發(fā)布時(shí)間:2019-09-05 瀏覽量:1493
目前,國(guó)內(nèi)許多化工生產(chǎn)過(guò)程中,產(chǎn)出氯化氫、氫氣等物質(zhì),這些都是易燃易爆、有毒有害的物質(zhì),一旦發(fā)生泄漏或遇明火均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。這就要求工藝管道上所使用的調(diào)節(jié)閥具有響應(yīng)速度快、基本誤差小的特點(diǎn),并且在發(fā)生危險(xiǎn)的情況下,以聯(lián)鎖的方式通過(guò)附加的電磁閥切斷調(diào)節(jié)閥氣源,迅速完成調(diào)節(jié)閥的啟閉動(dòng)作。為保證安全生產(chǎn),保護(hù)企業(yè)財(cái)產(chǎn),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,在重要的工藝管道上,選用品質(zhì)好的調(diào)節(jié)閥控制工藝介質(zhì)流量、溫度、壓力和液位等參數(shù)。此調(diào)節(jié)閥集成偏心旋轉(zhuǎn)閥、先導(dǎo)式二位三通電磁閥、智能控制定位器。
1 偏心旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的原理和特點(diǎn)
偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥的工作原理就是閥座上坐落有一個(gè)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)的扇形球閥,利用偏心球冠與閥座的相對(duì)位置來(lái)控制工藝管道中的介質(zhì)。當(dāng)打開(kāi)時(shí),偏心球冠相對(duì)于閥座轉(zhuǎn)過(guò)一定角度,球芯脫離閥座,工藝介質(zhì)通過(guò)偏心球冠與閥座之間的空隙,空隙的大小由調(diào)節(jié)閥氣缸的氣源信號(hào)來(lái)控制;同理當(dāng)關(guān)閉時(shí),氣缸內(nèi)的氣源信號(hào)使偏心球冠逐步靠近閥座,直至使偏心球冠對(duì)閥座相切產(chǎn)生一定壓緊力而關(guān)緊調(diào)節(jié)閥。
偏心旋轉(zhuǎn)閥的特點(diǎn)如下。
(1)球面壓緊閥座 , 容易把結(jié)晶結(jié)巴物破壞,適用于易結(jié)晶、結(jié)巴等存在介質(zhì)的場(chǎng)合中。
(2)流路簡(jiǎn)單,kV值大,自潔性能好。
(3)體積小,重量輕。
該調(diào)節(jié)閥采用SVI-Ⅱ單作用智能定位器,它的電/氣轉(zhuǎn)換器將接收的4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為20~100 kPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)p去推動(dòng)閥門(mén),閥門(mén)的位移負(fù)反饋到定位器(輸入端),和輸入信號(hào)進(jìn)行比較調(diào)節(jié),使調(diào)節(jié)閥能按輸入信號(hào)精確的確定開(kāi)度[ 2] 。閥門(mén)定位器原理如(圖1)所示。
2 先導(dǎo)式電磁閥特點(diǎn)
先導(dǎo)式二位三通電磁閥主要由導(dǎo)閥和主閥組成,其特點(diǎn)是大通徑,大流量,能用于控制大型機(jī)構(gòu),快速關(guān)閉大型控制閥,彈性體閥座,密閉性好。功率消耗低、通徑較大,而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方向任意,但只能用于電磁閥兩端有一定壓差的場(chǎng)合。通電時(shí),電磁力把先導(dǎo)孔打開(kāi),上腔室壓力迅速下降,在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差,流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng),閥門(mén)打開(kāi);斷電時(shí),彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉,入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差,流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng),關(guān)閉閥門(mén)。
特點(diǎn):流體壓力范圍上限較高,可任意安裝(需定制)但必須滿足流體壓差條件(圖2)。
3 調(diào)節(jié)閥改造前
改造前,35-35121調(diào)節(jié)閥的控制回路如下:控制調(diào)節(jié)閥動(dòng)作的氣源經(jīng)過(guò)過(guò)濾減壓閥給定位器供氣,氣源壓力設(shè)定在0.3MPa,定位器為單輸出、正作用的定位器,當(dāng)定位器的輸入信號(hào)增加時(shí),輸出氣源壓力增加,再經(jīng)過(guò)電磁閥后進(jìn)入偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥的右氣缸,右氣缸的壓力增加推動(dòng)活塞向左移動(dòng)使閥門(mén)開(kāi)度增大。相反地,當(dāng)定位器輸入電流信號(hào)減小時(shí),輸出的氣源壓力減小,經(jīng)電磁閥后進(jìn)入偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥右氣缸的壓力亦減小,彈簧作用下,活塞向右移動(dòng)使閥門(mén)開(kāi)度變小。調(diào)節(jié)閥氣源通路如(圖3)所示。
在這種情況下,此偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥在運(yùn)行過(guò)程中暴露了一些缺點(diǎn),主要體現(xiàn)以下幾點(diǎn)。
缺點(diǎn)一:閥響應(yīng)速度慢,特別是調(diào)節(jié)開(kāi)度從大到小時(shí)表現(xiàn)最為明顯。例如:當(dāng)正作用閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)時(shí),給一個(gè)全關(guān)信號(hào),閥門(mén)關(guān)至40%~30%的開(kāi)度后,約30s才繼續(xù)緩慢關(guān)至10%~0。
缺點(diǎn)二:誤差較大。當(dāng)閥門(mén)處于全關(guān)狀態(tài)時(shí),輸入信號(hào)為20mA信號(hào),閥門(mén)理論開(kāi)度為100%,而實(shí)際開(kāi)度只有68%。
缺點(diǎn)三:閥門(mén)內(nèi)漏嚴(yán)重。這對(duì)存在易燃易爆、有毒有害的氫氣、
氯化氫等介質(zhì),生產(chǎn)工藝復(fù)雜的化工行業(yè)中,要求閥門(mén)動(dòng)作靈敏、控制準(zhǔn)確的特性相背離,從而給化工裝置的安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。
4 原因分析
該閥門(mén)的氣缸,一側(cè)采用單輸出閥門(mén)定位器驅(qū)動(dòng),另一側(cè)靠彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡。閥門(mén)定位器輸出的氣壓信號(hào)需經(jīng)過(guò)電磁閥,才能作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。調(diào)節(jié)閥、定位器均為正作用。由于先導(dǎo)式電磁閥只能用于電磁閥兩端有一定壓差的場(chǎng)合,見(jiàn)(圖2),在調(diào)節(jié)閥從大開(kāi)度到小開(kāi)度過(guò)程中,根據(jù)定位器計(jì)算結(jié)果,定位器到氣缸的壓力變小,即P口壓力變小,先導(dǎo)控制口8壓力相應(yīng)變小,則活塞向上的受力減小,在彈簧作用下,活塞向下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)電磁閥閥芯向下,A口、P口開(kāi)度變小,氣體流動(dòng)變慢,隨著壓力下降,電磁閥閥芯不斷向下,通氣速度不斷下降,這樣,就需要長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)節(jié)才到達(dá)定位器設(shè)定的壓力。所以,當(dāng)開(kāi)度關(guān)至40%~30%的開(kāi)度后,排氣困難,需要約30s才繼續(xù)排氣使閥門(mén)緩慢關(guān)至10%~0。
當(dāng)閥門(mén)在從小開(kāi)度到大開(kāi)度過(guò)程中,根據(jù)定位器計(jì)算結(jié)果,氣信號(hào)經(jīng)過(guò)電磁閥被削弱,氣體被迫縮徑后徑,擾亂了定位器的固有計(jì)算方式,造成閥門(mén)動(dòng)作誤差大。當(dāng)輸入信號(hào)為4mA時(shí),閥門(mén)實(shí)際不能全關(guān),導(dǎo)致工藝管道仍有物料經(jīng)過(guò),所以內(nèi)漏嚴(yán)重。
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5 調(diào)節(jié)閥優(yōu)化方案
由于閥門(mén)的動(dòng)作由定位器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,在改進(jìn)過(guò)程中,縮短定位器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的距離,將定位器改裝在先導(dǎo)式電磁閥之后。此時(shí)電磁閥的驅(qū)動(dòng)氣由氣源直接供給,壓力不再受定位器的影響。正常情況下,電磁閥得電,處于打開(kāi)狀態(tài),給定位器4~20mA的信號(hào)時(shí),定位器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為氣壓信號(hào)直接作用在偏心旋轉(zhuǎn)閥,此時(shí)氣體不需要再經(jīng)過(guò)電磁閥,即不需要經(jīng)過(guò)電磁閥閥芯快速的進(jìn)入氣缸,推動(dòng)活塞帶動(dòng)連接桿,驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)。位移負(fù)反饋至定位器,精確計(jì)算,和輸入信號(hào)進(jìn)行比較調(diào)節(jié),使調(diào)節(jié)閥能按輸入信號(hào)精確地確定開(kāi)度。
當(dāng)工藝發(fā)生異常情況時(shí),聯(lián)鎖回路中的流量/溫度/壓力變送器測(cè)量值超過(guò)正常值范圍時(shí),電磁閥失電,立刻關(guān)閉,通過(guò)定位器立刻關(guān)閉調(diào)節(jié)閥,達(dá)到了連鎖控制要求,保障了安全生產(chǎn)。調(diào)節(jié)閥優(yōu)化方案圖如(圖4)所示。
該調(diào)節(jié)閥優(yōu)化后,調(diào)節(jié)閥的行程時(shí)間(全開(kāi)行程時(shí)間和全關(guān)行程時(shí)間)、基本誤差、回差、連鎖開(kāi)關(guān)時(shí)間。改進(jìn)前后指標(biāo)如(表1)所示。
運(yùn)行結(jié)果表明,偏心旋轉(zhuǎn)閥的性能與原先相比具有精度高,響應(yīng)速度快,而且輸出功率更大,維護(hù)也更方便,在供氣壓力相同時(shí),驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的氣壓更大,氣量更多。優(yōu)化后,閥門(mén)不能全關(guān)的現(xiàn)象得到解決。由于定位器輸出力的增加,閥門(mén)內(nèi)漏情況明顯好轉(zhuǎn)。
6 結(jié)論
經(jīng)過(guò)改進(jìn)的偏心旋轉(zhuǎn)閥,控制精度高,響應(yīng)速度快,聯(lián)鎖動(dòng)作快,大大減少了維護(hù)工作量,更符合化工生產(chǎn)的對(duì)閥門(mén)控制品質(zhì)的要求,值得推廣。
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