值验算在汽包给水系统调节阀选型中的重要性分析

    调节阀是控制系统中的一个重要装置，正确选择调节阀是保证系统稳定和正常运行的关键。调节阀选型条件通常包括结构、材质、流量特性、口径及最大允许差压值等几个方面。

一、结构形式及材质选择

    调节阀有单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、角形阀、三通调节阀、隔膜调节阀、蝶阀、球阀和偏心旋转阀等产品，用户应根据所调介质的特性和工艺条件选择调节阀结构形式及材质。

二、流量特性选择

    调节阀流量特性是指相对行程与相对流量的关系，通常有直线特性、等百分比特性和快开特性，需根据工艺对象的特点选择。

三、口径计算

    根据工艺过程条件计算出调节阀的流通能力C，然后根据对应结构形式的流通能力C值表选择调节阀口径。

四、最大允许差压值验算

    最大允许差压值验算有两种方式，一是根据所选执行机构的推力看最大允许差压值是否合乎要求。二是根据最大允许差压值选定合适的执行机构。

    人们选择调节阀时，常常只进行前三项工作，而忽略了后一项工作。在大多数流体压力不高的情况下，不作该项验算也不影响调节阀的正常工作。但对一般工业锅炉（蒸汽压力为1.3~3.9MPa或更高）给水调节系统来说，不作验算就可能造成调节阀关闭不到位，从而影响控制系统的投运。由于没有最大允许差压值这个概念，当问题出现时人们往往弄不清楚原因，认为是产品的质量问题，导致故障长期得不到解决。

五、最大允许差压值

    表1中列出工业锅炉常用给水调节阀的最大允许差压值。

                                  表1 几种调节阀最大允许差压值                                  MPa

    附注：1.I-表示AA、BA、CD套筒、阀基组台。
    Ⅱ-表示DC、CC、DD、CD套筒、阀塞组台。
    2.表中KHTS、KHSC为日本山武公司的产品。

    分析表1，可得到以下几个结论：

    A）阀门的最大允许差压值与阀门的结构形式、口径、执行器动力（电动、气动）和执行器的推力有关。
    B）单座调节阀的最大允许差压值低， 通常不能满足工业锅炉给水调节系统的要求。双座调节阀通常可以满足工业锅炉给水调节系统的要求。电动套筒调节阀的两类套筒与阀塞的组合最大允许差压值差别非常大，Ⅱ类套筒与阀塞组合的电动套筒调节阀最大允许差压值很低，甚至低于普通的单座调节阀。I类套筒与阀塞组合的电动套筒调节阀最大允许差压值很高，比对应的双座调节阀还要高，设计选用时要注意。对工业锅炉给水调节系统来说，应尽量选用双座调节阀或I类套筒与阀塞组合的套筒调节阀。
    C）气动调节阀因膜头尺寸限制，最大允许差压值低于同口径的电动调节阀。单就气动调节阀本身来说，随口径的增大，最大允许差压值反向减少。
    D）电动调节阀中，最大允许差压值除取决于阀门的结构形式（单座、双座、套筒I类和套筒Ⅱ类）外，还取决于执行机构的型号和推力。如KHTS型电动单座调节阀的执行机构有国产DKZ、中日合资361 LSA、德国哈特曼·布朗公司RS三种选择，而每个制造厂的执行机构又有多种不同推力的选择。当生产过程最大允许差压值稍低于表1的某一允许值时， 除改选另一种结构形式的阀门外，还有一种选择是尝试选用推力较大的执行机构。
    E）同类结构同一口径的调节阀门，选用推力相同的执行机构，但如果制造厂不同，最大允许差压值也有差别，验算时可查阅有关制造厂的样本。

六、选型失误实例

    1、某炭素厂煅烧窑废热锅炉汽包水位调节回路国电动调节阀关闭不到位而未设自动。该阀是ZAP 6.4 DN 50的电动单座调节阀，电动执行器的推力为2.5kN （对DN 50的电动单座调节阀来说，这是推力较大的一种）。经过现场分析证实，问题出在电动单座调节阀的最大允许差压值达不到使用要求（该现场给水泵出口压力4.0MPa，汽包工作压力2.5MPa）。由调节阀的产品样本可知，对应DN50的电动单座调节阀，执行器可选0.4或2.5kN两档推力，其最大允许差压值分别为0.15MPa和O.94MPa，低于正常工作时的最大差压值（约1.5MPa）。该厂将电动单座调节阀改为电动双座调节阀，其最大允许差压值提高到11.9MPa，这大大高于给水系统可能出现的最大差压，满足了使用工况要求，水位调节回路自动控制正常。这个倒子说明在自动控制回路的调节阀选型时， 必须进行最大允许差压值验算，以保证阀门正常工作。

    2、某厂35t/h工业锅炉的过热蒸汽温度采用手动控制，设计选用ZAP-6.4 DN50的电动单座调节阀，现场运行时阀门关闭不严。原设计图纸中，该调节阀未作任何计算（包括流通能力等）。该电动单座调节阀的推力为6.4kN，最大允许差压值为1.4MPa，低于锅炉正常工作时的最大差压值（给水泵压力6.0MPa，锅炉汽包压力3.9MPa，ΔP≈2.1MPa），由此造成阀门泄漏量大。将原给水球阀配电动角行程执行器，解决了这一问题。此例说明即使是手动调节阀，在设计选型时也应进行最大允许差压值验算。

    3、某煤矿煤矸石发电厂的35t/h锅炉给水系统自动调节阀设计选用ZKZP6.4DN65的电动单座调节阀。锅炉升温期问给水调节阀关闭不严，泄漏量很大，正常运行时稍好。该型号调节阀的最大允许差压值仅为1.83MPa，虽然与正常工作时调节阀的前后差压（约2.1MPa）相差不大，此时稍有泄漏，但在锅炉升温阶段，调节阀的前后差压非常大（因汽包压力为0，故最大差压值可能达到6.0MPa）。所以出现泄漏量大的问题。此倒说明作最大允许差压值验算时，不仅仅要考虑正常工作状态下的最大允许差压值，也要考虑非正常工作状态下的最大允许差压值。

七、结论

    在工业锅炉给水调节系统选择调节阀时，应作最大允许差压值验算。在中高压差条件下选择调节阀，更应对此问题予以足够的重视。

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