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在選擇合適的閥門時應考慮的4個因素

來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2019-10-15 09:30:02

      考慮多種因素以使閥門與應用相匹配,閥門具有與液體和氣體有關的各種功能-打開或關閉流量,控制流量,防止倒流或倒流以及調節和釋放壓力。根據關閉構件的作用,閥門分為兩種一般的分類-線性(例如閘閥)或旋轉(例如球閥)。它們也按其閉合件的形狀進行分類(例如,澆口,球形,蝶形,球形,塞形和隔膜形)。選擇主要取決于應用以及壓力和溫度條件。此外,某些服務(例如處理易燃材料的服務)可能要求閥門具有防火安全性或批準用于消防用途。一些閥門是手動驅動的。閥門位于機械組件中的遠程位置,需要頻繁操作或必須自動響應設備需求(例如,防止渦輪壓縮機喘振),或控制系統需求(例如,調節流量),使用電動執行機構。下面為您介紹在選擇合適的閥門時應考慮的4個因素。
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1.閥門組件
      閥體容納閥的所有內部工作部件,并包括用于將閥門連接到管道系統的法蘭或其他硬件。在閥體內,關閉元件移動以調節流體通過閥門的通道。為了切斷流體,該元件要關閉,以便其配合表面壓在閥座上,該閥座提供能夠密封流體的表面。閥座通常安裝在閥體上。大多數閥在柔軟的彈性閥座上有一個金屬密封元件密封。金屬閥座可能需要多達50%的閥座材料。閉合元件從完全打開位置移動到完全關閉位置的距離稱為其行程。
      可移動的閥桿將閥門的執行機構連接到關閉元件。閥桿可能穿過閥蓋,閥蓋為閥體提供防漏入口。但是,許多閥門(例如旋塞閥和某些球閥設計)沒有閥蓋。閥蓋通常是半永久性地擰入閥體內或用螺栓固定在閥體上(對于高性能閥而言更佳);特殊閥具有其他閥蓋設計。檢修閥門的內部零件(例如,進行維護)通常需要取下閥蓋。填料函(閥桿和閥蓋之間的閥的內部區域)包含用于密封閥桿的填料,以防止泄漏到閥的外部;閥帽上的填料螺母通常會使填料保持在原位。
      在許多閥門中,閥帽有一個后座來密封閥桿,以避免在閥門完全打開時泄漏到填料中。閥桿上的襯套提供了配合表面。如果填料開始泄漏,則后座很有用,也可以防止閥桿從閥中彈出。被處理的特定流體會影響閥門的運行。例如,必要的操作扭矩將取決于流體的潤滑性;例如,氣體通常不提供任何潤滑,而液體則可以。攜帶固體的液體會堵塞閥桿和其他組件之間的間隙。隨著時間的流逝,流體還會腐蝕內部零件,從而大大增加了所需的扭矩-高達新扭矩的兩倍或更多。為了防火,某些閥門可能需要輔助金屬對金屬閥座。在某些情況下,另一個重要的考慮因素是故障安全操作。這通常需要更大尺寸的執行機構。
2.執行機構問題
      閥門執行機構的動力源應能夠足夠超過所需的扭矩。在節流的情況下,確定必要的扭矩可能需要詳細的分析。最壞的情況是提供分離扭矩(通常是最大值)。閥門操作扭矩隨關閉部件位置而變化。作為粗略的指示,在分離時需要峰值轉矩,在半開位置時降低到分離時的約30%,在閉合時增加到分離時的約90%。
      通常使用分離扭矩加上適當的余量來選擇執行機構以進行開/關服務。對于需要節流的直角回轉閥,由于需要額外的扭矩來平衡流動流體的動量,因此扭矩的計算通常更為復雜。不平衡的力會產生“流體動力轉矩”。為了平穩運行,執行機構轉矩輸出應大大超過工作轉矩。在環境溫度下,扭矩要求通常最低。高溫和低溫需要更大的操作扭矩。高于140°C的流體溫度可能需要特殊的操作和安裝組件,通常是閥桿延伸。即使在環境條件下,位于戶外的執行機構也可能需要特殊考慮。
      經常選擇電動執行機構進行閥門操作。不管是電磁控制還是電動控制,它們通常都(相對)大而笨重,但總安裝成本最低,因為通常容易獲得電力并且接線和控制儀器相對簡單。電磁閥操作通常限于較小的線。電動執行機構往往體積大且速度慢,尤其是在使用大齒輪減速來增加扭矩的情況下,但其扭矩輸出在整個行程中都是恒定的,其響應或多或少是線性的。關鍵系統應具有緊急電源,因為可能會發生斷電或電源系統故障。
      氣動執行機構可處理各種閥門應用,非常適合需要頻繁操作和快速響應時間的服務。根據所選擇的系統,這些氣動設備通常在2-10 bar的范圍內運行,最常見的是4-6 bar。壓縮空氣供應應該是專用的,并且最好從儀表空氣(稱為IA)壓縮機套件中供應,以確保空氣清潔干燥。執行機構有兩種類型:活塞和隔膜。活塞執行機構通常用于開關操作。活塞沖程可能很長,使其適合于大型閥門。膜片執行機構適用于調節服務,但其短行程通常會限制可使用其的閥門的尺寸。故障安全操作通常取決于內部彈簧或輔助儲能罐,以提供必要的動力以循環到打開或關閉位置。內部彈簧可能導致組件彎曲,這對于某些安裝可能是一個問題。儲油罐通常安裝在外部,通常安裝在附近的墻壁或立柱上。氣動執行機構尺寸較大(相對),并且經常需要頻繁維護,因為隨著時間的流逝(特別是對于活塞類型),空氣泄漏會延長響應時間。通常,最大閥壓差受到限制。氣動執行機構尺寸較大(相對),并且經常需要頻繁維護,因為隨著時間的流逝(特別是對于活塞類型),空氣泄漏會延長響應時間。通常,最大閥壓差受到限制。氣動執行機構尺寸較大(相對),并且經常需要頻繁維護,因為隨著時間的流逝(特別是對于活塞類型),空氣泄漏會延長響應時間。通常,最大閥壓差受到限制。
      液壓執行機構較不常見,但對于某些特殊的閥門是首選。這些設備使用液壓油(液壓油)產生扭矩并依靠特殊的液壓泵(通常為容積泵,最常見的是齒輪泵)。它們可以提供快速促動;它們也適用于調制服務。液壓執行機構可以處理具有高壓差的大型閥門,并且可以承受頻繁的循環。除非有緊急電源可用,否則它們通常沒有故障安全模式。行程可在使用中輕松調節。
3.消防閥
      根據其服務的性質,某些閥門需要指定“防火”。基本上,這意味著閥門不應在大火中融化或在大火后泄漏,而閥座應充分關閉。最經常使用的標準是API-607(“軟座直角回轉閥的耐火測試”)。閥門制造商通常會為其產品提供評級。通常必須對消防安全閥進行測試,以證明其具有必要的性能,例如“最小內部泄漏”,“最小外部泄漏”和“持續可操作性”。
閥門在暴露于高溫(火災等)之前和之后均應提供可以接受的閥座,而不取決于彈簧加載或其他裝置或關鍵密封件所產生的附加壓力。閥體的設計應通過使用耐火的閥桿密封件并避免使用大的帶墊片的閥體接頭來最大程度地減少外部泄漏。盡管有火災損壞,該閥仍應可操作;機體和執行機構應承受高溫的傷害。
4.閥門額定值
      許多名稱用于指示閥門的壓力額定值。這些表示閥在一定溫度范圍內承受壓力的能力。已建立標準壓力額定值,高溫需要降低閥門壓力。同樣,高壓要求降低溫度。大多數金屬閥門的溫度限制通常取決于閥座和內部裝飾材料的性能。通常,很少會根據通過閥門的壓降來選擇用于公用事業(例如,在機械包裝中)的閥門,而是根據其適用性來選擇閥門。通常不需要進行計算,因為每種類型的閥的既定等效管長足以確定通過閥的近似壓降。
      在某些情況下,例如必須將壓降保持在最低水平,必須精確確定通過閥門的壓降。這通常使用閥流量的標準量度(即系數“ Cv”)完成,該系數表示將在一定壓力降下通過處于全開位置的閥的流量。閥門制造商通常通過實際流量測試確定該系數。
進行選擇
      選擇閥門時首先要考慮的因素是溫度和壓力。閥體,閥內件和操作部件應能夠承受持續正常和瞬態操作條件下預期的最高溫度。閥門應達到預期的最高瞬態壓力。然后,考慮必要的關閉程度。對于公用事業應用(例如,機械設備的冷卻水),應允許一些輕微的(內部)泄漏;完全消除這種泄漏是非常昂貴的。氣密閥是在測試過程中沒有通過閥的彈性閥座出現可見泄漏的閥。耐腐蝕性也很重要,通常受流體的性質,濃度和溫度影響。
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