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化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析
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1 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析概述

如何保證熱用戶的流量和溫度是熱網(wǎng)工程設(shè)計(jì)中一個非常關(guān)鍵的問題,除了管網(wǎng)的保溫外,調(diào)節(jié)設(shè)備的合理選擇與安裝就顯得非常重要了。本文將在調(diào)節(jié)閥的選型及選用的基礎(chǔ)上,探討其在熱力站內(nèi)的應(yīng)用和常見故障的分析。電動調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。隨著工業(yè)領(lǐng)域的自動化程度,應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。與傳統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥相比有明顯:電動調(diào)節(jié)閥節(jié)能(只在工作時(shí)才消耗電能),環(huán)保(無碳排放),安裝快捷方便(無需復(fù)雜的氣動管路和氣泵工作站)。閥門按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動力,按其功能和特性分為線性特性,等百分比特性及拋物線特性三種. 

調(diào)節(jié)閥5.jpg

流量調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力和液位。根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號,自動控制閥門的開度,從而達(dá)到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥分電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。調(diào)節(jié)閥通常分為直通單座式調(diào)節(jié)閥和直通雙座式調(diào)節(jié)閥兩種,后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩(wěn)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合。

壓力調(diào)節(jié)閥是由361L系列電子式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單座調(diào)節(jié)閥以及壓力傳感器與顯示器組合電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)有伺系統(tǒng),無須另配伺服放大器,無需4-20mA調(diào)節(jié),只需注明閥后壓力是多少即可運(yùn)行閥門,實(shí)現(xiàn)沒有遠(yuǎn)程信號可運(yùn)行的壓力調(diào)節(jié)閥.自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一種無需外加驅(qū)動能源,依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力為動力源及其介質(zhì)壓力變化,按預(yù)定設(shè)定值,進(jìn)行自動調(diào)節(jié)的節(jié)能型控制裝置。它集檢查、控制、執(zhí)行諸多功能于控制閥,自成一個獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng)。

溫度調(diào)節(jié)閥,自力式電控溫度調(diào)節(jié)閥(適用于較大口徑及導(dǎo)熱油控制),該閥的特點(diǎn)只需普通220V電源,利用被調(diào)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)行自動調(diào)節(jié)和控制,亦可使用在防止對過熱或熱交換場合,該閥結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,選用調(diào)溫范圍廣、響應(yīng)時(shí)間快、密封性能可靠,并可在運(yùn)行中隨意進(jìn)行調(diào)節(jié),因而廣泛應(yīng)用于化工、石油、食品、輕紡、賓館與飯店等部門的熱水供應(yīng)。

電動三通調(diào)節(jié)閥溫控.jpg

2 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析設(shè)置基本情況

為了解決在供熱系統(tǒng)中水力失調(diào)、冷熱不均等問題,提高管理運(yùn)行水平,改善供熱效果,計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用得越來越多,電動調(diào)節(jié)閥作為重要的調(diào)節(jié)手段,在熱力站得到廣泛的應(yīng)用。我分公司口前有258座熱力站,共有450套系統(tǒng),每套系統(tǒng)的一次網(wǎng)回水上會加設(shè)一臺電動調(diào)節(jié)閥來控制流量。

電動調(diào)節(jié)閥015.jpg

電子式電動調(diào)節(jié)閥,電子式電動單座調(diào)節(jié)閥接受統(tǒng)一的4-20mA或1-5V·DC的標(biāo)準(zhǔn)信號,將電流信號轉(zhuǎn)變成相對應(yīng)的直線位移,自動地控制調(diào)節(jié)閥開度,達(dá)到對管道內(nèi)流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。精小型電動調(diào)節(jié)閥廣泛應(yīng)用于控制氣體、液體、蒸汽等介質(zhì),工藝參數(shù)加如壓力、流量、溫度、液位保持在給定值。小型電動調(diào)節(jié)閥有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動作靈敏、閥容量大、流量特性經(jīng)確、拆裝方便等。

由361OL系列型電子式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單座調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成,電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)有伺服系統(tǒng),無須另配伺服放大器,有輸入訊號及電源即可控制運(yùn)轉(zhuǎn),連線簡單。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯是采用頂導(dǎo)向。單座式適用于對外泄漏量要求嚴(yán)格、閥前后壓差低及有一定粘度和含纖維介質(zhì)的場合;

三通調(diào)節(jié)閥12.jpg

3 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析構(gòu)造及工作原理

電動調(diào)節(jié)閥是在自控系統(tǒng)中進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的設(shè)備。一般在熱力站中一次網(wǎng)回水管上加裝,通常作為訓(xùn)一算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)節(jié)流量)。電動調(diào)節(jié)閥是供熱系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)的最主要設(shè)備。調(diào)節(jié)閥作為最終執(zhí)行元件,在控制系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。合理的選型和正確的計(jì)算,是閥門長期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

3. 1 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析基本組成及工作原理

電動調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行器與調(diào)節(jié)閥閥體構(gòu)成(如圖1所示)。上部是執(zhí)行機(jī)構(gòu),也叫電動閥頭,它需要外部一個供電,一般是24 V或220V,通過接收PLC內(nèi)模塊輸出的電流或電壓信號,來驅(qū)動閥體改變閥芯和閥座之間的流通而積大小控制調(diào)節(jié)換熱器一次側(cè)的流量,實(shí)現(xiàn)場PLC控制或遠(yuǎn)程自動控制,進(jìn)而改變提供給熱用戶的供熱量。以等百分比特性為,具有調(diào)節(jié)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)性能好等特點(diǎn)。

西門子調(diào)節(jié)閥.jpg

3. 2 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析電動調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)選型

電動調(diào)節(jié)閥的設(shè)訓(xùn)一選型很重要,直接影響系統(tǒng)調(diào)節(jié)效果的好壞。但在實(shí)際運(yùn)行中,電動調(diào)節(jié)閥常出現(xiàn)運(yùn)行效果不理想,甚至無法進(jìn)行正常調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)閥損壞過快。其原因是多方而的,其中一個重要的原因就是電動調(diào)節(jié)閥的設(shè)訓(xùn)一選型不當(dāng),電動閥的選型是一個復(fù)雜的計(jì)算過程,并且需要反推,驗(yàn)算選型是否合理。

1)首先根據(jù)熱力站供熱負(fù)荷以及一次側(cè)的供回水溫度訓(xùn)一算電動調(diào)節(jié)閥的流量:

其中,G為設(shè)計(jì)流量,m3/h;Tg為供水溫度,0C ; Th為回水溫度,0C;Q為供熱負(fù)荷。

2)再根流量和閥前后壓差確定KV值:

式中:KV—閥門的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(shè)訓(xùn)一院根據(jù)水壓圖和熱力站阻力損失得來,根據(jù)供熱系統(tǒng)的實(shí)際情況確定。

當(dāng)閥門全開時(shí)獲得最大的流通能力,此時(shí)的KV值最大,稱為KVs。KVs值是最大流通能力(定值),由廠家提供閥門的設(shè)備參數(shù)中選取,查看選型樣本中的允許壓差、允許溫度并最后根據(jù)KVs值進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的選型,根據(jù)KVs選擇調(diào)節(jié)閥的口徑。

電動自力式4.jpg

確定調(diào)節(jié)閥型號后,根據(jù)調(diào)節(jié)閥在滿足最大關(guān)閉壓差的情況下,反推驗(yàn)證所選型號是否能滿足工況,來最終確定電動閥的選型。由于熱力站距離熱源的遠(yuǎn)近不同,系統(tǒng)提供的資用壓頭不同、壓力變化范圍大,影響電動調(diào)節(jié)閥正常運(yùn)行,電動調(diào)節(jié)閥屬于儀表閥,其最佳運(yùn)行區(qū)間為開度50%一80%之間。比如近端用戶,資用壓頭過大,流量過高,電動閥已經(jīng)關(guān)閉到非常小的開度二網(wǎng)溫度始終難以調(diào)節(jié)下來,為改善這種情況,常采取措施使調(diào)節(jié)閥盡量工作在相對開度合適的范圍內(nèi),以提高調(diào)節(jié)功能,常用串聯(lián)手動調(diào)節(jié)閥或壓差控制閥。我分公司根據(jù)實(shí)際情況,在工程應(yīng)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之外的閥門來進(jìn)行限制流量,消耗部分壓降,來保證電動調(diào)節(jié)閥的工作壓降范圍,電動調(diào)節(jié)閥在合適的壓差下工作,為電動調(diào)節(jié)閥提供恒定壓差,使其能保持良好工作狀態(tài)。

電動溫控閥.jpg

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析主要技術(shù)參數(shù):

公稱通徑 DN(mm)

25

32

40

50

65

80

100

125

150

200

額定流量系數(shù) 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 拋物線


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(diào)比 R

30


公稱壓力 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、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(zhí)行機(jī)構(gòu):-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



化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析主要技術(shù)參數(shù)

單座式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)
公稱通徑(DN)G3/4"20253240506580100125150200250300
閥座直徑(mm)34567810121520263240506680100125150220

額定流量系數(shù)(KV)
0.080.120.20.320.50.81.223.2581220325080120200280450












121625406310016025040063010001600
公稱壓力Mpa1.6;4.0; 6.4(常溫);-40~+450(中溫);-250~-60(低溫)
行程MM1016254060100
動作速度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
法蘭型式直線直線、等百分比



質(zhì)




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);長頸式(低溫型)
配電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號3616LSA-20361LSB-30361LSB20361LSB-50361LSB-65
電子式電動調(diào)節(jié)閥,電子式電動單座調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)
型號額定輸出力N速度mm/s電源:AC220V 50HZ
輸入信號:DC4-20MA 
         DC1-5V 
輸出開度信號:DC-20MA 
上蓋防護(hù)等級:相當(dāng)IP55 
隔爆標(biāo)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

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析主要零部件

電動調(diào)節(jié)閥21.jpg

主要零件材料及推薦溫度范圍
閥體材質(zhì)公稱壓力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 

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析性能參數(shù)

性能指標(biāo)
項(xiàng)目指標(biāo)值(帶定位器)
基本誤差%±5.0
回差%3.0 
死區(qū)%3.0 


點(diǎn)


%
電開始點(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
公稱通徑DNG3/4"202540506580100125150200250300
閥座直徑mm345678101215202640506580100125150200

允許壓差MPAP<公稱壓力
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<公稱壓力4.0 3.4

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析外形尺寸

電動調(diào)節(jié)閥19.jpg

ZDLP、N型電動常、中溫單、雙座調(diào)節(jié)閥外形尺寸表

公稱通徑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型電動低溫單、雙座調(diào)節(jié)閥外形尺寸表

公稱通徑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 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析常見故障及處理方法

在實(shí)際的運(yùn)行過程中,由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜,電動調(diào)節(jié)閥經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障,下而對常見的故障進(jìn)行分析并進(jìn)行處理。

西門子電動調(diào)節(jié)閥01.jpg

4. 1 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析電動閥無法自檢

電動閥在安裝或站內(nèi)停電并恢復(fù)供電時(shí),電動調(diào)節(jié)閥都會進(jìn)行自檢,來保證其自身正常,達(dá)到運(yùn)行的要求。但有時(shí)會遇到電動閥不進(jìn)行自檢,無法執(zhí)行相應(yīng)的開度要求。這種情況下首先觀察電動閥執(zhí)行器的電源指示燈是否正常,如果指示燈不亮:

1)測量給電動調(diào)節(jié)閥供電的開關(guān)電源的電壓是否正常,如果輸出異?;?yàn)榱悖瑒t需更換開關(guān)電源;

2)檢查PLC及電動調(diào)節(jié)閥閥頭兩側(cè)的電源線,是否有松動,將松動的固定緊即可;

3)如萬用表測得電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)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(zhí)行器的指示燈亮,但不自檢,這種是死機(jī)現(xiàn)象,時(shí)常在臨時(shí)停電后恢復(fù)供電時(shí)出現(xiàn),需在電動閥執(zhí)行器上的電路板找到復(fù)位鍵或按鈕進(jìn)行復(fù)位,重新自檢即能恢復(fù)正常;如果還不能自檢,可在斷電的情況下,用專業(yè)工具手動將電動閥的全行程走一圈,再上電即可恢復(fù)正常;還有一種情況就是閥體內(nèi)部機(jī)械故障或電路板故障,需聯(lián)系廠家進(jìn)行處理。

溫度電動調(diào)節(jié)閥15.jpg

4. 2 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析給定值與反饋值不一致

出現(xiàn)這種情況,首先用萬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,則需要檢查線路是否松動或PLC模塊通道是否損壞。如果線路松動,固定緊即可恢復(fù)正常,如果是模塊通道損壞,就需換個通道或更換模塊。如果不相等,則可能是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程亂,需要將電動調(diào)節(jié)閥閥體進(jìn)行自檢。

還有一種情況就是,受現(xiàn)場環(huán)境的影響,會存在干擾問題使電動調(diào)節(jié)閥不能按給定值去執(zhí)行,這就需要用一些抗干擾的手段來干預(yù),如信號線使用屏蔽線或?qū)ψ冾l器增加抗干擾模塊等來減少或消除存在的干擾。

西門子溫控閥02.jpg

4. 3 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析電動閥實(shí)際行程與說明書不一致在實(shí)際操作中,發(fā)現(xiàn)有的電動閥控制效果不明顯,閥門根據(jù)要求開到的開度后,尤其是將閥門關(guān)至較小位置后,流量、溫度等數(shù)據(jù)沒有明顯變化,失去控制溫度的意義。這種情況一般是:

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

2)電動閥執(zhí)行器內(nèi)部元件老化,達(dá)不到開關(guān)閥體的扭力,需要更換執(zhí)行器。

西門子溫控閥01.jpg

5 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析結(jié)語

縱觀口前的供熱行業(yè),電動調(diào)節(jié)閥被廣泛應(yīng)用在熱力站的一次側(cè)調(diào)節(jié)供熱流量。電動調(diào)節(jié)閥的正常使用,對整個供熱系統(tǒng)的統(tǒng)籌管理有著非常重要的作用,在實(shí)際使用情況中,調(diào)節(jié)閥的設(shè)訓(xùn)一選型和出現(xiàn)故障后的維護(hù)顯得非常重要。

隨著自控技術(shù)智能化程度不斷提高,電動調(diào)節(jié)閥的使用還有很大的應(yīng)用提升空間,在節(jié)能方而還有很大的潛力。總之應(yīng)用自動控制技術(shù)發(fā)展集中供熱已成為當(dāng)下節(jié)能技術(shù)的主要手段之一。