電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析

電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析

隨著科技的不斷進(jìn)步，電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。為了更好地了解和掌握電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特征，本文將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。在日常工作中，蒸汽工程師發(fā)現(xiàn)一些用戶對(duì)蒸汽系統(tǒng)的閥門選用有一些迷茫和存在一定的誤區(qū)，對(duì)于如何正確選擇蒸汽系統(tǒng)閥門必須明確標(biāo)準(zhǔn)。用戶需要對(duì)蒸汽閥門明確定位，首先用戶需要明確整個(gè)蒸汽系統(tǒng)的定位。比如閥門品質(zhì)好的高性價(jià)比閥門還是一定要子或必須要進(jìn)口的；用戶自己是否具備一定維保能力還是需要那種依賴供應(yīng)商的服務(wù)；用戶蒸汽系統(tǒng)的重要性比如連續(xù)生產(chǎn)的或可以間歇停機(jī)的；對(duì)能耗指標(biāo)和操作管理是否嚴(yán)格；對(duì)應(yīng)急服務(wù)是否要要求的等等。

除非客戶預(yù)算特別充足或有特別使用習(xí)慣和標(biāo)準(zhǔn)，一般不建議使用進(jìn)口蒸汽閥門，一個(gè)原因是蒸汽鍋爐的選型運(yùn)行、蒸汽管道的選型和安裝、配套換熱設(shè)備及工廠的管理水平必須狀態(tài)配套。否則就會(huì)出現(xiàn)花了進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格，得到鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的效果。二是維修麻煩，零配件周期長(zhǎng)。也不建議從籍閥門經(jīng)銷商那里購(gòu)買，不論進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)的閥門，一半是偽劣。閥門造假是從樣本手冊(cè)、商標(biāo)到產(chǎn)品和文件，沒有專業(yè)知識(shí)或使用經(jīng)驗(yàn)很難判斷。

一、電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析工作原理

 壓力變送器根據(jù)測(cè)定的壓力反饋4-20mA.DC電流信號(hào)，在控制臺(tái)中與設(shè)定值比較，當(dāng)兩者之差達(dá)到一定數(shù)值后，控制臺(tái)向電動(dòng)控制閥發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)。而電動(dòng)控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按此信號(hào)，使閥桿帶動(dòng)閥芯產(chǎn)生位移，改變通過控制閥的流量，直到測(cè)試點(diǎn)壓力達(dá)到要求.從而達(dá)到自動(dòng)控制壓力的目的。電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥是一種由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閥門，通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力來控制流量和溫度等參數(shù)。

電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析其工作原理如下：

1. 當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，蒸汽壓力的作用力與閥桿的重量相平衡，閥門保持關(guān)閉狀態(tài)。
2. 當(dāng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器接收到控制信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使閥門開啟。此時(shí)，蒸汽通過閥門進(jìn)入系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加熱或調(diào)節(jié)溫度等操作。
3. 隨著蒸汽的進(jìn)入，系統(tǒng)內(nèi)的壓力逐漸升高。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力大于預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)，壓力傳感器會(huì)接收到信號(hào)并反饋給電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。
4. 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器接收到反饋信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥門逐漸關(guān)閉。隨著閥門的關(guān)閉，蒸汽流量逐漸減小，系統(tǒng)內(nèi)的壓力逐漸降低。
5. 當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力降至預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)，壓力傳感器再次接收到信號(hào)并反饋給電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥門再次開啟，從而保持系統(tǒng)內(nèi)的壓力穩(wěn)定。

通過以上工作原理的介紹，我們可以看出電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥具有自動(dòng)化、高精度、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽流量和壓力的調(diào)節(jié)。

二、電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析結(jié)構(gòu)特征

電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)主要包括閥體、閥桿、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、壓力傳感器等部分組成。以下是各部分的詳細(xì)介紹：

1. 閥體：閥體是電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的主要部件之一，通常采用鑄鐵或鑄鋼等材料制成。其形狀和尺寸根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和規(guī)格而有所不同。閥體內(nèi)部通常設(shè)計(jì)有蒸汽通道和閥座等結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)蒸汽的流通和控制。
2. 閥桿：閥桿是連接閥體和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的部件，通常采用不銹鋼或合金鋼等材料制成。其長(zhǎng)度和直徑根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和規(guī)格而有所不同。閥桿的一端與閥體連接，另一端與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器連接，用于傳遞蒸汽壓力和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力。
3. 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器：電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器是電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的核心部件之一，通常采用電機(jī)、減速器和力矩限制器等組成。其作用是根據(jù)控制信號(hào)的要求驅(qū)動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽流量和壓力的控制。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的輸出功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等參數(shù)需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和規(guī)格進(jìn)行選擇和調(diào)整。
4. 壓力傳感器：壓力傳感器是電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的重要部件之一，通常采用應(yīng)變片或壓阻等傳感器元件制成。其作用是檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽壓力，并將信號(hào)反饋給電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽流量和壓力的自動(dòng)控制。壓力傳感器的精度和穩(wěn)定性對(duì)電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的性能和使用壽命具有重要影響。除了以上主要部件外，電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥還包括一些輔助部件，如密封件、軸承、潤(rùn)滑系統(tǒng)等。這些部件的作用是保證電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的正常運(yùn)行和使用壽命。

三、電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析應(yīng)用場(chǎng)合

電動(dòng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如：

1. 供熱系統(tǒng)：用于控制供熱系統(tǒng)的蒸汽流量和溫度，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和提高能源利用效率。

2. 食品工業(yè)：用于控制食品加工過程中的蒸汽壓力和溫度，保證食品質(zhì)量和安全。

3. 化工行業(yè)：用于控制化學(xué)反應(yīng)過程中的蒸汽流量和溫度，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的精確控制和優(yōu)化。

Y945H電動(dòng)蒸汽減壓閥主要由電動(dòng)執(zhí)行器和閥體、閥座、閥瓣等零件組成，閥體結(jié)構(gòu)形式采用雙閥座、雙錐體閥瓣的結(jié)，采用壓力平衡式閥瓣，通過閥瓣升降調(diào)節(jié)壓力，配用DKZ或381L直行程電動(dòng)執(zhí)行器，輸入輸出4-20mA信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制。本系列產(chǎn)品的減壓比用到0.6較為合適。 Y945H電動(dòng)蒸汽減壓閥主要用于蒸汽管路調(diào)節(jié)壓力。廣泛應(yīng)用在熱電聯(lián)產(chǎn)、輕紡、印染、石化、制糖等行業(yè)。

電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析部件描述

序號(hào)           部件                                 功能
1            排空氣閥             在起機(jī)時(shí)排除汽水分離器中的空氣
2          汽水分離器            保護(hù)系統(tǒng)不受濕蒸汽影響
3              切斷閥              切斷減壓閥的蒸汽供應(yīng)
5              過濾器              保護(hù)減壓閥不受管道雜質(zhì)損壞
6              壓力表              監(jiān)測(cè)上游供給蒸汽壓力
8           電動(dòng)執(zhí)行器           驅(qū)動(dòng)控制閥
9           智能控制器           調(diào)節(jié)控制閥的開度
10            控制閥              根據(jù)下游壓力調(diào)節(jié)蒸汽流量
11            安全閥              保護(hù)下游設(shè)備，避免超壓
12            壓力表              監(jiān)測(cè)下游設(shè)定壓力
13         壓力感應(yīng)器           將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)至控制器
14            切斷閥              維修時(shí)切斷排空氣閥與管道的連接
15            切斷閥              在無負(fù)荷時(shí)設(shè)定減壓后的壓力
16 - 20 汽水分離器疏水閥組

■ 電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析主要技術(shù)參數(shù)

■ Y945H電動(dòng)蒸汽減壓閥 流量系數(shù)

■ Y945H電動(dòng)蒸汽減壓閥 主要零件材料

■ Y945H電動(dòng)蒸汽減壓閥 外形尺寸

外形尺寸(PN1.6-4.0)

電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析外形尺寸(PN6.4-16.0)

注：表中尺寸為不帶標(biāo)準(zhǔn)附件數(shù)據(jù)。另由于產(chǎn)品改進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新參數(shù)可能有一定變化，請(qǐng)咨詢公司技術(shù)部門索取新數(shù)據(jù)。

用戶需要了解蒸汽系統(tǒng)的壓力等級(jí)，溫度要求，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一般工業(yè)蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力起步為16公斤，國(guó)內(nèi)一般輕工行業(yè)蒸汽管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是德標(biāo)即PN標(biāo)準(zhǔn)，一些石化行業(yè)或美國(guó)標(biāo)企業(yè)會(huì)采用美標(biāo)（又叫ASMI），這兩種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和要求有很大不同，美標(biāo)的閥門很難安裝在德標(biāo)管道，反過來亦是如此。同樣PN40的蒸汽閥門安裝在PN16的蒸汽管道上也需要調(diào)整和確認(rèn)。

蒸汽閥門是一個(gè)大概念，很少有廠家生產(chǎn)全部蒸汽閥門，比如有生產(chǎn)疏水閥的廠家，有專業(yè)生產(chǎn)蒸汽安全閥的廠商；有專門生產(chǎn)蒸汽波紋管截止閥的，也有擅長(zhǎng)生產(chǎn)溫度壓力調(diào)節(jié)閥的。與歐美很多蒸汽閥門企業(yè)一樣，國(guó)內(nèi)蒸汽閥門廠商如一樣有配套能力，能購(gòu)買到自己不擅長(zhǎng)的性價(jià)比高的蒸汽閥門。

蒸汽閥門在國(guó)內(nèi)歸屬壓力管道元件，無論閥門生產(chǎn)必須具備，閥門安裝要求有壓力管道安裝資質(zhì)。一些特殊閥門比如安全閥還需要特種設(shè)備。蒸汽閥門很多是需要嚴(yán)格選型的，比如蒸汽減壓閥或調(diào)節(jié)閥，必須依據(jù)流量、壓差、負(fù)載變化等進(jìn)行一對(duì)一選型，只簡(jiǎn)單按照蒸汽管道口徑來選型的蒸汽閥門，很多時(shí)候會(huì)帶來使用問題。如果蒸汽品質(zhì)很好可以選先導(dǎo)隔膜式，如果蒸汽質(zhì)量一般，選彈簧膜頭式減壓閥會(huì)更適合。

高參數(shù)減壓閥在使用過程中，大開度時(shí)壓差小，隨著開度減小，壓差會(huì)愈來愈大。本文所設(shè)計(jì)的組合式套筒在大開度時(shí)，流體經(jīng)過的套筒級(jí)數(shù)少，此時(shí)對(duì)應(yīng)壓差也小，隨著開度減小，流體經(jīng)過的套筒隨之增多，可以很好地滿足大開度壓差小，小開度壓差大的要求。
閥門的組合式節(jié)流結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用高精密度配合解決多級(jí)籠罩的層面隔離，各個(gè)層面之間形成了不同折彎的節(jié)流通道，可以增大流阻，有助于消耗動(dòng)能。通過軸向閥瓣升降、徑向多級(jí)折彎流道，實(shí)現(xiàn)減壓過程的平穩(wěn)可調(diào)。

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷發(fā)展，蒸汽參數(shù)愈來愈高，如何滿足高參數(shù)蒸汽減壓已成為研究者的關(guān)注重點(diǎn)。減壓閥作為流體控制設(shè)備在石油、化工、電力、軍事等行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。減壓閥依據(jù)控制單元反饋的信號(hào)，通過電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)、電-液聯(lián)動(dòng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥門的開度，改變其節(jié)流面積，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的控制，滿足用戶的不同需要。設(shè)計(jì)閥門時(shí)應(yīng)考慮到，蒸汽控制閥在使用過程中，大開度時(shí)壓差小，隨著開度的減小，壓差愈來愈大；對(duì)于高溫、高壓工況，中腔密封要求較高；套筒與閥瓣間隙應(yīng)設(shè)計(jì)合理。

2 電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析結(jié)構(gòu)特性
2.1 低參數(shù)減壓閥
對(duì)于低參數(shù)減壓閥（一般指蒸汽工作壓力≤5.4MPa，工作溫度≤510℃），其蒸汽壓力不高，減壓幅度小，所以一般采用如圖1所示的減壓結(jié)構(gòu)型式。低參數(shù)減壓閥由閥體、閥座、密封墊、導(dǎo)向環(huán)、閥瓣組合件、套筒、閥蓋密封墊、套筒密封墊、閥蓋、閥桿、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和支架組成。閥體采用合金鋼鑄件，平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，由于采用鑄造式閥體，閥體內(nèi)部設(shè)計(jì)成從進(jìn)口到閥門出口的S形流道。介質(zhì)從閥門進(jìn)口流入，流經(jīng)閥門組合式套筒上的節(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。閥門節(jié)流部分與閥蓋采用法蘭式密封結(jié)構(gòu)。

2.2 電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析高參數(shù)減壓閥
本文所指的高參數(shù)為蒸汽工作壓力≥9.81MPa，蒸汽工作溫度≥540℃。高參數(shù)減壓閥結(jié)構(gòu)如圖2所示，閥門由閥體、閥座、閥瓣、套筒、導(dǎo)向環(huán)、下定位環(huán)、下四開環(huán)、自密封閥蓋、自密封圈、墊環(huán)、上四開環(huán)、支撐板和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。閥體采用合金鋼整體鍛件，呈平進(jìn)平出結(jié)構(gòu)，在閥體內(nèi)部形成從進(jìn)口到閥門出口的內(nèi)部通道。
為了實(shí)現(xiàn)多次可調(diào)減壓，結(jié)合蒸汽流動(dòng)特性和減壓機(jī)理，對(duì)高參數(shù)減壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計(jì)。介質(zhì)從閥門進(jìn)口流入，流經(jīng)閥門組合式套筒上的節(jié)流口，從閥瓣節(jié)流口流出。節(jié)流減壓過程主要利用流道的多次折彎，將大量的動(dòng)能損耗在節(jié)流套筒之間，強(qiáng)行限制過高的介質(zhì)流速和動(dòng)力，從而降低動(dòng)能。閥門節(jié)流部分結(jié)構(gòu)與閥蓋自密封結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立互不干擾，確保了密封與行程互不影響。

閥門采用帶主副閥瓣結(jié)構(gòu)的組合式閥瓣結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)減壓閥關(guān)閉時(shí)的自緊式密封，同時(shí)減小了閥門啟閉時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)主閥瓣的力。在減壓閥打開過程中，副閥瓣先開啟，介質(zhì)通過副閥瓣頂部的平衡孔進(jìn)入主閥瓣組合件的上腔內(nèi)，平衡了閥瓣組合件的蒸汽壓力，降低了主閥瓣后續(xù)開啟所需的力。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，主閥瓣先行關(guān)閉，副閥瓣在閥瓣組合件上腔內(nèi)蒸汽的作用下向下壓緊，從而實(shí)現(xiàn)自緊式密封。另外與普通副閥瓣不同，采用了碟簧組合結(jié)構(gòu)的主副閥瓣組合結(jié)構(gòu)，碟簧組合安裝在副閥瓣和主閥瓣的中間部位，利用碟簧的預(yù)緊力消除了閥門的空行程，又可以避免閥門死區(qū)，閥門的控制精度可達(dá)±0.1%，與普通副閥瓣結(jié)構(gòu)的閥門相比至少可降低30%的推力。

4電動(dòng)蒸汽減壓閥站配件設(shè)計(jì)選型分析中腔密封結(jié)構(gòu)
在高溫高壓或更嚴(yán)苛的工況下，中腔密封是研究的重點(diǎn)。通常切斷類閥門如閘閥、截止閥，多采用耐高溫的非金屬材料或金屬與非金屬組合的自緊密封件結(jié)構(gòu)，但隨著壓力變化，閥蓋位置也會(huì)有所改變。行程變化對(duì)于切斷類閥門來說，影響較小，但對(duì)于調(diào)節(jié)類閥門來說卻是大問題。因此，設(shè)計(jì)了一種通過自緊密封墊圈與墊環(huán)實(shí)現(xiàn)中法蘭密封的結(jié)構(gòu)，該密封圈采用彈性金屬密封件。對(duì)新型中法蘭自緊密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)尺寸，保證在高溫下密封可靠。通過大量密封件試驗(yàn)，采用斜度為23°的滑塊制成自緊密封件，在一定的軸向作用力下滑塊出現(xiàn)了彈性變形，如圖4、圖5所示。該密封結(jié)構(gòu)就是利用了微小彈性變形的位移量，產(chǎn)生寶貴的密封比壓，從而實(shí)現(xiàn)密封。通過試驗(yàn)得出的自緊密封圈的密封性能如表1所示。

再比如蒸汽疏水閥，就更加不能安裝蒸汽管道口徑來選型，安裝在蒸汽管道上的和換熱器上的很可能是不同類型的疏水閥。即使是安裝在換熱器上的，也會(huì)依據(jù)實(shí)際應(yīng)用、加熱和控制方式等要求采用不同的疏水閥。手動(dòng)蒸汽閥優(yōu)選選用波紋管密封截止閥，而小口徑蒸汽閥和冷凝水用手動(dòng)閥優(yōu)選高溫球閥。而DN300以上，考慮成本和安裝，優(yōu)選波紋管閘閥。

蒸汽閥門的安裝和選用一樣重要，良好的上下游配套，保溫、支撐、正確的安裝距離和方位要求等都會(huì)影響蒸汽閥門的使用效果。蒸汽閥門的安裝必須壓力管道施工資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)安裝錯(cuò)誤和不妥的案例比比皆是。通過節(jié)能網(wǎng)站學(xué)習(xí)和了解蒸汽系統(tǒng)閥門知識(shí)，可以減少蒸汽閥門選用失誤，有力保障選用到適合的蒸汽閥門，并使用和管理好。