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旋轉(zhuǎn)閥在煉油化工中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2022-04-26 點(diǎn)擊率：65

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)閥煉油化工
摘要：本文分析了旋轉(zhuǎn)閥在可調(diào)范圍、嚴(yán)密切斷、流通能力、抗氣蝕、無外泄漏等方面的特點(diǎn)，指出了旋轉(zhuǎn)閥在煉油化工裝置中的應(yīng)用趨勢及其生產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

　　控制閥作為執(zhí)行元件在流程工業(yè)的生產(chǎn)過程中始終扮演著非常重要的角色，控制閥的性能直接影響到工藝過程的產(chǎn)量及不合格率，甚至于正常生產(chǎn)。隨著工藝技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，流程工業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模日益大型化，處理量日益增大，從而使得即使閥門性能提高的百分比很小，也能獲得很大的收益。基于這種情況，流程工業(yè)對于控制閥的要求愈來愈高,加上旋轉(zhuǎn)閥自身的優(yōu)點(diǎn)，這使得旋轉(zhuǎn)閥比傳統(tǒng)的閥門獲得越來越多的應(yīng)用。
1　旋轉(zhuǎn)閥的特點(diǎn)
　　閥通常分為直行程式和旋轉(zhuǎn)式兩大類。直行程閥通過一個(gè)直線運(yùn)動的部件如閘板來允許或切斷物流。直行程式的閥有截止閥、閘閥、隔膜閥等。旋轉(zhuǎn)式的閥通過一個(gè)轉(zhuǎn)動的部件來允許或切斷物流。旋轉(zhuǎn)部件能轉(zhuǎn)動90度的旋轉(zhuǎn)閥叫1/4旋轉(zhuǎn)閥。有時(shí)候1/4旋轉(zhuǎn)閥的分類可以擴(kuò)大到轉(zhuǎn)角小于270度的旋轉(zhuǎn)閥。由定義可以看到，旋轉(zhuǎn)閥是一種通過旋轉(zhuǎn)部件如轉(zhuǎn)動擋板旋轉(zhuǎn)90度使閥從開位變化至關(guān)位的旋轉(zhuǎn)閥。旋轉(zhuǎn)閥一般具有如下的特點(diǎn)。
（1）可調(diào)范圍寬
　　在流程工業(yè)中可調(diào)范圍是最關(guān)鍵的，旋轉(zhuǎn)閥的可調(diào)范圍大約為150:1（VALTEK的球閥的可調(diào)范圍可以達(dá)到300:1，蝶閥和凸輪撓曲閥的可調(diào)范圍為100:1）。對應(yīng)的截止閥的可調(diào)范圍為30:1，也就是說旋轉(zhuǎn)閥可以提供5倍寬的可調(diào)范圍。例如在最大流量是1000升/分，截止型閥能夠有效地將流量減少到30升/分，同時(shí)旋轉(zhuǎn)閥可以將流量調(diào)整到低于10升/分，對關(guān)鍵的閥控制流量越精確在流程中重復(fù)性越好，直接地降低了流程工業(yè)中不合格的產(chǎn)品。
　　偏心旋轉(zhuǎn)閥的兩個(gè)特點(diǎn)提高了它的可調(diào)范圍，第一個(gè)是其孔板式的設(shè)計(jì)，偏心是一個(gè)有效的1/4的園，偏心閥芯是V型的，而傳統(tǒng)的閥芯是園形的，當(dāng)偏心旋轉(zhuǎn)閥是關(guān)的時(shí)候，它的小的V型使得在低流量時(shí)形成非常精確的控制，對大流量，它幾乎將閥門打開到幾乎與管道的直徑相同。第二個(gè)特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)器的行程旋轉(zhuǎn)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有帶一定行程的膜法和氣缸兩種。1”的截止閥的行程大約是3/4”~7/8”而旋轉(zhuǎn)閥的行程超過2”。對任何其它尺寸的閥門。輸入端的行程越大，則在工作端的控制越好。
　　高可調(diào)比的控制閥提供按配方要求的精確的配比，而不論各流路流量的大小，傳統(tǒng)的線性或調(diào)節(jié)閥不再適應(yīng)這樣的任務(wù)，旋轉(zhuǎn)閥可以提高裝置性能同時(shí)降低控制閥在工廠生命運(yùn)行周期中的成本。
可調(diào)范圍寬的旋轉(zhuǎn)閥允許用戶提高嚴(yán)密切斷的標(biāo)準(zhǔn)，從而提高成本/效益指標(biāo)。金屬閥座加上用特殊材料制成的村里能夠延長閥門的使用壽命，提高閥門的性能。簡單的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以使維護(hù)工作量減到最少。降低業(yè)主的生產(chǎn)成本。
（2）嚴(yán)密切斷
　　直行程閥的軸是閥桿進(jìn)出閥體，每個(gè)周期都帶出產(chǎn)品，對于直行程設(shè)計(jì)避免泄漏是困難的，它能將不希望的產(chǎn)品帶入到生產(chǎn)過程系統(tǒng)中，并能產(chǎn)生較大的不能接受的工廠揮發(fā)性的外泄漏。旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)本質(zhì)上不存在這個(gè)問題，因?yàn)檫@種閥采用了低滯后，高推力的氣缸式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可提供比其它形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)更精確更高的穩(wěn)定性，有能夠提供長期嚴(yán)密切斷的金屬閥座。
（3）流通能力大尺寸小
　　直行程閥的流通能力是安裝閥的管道流通能力的分?jǐn)?shù)，提高流通能力的方法是提高直行程閥的尺寸，通常可能比管道還大。旋轉(zhuǎn)閥的容量大約是相同尺寸的直行程閥的2~3倍，旋轉(zhuǎn)閥能夠用于提高摻合量而不改變進(jìn)料管線的大小，可以極大地降低成本，基于這個(gè)原因，部分旋轉(zhuǎn)閥已經(jīng)設(shè)計(jì)成可代替截止閥的法蘭面對法蘭面的連接形式，并配有連接螺栓，這類閥甚至比他們所替代的截止閥還便宜。
（4）抗氣蝕
　　在流程工業(yè)中節(jié)流可引起大量的氣蝕，氣蝕可能損壞管道，產(chǎn)生不可接受的噪音等級，同時(shí)還可對計(jì)量系統(tǒng)產(chǎn)生擾動而引起不清楚或不可靠的讀數(shù)，旋轉(zhuǎn)閥具有堅(jiān)固的設(shè)計(jì)，大大減少了由于水錘現(xiàn)象造成閥門動作失敗，同時(shí)其閥芯可以吸收部分多余的能量，明顯地降低氣蝕及相關(guān)的問題。
（5）無外泄漏
　　標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)閥比標(biāo)準(zhǔn)的截止閥設(shè)計(jì)的外泄漏要好100倍，截止閥的閥桿的運(yùn)動將灰塵拉出將沙子帶入閥從而損壞了石墨填料。在旋轉(zhuǎn)閥中閥桿不作任何進(jìn)出的移動，而作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而不傷害填料，避免了外泄漏。
（6）維護(hù)費(fèi)用與備品備件
　　金屬座旋轉(zhuǎn)閥比截止閥的備品備件要少得多，維護(hù)通常也比較容易。
2 旋轉(zhuǎn)閥的種類
2.1 按照型式分類
旋轉(zhuǎn)閥按照型式分類有三種類型：蝶閥、球閥和柱塞閥。
蝶閥是通過擋板或葉片以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)一定角度來控制流動的方向。擋板或葉片看起來有點(diǎn)象一只蝴蝶。蝶閥可以起切斷或調(diào)節(jié)作用，適用于漿狀或帶有固體懸浮物的流體。
球閥的閥芯是帶圓孔的球形體，當(dāng)閥處于開位時(shí)允許流體流過，將球形體轉(zhuǎn)動90度切斷物流。球閥可以起切斷和調(diào)節(jié)作用，它的壓降小，適用于粘稠和有腐蝕性的流體、漿體低溫流體。球閥還可以用于高溫、高壓流體。
柱塞閥的閥芯是中間帶圓孔的錐形或圓柱形柱塞，當(dāng)柱塞孔和流動方向一致時(shí)流體可以通過，當(dāng)柱塞向任何方向旋轉(zhuǎn)90度時(shí)流路被切斷。柱塞閥通常用于開/關(guān)控制。
2.2 按照操作方式分類
旋轉(zhuǎn)閥按照操作方式分類有如下類型：手動閥、自動閥和調(diào)節(jié)閥。
手動旋轉(zhuǎn)閥用手操作，通過手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)如手桿、齒輪、手輪等來進(jìn)行開關(guān)操作，包括一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)90度的部件。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過操作閥桿和流量控制元件來開閥和關(guān)閥。
自動旋轉(zhuǎn)閥包括一個(gè)自動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，利用外部的能量來自動控制或遙控閥的開關(guān)。下列情況一般應(yīng)選用自動閥：大閥（如大于8”的閥門）、手動操作很困難的閥門，處于有毒的或其它惡劣的環(huán)境中不可能采用手動操作的閥門，為處理緊急情況要求閥必須迅速關(guān)閉的閥門；配合批量配方所有流路的閥門等。自動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型包括液動、氣動和電動等，大部分自動旋轉(zhuǎn)閥可以通過電動和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來操作。
旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥能夠在特定的開度下操作，這類閥包括一個(gè)可以根據(jù)電信號大小產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)角的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。蝶閥常用于低壓大口徑、對泄漏量要求不太嚴(yán)格的控制中。
旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥是一種控制閥，控制閥還包括一些直行程閥如截止閥、閘閥、隔膜閥。自動旋轉(zhuǎn)切斷閥不是控制閥，因?yàn)樗荒芟薅ㄔ陂_和關(guān)位。
3 旋轉(zhuǎn)閥的應(yīng)用趨勢
(1)自動閥代替手動閥已成為工業(yè)應(yīng)用的趨勢
　　隨著世界范圍內(nèi)流程工業(yè)自動化程度的提高，對自動和調(diào)節(jié)型旋轉(zhuǎn)閥的需求不斷增加，同時(shí)手動閥需求減少。這使今后閥門應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)應(yīng)在于閥的執(zhí)行器和定位器上，以使閥門能夠連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)、plc、DCS系統(tǒng)。如采用數(shù)字定位器通過提高控制閥的精度來提高閥門的控制性能，成功的應(yīng)用有如果將ND800數(shù)字定位器用于旋轉(zhuǎn)控制閥，就能夠使工藝參數(shù)的可變范圍提高50%，再通過與控制閥的特性閥門定位器的電子特性的匹配來進(jìn)一步提高控制的性能。典型應(yīng)用有采用HART網(wǎng)的Field Browser軟件。
　　與切斷閥相比，控制閥更適用于連續(xù)生產(chǎn)過程。通過調(diào)節(jié)功能，控制閥能夠根據(jù)輸入?yún)?shù)來改變流量的大小以保持設(shè)定值不變。在許多情況下，切斷閥和控制閥二者均需要，如在煉油廠中，1/4旋轉(zhuǎn)切斷閥被用作安全切斷閥。一個(gè)控制閥通常與兩個(gè)切斷閥一起使用，當(dāng)拆卸控制閥時(shí)起到隔離和切斷物流的作用。
　　電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將會逐步取代氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)殡妱訄?zhí)行機(jī)構(gòu)不需要安裝和維護(hù)供管線和壓縮機(jī)，可以和定位器聯(lián)系更緊密，而且可以避免將電信號轉(zhuǎn)換為氣信號。
　　旋轉(zhuǎn)閥的其它發(fā)展方向是通過改進(jìn)閥座的設(shè)計(jì)及閥座的材質(zhì)來提高閥的性能，減少閥的外泄漏等。具有控制和定位作用的智能閥門，會隨著制造商降低成本和生產(chǎn)企業(yè)提高生產(chǎn)效率的需求使得市場變得越來越廣泛。
(2)代替直行程閥門的趨勢
　　因?yàn)樾D(zhuǎn)閥在許多情況下可以替代直行程閥門（如閘閥），與直行程閥門（如閘閥）相比，旋轉(zhuǎn)閥具有許多優(yōu)越性（見本文第1部分）。特別是隨著凈化空氣行動（CAA）修正案的實(shí)施，防止閥門外泄漏變得越來越重要。1990年提出的CAA修正案包括了189種揮發(fā)性有毒空氣污染源（VHAPs），其中有150種是揮發(fā)性的有機(jī)化合物（VOCs）。1997年4月通過的最新的CAA修正案，除了包括前版修正案中的泄露檢測及修復(fù)（LDAR）方案外，還包括質(zhì)量改進(jìn)方案。

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