門(mén)長(cháng)期穩定運行的基礎。

    3. 1 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析基本組成及工作原理

    電動(dòng)調節閥由電動(dòng)執行器與調節閥閥體構成(如圖1所示)。上部是執行機構,也叫電動(dòng)閥頭,它需要外部一個(gè)供電,一般是24 V或220V,通過(guò)接收PLC內模塊輸出的電流或電壓信號,來(lái)驅動(dòng)閥體改變閥芯和閥座之間的流通而積大小控制調節換熱器一次側的流量,實(shí)現場(chǎng)PLC控制或遠程自動(dòng)控制,進(jìn)而改變提供給熱用戶(hù)的供熱量。以等百分比特性為,具有調節穩定,調節性能好等特點(diǎn)。

    西門(mén)子調節閥.jpg

    3. 2 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析電動(dòng)調節閥的設計選型

    電動(dòng)調節閥的設訓一選型很重要,直接影響系統調節效果的好壞。但在實(shí)際運行中,電動(dòng)調節閥常出現運行效果不理想,甚至無(wú)法進(jìn)行正常調節,調節閥損壞過(guò)快。其原因是多方而的,其中一個(gè)重要的原因就是電動(dòng)調節閥的設訓一選型不當,電動(dòng)閥的選型是一個(gè)復雜的計算過(guò)程,并且需要反推,驗算選型是否合理。

    1)首先根據熱力站供熱負荷以及一次側的供回水溫度訓一算電動(dòng)調節閥的流量:

    其中,G為設計流量,m3/h;Tg為供水溫度,0C ; Th為回水溫度,0C;Q為供熱負荷。

    2)再根流量和閥前后壓差確定KV值:

    式中:KV—閥門(mén)的KV值,m3/h;

    P—介質(zhì)密度,kg/m3;

    △P—閥前后壓差,bar,閥前后壓差是由設訓一院根據水壓圖和熱力站阻力損失得來(lái),根據供熱系統的實(shí)際情況確定。

    當閥門(mén)全開(kāi)時(shí)獲得最大的流通能力,此時(shí)的KV值最大,稱(chēng)為KVs。KVs值是最大流通能力(定值),由廠(chǎng)家提供閥門(mén)的設備參數中選取,查看選型樣本中的允許壓差、允許溫度并最后根據KVs值進(jìn)行調節閥的選型,根據KVs選擇調節閥的口徑。

    電動(dòng)自力式4.jpg

    確定調節閥型號后,根據調節閥在滿(mǎn)足最大關(guān)閉壓差的情況下,反推驗證所選型號是否能滿(mǎn)足工況,來(lái)最終確定電動(dòng)閥的選型。由于熱力站距離熱源的遠近不同,系統提供的資用壓頭不同、壓力變化范圍大,影響電動(dòng)調節閥正常運行,電動(dòng)調節閥屬于儀表閥,其最佳運行區間為開(kāi)度50%一80%之間。比如近端用戶(hù),資用壓頭過(guò)大,流量過(guò)高,電動(dòng)閥已經(jīng)關(guān)閉到非常小的開(kāi)度二網(wǎng)溫度始終難以調節下來(lái),為改善這種情況,常采取措施使調節閥盡量工作在相對開(kāi)度合適的范圍內,以提高調節功能,常用串聯(lián)手動(dòng)調節閥或壓差控制閥。我分公司根據實(shí)際情況,在工程應用中常采用將一次網(wǎng)上除了第一道和最后一道球型閥門(mén)之外的閥門(mén)來(lái)進(jìn)行限制流量,消耗部分壓降,來(lái)保證電動(dòng)調節閥的工作壓降范圍,電動(dòng)調節閥在合適的壓差下工作,為電動(dòng)調節閥提供恒定壓差,使其能保持良好工作狀態(tài)。

    電動(dòng)溫控閥.jpg

    化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析主要技術(shù)參數:

    公稱(chēng)通徑 DN(mm)

    25

    32

    40

    50

    65

    80

    100

    125

    150

    200

    額定流量系數 KV

    合流

    8.5

    13

    21

    34

    53

    85

    135

    210

    340

    535

    分流






    85

    135

    210

    340

    535

    額定行程 (mm)

    16

    25

    40

    60


    流量特性

    直線(xiàn) 拋物線(xiàn)


    工作溫度 (℃)

    普通型:鑄鐵: -20~200、鑄鋼:-40~250、鑄不銹鋼:-60~250

    散熱型:鑄鋼: -40~450、鑄不銹鋼:-60~450


    介質(zhì)溫度 (℃)

    200以下(對合流閥而言)


    固有可調比 R

    30


    公稱(chēng)壓力 PN(MPa)

    1.0 1.6 4.0 6.4


    允許泄漏量

    硬密封:Ⅳ級 軟密封:VI級


    作用方式

    電開(kāi)、電關(guān)


    信號范圍 (mA.DC)

    0~10 4~20


    電源電壓

    220V、50H Z 380V、50H Z 24V、AC/DC


    環(huán)境溫度 (℃)

    伺服放大器: 5~45 執行機構:-10~55


    全行程時(shí)間

    S

    普通型

    12.5

    20

    32

    48


    電子型

    30

    30

    48

    60


    消耗功率 (W)

    普通型

    28

    35


    電子型

    6

    15

    25

    40



    化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析主要技術(shù)參數

    單座式調節機構主要技術(shù)參數
    公稱(chēng)通徑(DN)G3/4"20253240506580100125150200250300
    閥座直徑(mm)34567810121520263240506680100125150220

    額定流量系數(KV)
    0.080.120.20.320.50.81.223.2581220325080120200280450












    121625406310016025040063010001600
    公稱(chēng)壓力Mpa1.6;4.0; 6.4(常溫);-40~+450(中溫);-250~-60(低溫)
    行程MM1016254060100
    動(dòng)作速度mm/s4.22.13.51.73.42
    流量特性-20~+200(常溫);-40~+450(中溫);-250~-60(低溫)
    介質(zhì)溫度℃鑄鐵法蘭按JB78-59; 鑄鋼法蘭按JB79-59
    法蘭尺寸法蘭密封式按BJ77-59; 鑄鐵法蘭按光滑式,鑄鋼法蘭按凹式
    法蘭型式直線(xiàn)直線(xiàn)、等百分比



    質(zhì)

    稱(chēng)


    Mpa
    0.6
    低溫:-250~-60℃  ZG1Cr18Ni9Ti
    1.6
    常溫:-20~+200℃  HT200
    4.0 
    常溫:-40~+200℃ ZG270-500  ZG1Cr18Ni9Ti
    中溫:-40~450℃  ZG270-500  ZG1Cr18Ni9Ti
    低溫:-250~-60℃  ZG1Cr18Ni9Ti
    6.4常溫:-40~+200℃ ZG270-500  ZG1Cr18Ni9Ti
    中溫:-40~450℃  ZG270-500  ZG1Cr18Ni9Ti
    低溫:-250~-60℃  ZG1Cr18Ni9Ti
    閥芯材質(zhì)1Cr18Ni9
    上閥蓋形式普通式(常溫型);熱片式(中溫型);長(cháng)頸式(低溫型)
    配電動(dòng)執行機構型號3616LSA-20361LSB-30361LSB20361LSB-50361LSB-65
    電子式電動(dòng)調節閥,電子式電動(dòng)單座調節閥執行機構主要技術(shù)參數
    型號額定輸出力N速度mm/s電源:AC220V 50HZ
    輸入信號:DC4-20MA 
             DC1-5V 
    輸出開(kāi)度信號:DC-20MA 
    上蓋防護等級:相當IP55 
    隔爆標志:Exd II BT4
    361LSA-088004.2
    361LSA-2020002.1
    361LSA-3030003.5
    361LSA-5050001.7
    361LSA-6065002.8
    361LXA-088004.2
    361LXA-2020002.1

    化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析主要零部件

    電動(dòng)調節閥21.jpg

    主要零件材料及推薦溫度范圍
    閥體材質(zhì)公稱(chēng)壓力MPA介質(zhì)工作溫度℃
    <120<200<250<300<350<400<425<450
    工作壓力MPA
    HT2001.6 1.6 1.5 





    ZG270-5004.0 
    4.0 3.7 3.3 3.0 2.8 2.3 1.8 
    6.4 
    6.4 5.9 5.2 4.7 4.1 3.7 2.9 
    ZG1Cr18Ni9Ti0.6 



    0.6 


    4.0 



    4.0 3.0 2.7 2.4 
    6.4 



    6.4 4.4 4.2 4.0 

    化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析性能參數

    性能指標
    項目指標值(帶定位器)
    基本誤差%±5.0
    回差%3.0 
    死區%3.0 


    點(diǎn)


    %
    電開(kāi)始點(diǎn)±2.5
    終點(diǎn)±5.0
    電關(guān)始點(diǎn)±5.0
    終點(diǎn)±2.5
    額定行程偏差%±2.5
    泄漏量1/h10-4*閥的額定容量
    允許壓差
    公稱(chēng)通徑DNG3/4"202540506580100125150200250300
    閥座直徑mm345678101215202640506580100125150200

    允許壓差MPAP<公稱(chēng)壓力
    5.50 3.50 2.00 3.00 1.80 1.05 1.16 0.67 0.47 0.39 0.26 0.16 

    N<公稱(chēng)壓力4.0 3.4

    化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析外形尺寸

    電動(dòng)調節閥19.jpg

    ZDLP、N型電動(dòng)常、中溫單、雙座調節閥外形尺寸表

    公稱(chēng)通徑PN
    D單座式雙座式
    DNH1100℃200℃250℃DNH1100℃200℃250℃
    H2HH2HH2HH2HH2HH2H
    G3/4"2251353050093270011329001332

    560
    700
    900
    2025050106012601460




    2527097112013021502270102111213121512
    32300103111413131514300105111813181518
    4025531011760012448001444100016443101271272
    1472
    1672
    50340132127914791679340132127414741674
    653801611445164518453801716001465800166510001865
    80410171145616561856410188148116811881
    100470175146016601860470200150217021902
    12531555023070018089002001110022015502507001846900204611002246
    150600240181120112211600260186120612261
    200720270184120412241720300190121012301
    250










    800
    1000
    1200
    300









    注:DN尺寸只限于1.6、4.0MPA
    ZDLP、N型電動(dòng)低溫單、雙座調節閥外形尺寸表

    公稱(chēng)通徑PN
    LD單座式雙座式
    PNH1H重量KGH1H重量KG
    1.6MPA4MPA6.4MPA常溫中溫1.6PN常溫中溫常溫中溫1.6PN常溫中溫
    G3/4"
    757522530495574
    1214120




    20
    18019050577747
    2528120




    25185190200115672822
    2831140682832263033
    32200210210120682832
    2932190687837283134
    40220230235130830970244549210850990384751
    5025025526525514586010002649532208601000415155
    6527528529518096411243676842709891144618088
    80300310320195989114939951052801019118477100110
    10035035537020010991159511091203201044120496120131
    125410425440315245128714597217519045013321547100195244
    150450460475255130215178523125146513521565205249269
    20055056057029513821557150365395
    14371652275402435
    250640660670


    197


    17292007485605665
    300720735750


    242


    17642039635755825

    4 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析常見(jiàn)故障及處理方法

    在實(shí)際的運行過(guò)程中,由于現場(chǎng)環(huán)境復雜,電動(dòng)調節閥經(jīng)常會(huì )出現一些故障,下而對常見(jiàn)的故障進(jìn)行分析并進(jìn)行處理。

    西門(mén)子電動(dòng)調節閥01.jpg

    4. 1 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析電動(dòng)閥無(wú)法自檢

    電動(dòng)閥在安裝或站內停電并恢復供電時(shí),電動(dòng)調節閥都會(huì )進(jìn)行自檢,來(lái)保證其自身正常,達到運行的要求。但有時(shí)會(huì )遇到電動(dòng)閥不進(jìn)行自檢,無(wú)法執行相應的開(kāi)度要求。這種情況下首先觀(guān)察電動(dòng)閥執行器的電源指示燈是否正常,如果指示燈不亮:

    1)測量給電動(dòng)調節閥供電的開(kāi)關(guān)電源的電壓是否正常,如果輸出異?;驗榱?,則需更換開(kāi)關(guān)電源;

    2)檢查PLC及電動(dòng)調節閥閥頭兩側的電源線(xiàn),是否有松動(dòng),將松動(dòng)的固定緊即可;

    3)如萬(wàn)用表測得電動(dòng)調節閥執行器供電正常,但指示燈依然不亮,有可能是電路板損壞,需更換。

    還有一種情況執行器的指示燈亮,但不自檢,這種是死機現象,時(shí)常在臨時(shí)停電后恢復供電時(shí)出現,需在電動(dòng)閥執行器上的電路板找到復位鍵或按鈕進(jìn)行復位,重新自檢即能恢復正常;如果還不能自檢,可在斷電的情況下,用專(zhuān)業(yè)工具手動(dòng)將電動(dòng)閥的全行程走一圈,再上電即可恢復正常;還有一種情況就是閥體內部機械故障或電路板故障,需聯(lián)系廠(chǎng)家進(jìn)行處理。

    溫度電動(dòng)調節閥15.jpg

    4. 2 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析給定值與反饋值不一致

    出現這種情況,首先用萬(wàn)用表去測量給定的電壓值與反饋的電壓值是否相等。如果相等,則需要檢查線(xiàn)路是否松動(dòng)或PLC模塊通道是否損壞。如果線(xiàn)路松動(dòng),固定緊即可恢復正常,如果是模塊通道損壞,就需換個(gè)通道或更換模塊。如果不相等,則可能是執行機構的行程亂,需要將電動(dòng)調節閥閥體進(jìn)行自檢。

    還有一種情況就是,受現場(chǎng)環(huán)境的影響,會(huì )存在干擾問(wèn)題使電動(dòng)調節閥不能按給定值去執行,這就需要用一些抗干擾的手段來(lái)干預,如信號線(xiàn)使用屏蔽線(xiàn)或對變頻器增加抗干擾模塊等來(lái)減少或消除存在的干擾。

    西門(mén)子溫控閥02.jpg

    4. 3 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析電動(dòng)閥實(shí)際行程與說(shuō)明書(shū)不一致在實(shí)際操作中,發(fā)現有的電動(dòng)閥控制效果不明顯,閥門(mén)根據要求開(kāi)到的開(kāi)度后,尤其是將閥門(mén)關(guān)至較小位置后,流量、溫度等數據沒(méi)有明顯變化,失去控制溫度的意義。這種情況一般是:

    1)閥體內部有雜物或內部生銹,致使閥桿無(wú)法順利的打開(kāi)或關(guān)閉,需要將閥體打開(kāi)清除干凈后并進(jìn)行自檢,即可使用;

    2)電動(dòng)閥執行器內部元件老化,達不到開(kāi)關(guān)閥體的扭力,需要更換執行器。

    西門(mén)子溫控閥01.jpg

    5 化工集中供熱電動(dòng)調節閥選型分析結語(yǔ)

    縱觀(guān)口前的供熱行業(yè),電動(dòng)調節閥被廣泛應用在熱力站的一次側調節供熱流量。電動(dòng)調節閥的正常使用,對整個(gè)供熱系統的統籌管理有著(zhù)非常重要的作用,在實(shí)際使用情況中,調節閥的設訓一選型和出現故障后的維護顯得非常重要。

    隨著(zhù)自控技術(shù)智能化程度不斷提高,電動(dòng)調節閥的使用還有很大的應用提升空間,在節能方而還有很大的潛力??傊畱米詣?dòng)控制技術(shù)發(fā)展集中供熱已成為當下節能技術(shù)的主要手段之一。

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