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蒸汽减压阀培训资料
三、蒸汽输送系统设备
1、蒸汽压力调节设备
蒸汽减压是通过流体在阀门中的节流实现的,流体通过减压阀时的流动过程是绝热节流过程,这种过程是不可逆的绝热膨胀等焓流动,节流后焓值不变,温度有所降低,比容和熵有所增加。
目前工程上通常采用机械式蒸汽减压阀和电动/气动蒸汽调节阀对蒸汽进行减压。
1.1蒸汽压力电动/气动调节系统
由压力传感器将阀后压力信号转换成4-20MA电流信号送至PID调节器,在PID调节器内设定阀后压力,由PID调节器经过计算向电动蒸汽调节阀输出4-20MA控制信号,控制阀门开启度,以维持阀后压力稳定。
蒸汽压力电动/气动调节系统的调节精度由调节阀的工作流量特性(即调节阀在前后压差随流量变化的工作条件下,调节阀相对开度与相对流量之间的关系)决定。
用电动或气动控制阀+压力传感器+控制仪来控制,这种方法并且压力负荷变化较小的场合。
1.1.2系统特点
a.在蒸汽流量较小时(<1.5t/h)电动调节阀不能精确控制流量和阀后压力。
b.在蒸汽流量较大时(>5t/h)电动调节阀控制蒸汽流量和阀后压力较为精确。
c.蒸汽电动调节阀开度较大时阻力较小,压降<0.05Mpa。
1.1.3应用场合
蒸汽压力电动/气动调节系统适用于流量负荷较大,机械式调节阀精度无法满足要求的场合。
1.1.4调节阀选型
为合理选定调节阀,应正确计算调节阀的流通能力,否则会使调节阀的口径选得过大或过小。
如果口径选得过大,不仅浪费投资,而且会使阀门经常处于小开度位置,从而造成调节品质下降。
反之,如果口径选得过小,即使阀门处于全开状态,也不能适应最大负荷的需要,使调节系统失灵。
流通能力的定义是:
当阀门全开,阀两端的压力降为0.1Mpa,流体的密度为1g/cm3时,每小时流经调节阀的流量,用符号C
来表示。
对于蒸汽C
值按下式计算:
C
=
(
)
C
=
(
)
式中:
Q----最大流量(kg4/h)
----最大流量时的进口绝对压力(MPa)
----最大流量时的进口绝对压力(MPa)
K----K=1+(0.0013*过热温度/℃)
----最大流量时进出口压力差(MPa)
=(
-
)
注:
✧以上公式只适用于水蒸气。
✧除了流量系数的选择计算外,调节阀选择时还应该注意与执行器配合后的最大承受压差,调节阀的最大工作温度以及控制信号、调节特性曲线等。
1.1.5调节阀的安装
一般情况下,蒸汽调节阀前需要安装有疏水阀组,实现对阀前的冷凝水的自动及时排放,避免管道中的凝结水对调节阀形成的水击损坏;如果调节阀后为提升管道,也应该安装相应得疏水阀组;另外调节阀前一般应该在水平管道上侧装与进口管道同径的过滤器,滤网不小于40—60目。
其次,一般调节阀前后要进行缩扩径处理,变径时使用偏心大小头,避免使用同心大小头。
其他安装事项大致与机械式减压阀相同。
1.2机械式蒸汽减压阀
机械式蒸汽减压阀靠调节阀芯与阀座流通截面积以稳定阀后压力的稳定,一般分为两类,即直接作用型和先导调节型。
机械式蒸汽减压阀有以下特点:
a)阀门在小流量下后端压力变化较小,在小流量大压差工况下减压效果较好。
b)阀门在大流量情况下阀后压力下降较大。
c)机械式蒸汽减压阀适用于流量负荷较小。
在常规应用中机械式蒸汽减压阀使用较为广泛,他们的调节比一般为10:
1或20:
1。
1.2.1直接作用型蒸汽减压阀
直接作用式减压阀工作过程:
传感器/操作器感应压力并直接移动阀门,压力直接作用于设定弹簧;压力的变化作用于传感器/操作器,以此通过阀杆推动阀门动作。
在启动阶段,设定弹簧放松,阀簧和进口蒸汽压力使得阀门关闭;
调整设定压力,压紧设定螺钉,设定弹簧压缩力克服阀簧和进口压力,阀门打开蒸汽流至阀门出口;
获得设定点:
波纹管或者膜片感应减小的压力,波纹管或膜片移动阀位直至减小的介质压力与设定弹簧力平衡,继续调整设定点改变阀的位置来获得所需要的压力。
直接作用式减压阀的特点:
✧体积最小
✧无外接管,自成一体
✧价格便宜
✧排量最小
✧精度最低,±10%
直接作用式减压阀的安装:
1.2.2内部先导式减压阀
内部先导式减压阀工作过程:
先导阀膜片感应压力变化;
先导阀将放大的信号输出给移动主阀的活塞;
主阀补偿迅速恢复压力
内部先导式减压阀的操作:
·启动
-放松设定弹簧
-高压蒸汽和阀簧将导阀和主阀关闭
·调整设定压力
-压紧设定弹簧
-导阀打开
-活塞上部的高压蒸汽推动主阀打开
-蒸汽流过主阀到达出口
-蒸汽压力通过内部传感孔到达膜片下侧
·获得设定压力:
-金属膜片下侧的压力使得膜片上移关闭主阀
-活塞两侧的压力慢慢相等,主阀在下游压力与设定压力相等时找到位置点
-主阀位置建立,调整到了设定压力
内部先导式减压阀的特点:
·尺寸小
·内部通道免去了外部接管
·在先导式阀中购买和安装成本最低
·排量较大
·精度高于直接作用式,精度为±5%
内部先导式减压阀安装使用说明:
减压系统安装示意图
当安装减压阀时
注意
(1)不要随意拆卸减压阀,否则可能会影响减压阀的正常使用效果。
(2)在配管前,进行管路清洗,去除其中的异物和锈层,否则可能造成机器故障。
(3)在减压阀的进口前安装一个过滤器(滤网为100目或相当的)。
否则将影响阀的性能,无法实现正确的压力控制。
(4)在减压阀后安装一个安全阀。
否则会由于意外过压,不能进行安全报警,并且会对设备造成损坏。
(5)在减压阀前后各安装一块压力表。
否则将影响正常的压力设定和控制。
(6)在减压阀前安装一只蒸汽疏水阀,防止凝结水积聚。
否则将造成凝结水无法及时排放,影响阀的性能或者造成其他不良后果。
(7)当安装快速开关阀时(例如电磁阀),与减压阀的距离至少3米。
否则可能由于压力波动太快,造成减压阀无法实现正常的减压功能或大大缩短减压阀的使用寿命。
(8)在两级减压系统中,两个减压阀之间的距离最少3米,否则可能影响正常使用,无法实现正常的减压。
(9)按照流体的流向,正确进行安装,否则可能影响正常使用。
(10)不允许在减压阀上放置重物或对其进行扭转和剧烈的震动,否则可能产生机器故障。
(11)垂直向上安装减压阀;安全阀设定压力应略高于减压阀后的压力,一般高出10%或者0.07MPa;
(12)当减压比很大时,应安装多级减压器以保证管道中的流速≤30m/s。
为了能容易的拆卸和更换减压阀,在其上下均应该预留足够的空间
减压阀操作须知
警告
(1)不许用裸手直接接触阀体,否则可能造成烫伤。
注意
(1)在操作前,应首先关闭减压阀前截断阀,并利用旁路去除全部异物和铁锈,否则可能造成减压阀故障,无法正常工作。
(2)通过旁路管线的二次侧压力必须低于设定压力。
否则由于通过旁路管线的二次侧压力高于设定压力,引起安全阀起跳。
(3)当调整压力时,慢慢地轻动调整螺丝,不当的调整操作可能行成水击或砰砰作响声等,对减压阀或其他设备造成损坏。
(4)管线中的凝结水要完全排除,当长时间不用时,应关闭减压阀前后的截止阀。
(管路中产生的铁锈可能造成故障)
(5)对于带手柄的型号,确实需要进行手动操作时,应首先按下手柄,再进行转动调整;此时,不可用力过大或转动过快,以免损坏手柄。
减压阀压力调整步骤
按照以下步骤慢慢转动调节螺丝,即可完成设定。
不当的调整操作可能形成水击或砰砰作响声等,可能对减压阀或其他设备造成损坏。
(1)关闭减压阀前后截断阀,在保证安全阀不起跳的情况下,开启旁路管线截断阀并保持足够的时间,以完成利用流通介质对管道中的异物或锈层的吹扫去除。
吹扫完成后,关闭旁路管线截断阀。
(2)缓慢打开安装在减压阀前的截断阀,并调整减压阀后截断阀的开启度,保持管道有小流量通过。
(3)松开锁紧螺母,缓慢转动调整螺丝,并观察阀后的压力表,直到要求的设定植为止(顺时针转动压力上升,逆时针转动压力下降)。
对于带手柄的型号,由于正常状态下,手柄处于自锁位置,因此调整压力时,应首先按下手柄,松开自锁,再缓慢转动调整螺丝,并观察阀后最近的压力表,直到要求的设定植为止(顺时针转动手柄时,阀后压力上升;逆时针转动手柄时,阀后压力下降。
)。
(4)缓慢打开减压阀后截断阀,并按照步骤(3)进一步调整阀后压力,直到要求的设定植为止。
(5)完成调整后,拧紧锁紧螺母。
对于带手柄的型号,拉出手柄,利用内部装置锁紧;如果手柄没有锁紧,左右转动手柄,即可完成自锁动作。
减压阀安装配置参考示例:
1.2.3外部先导型蒸汽减压阀
外部先导式蒸汽减压减压阀,由压力反馈管把阀后压力传递至膜盒,膜盒产生位移使阀芯与阀座流通截面积改变而维持阀后压力稳定在一定范围内。
马克丹尼先导式蒸汽压力调节阀介绍
HDSeries先导式调节阀
球墨铸铁阀体——HD系列
HD系列配置全径过滤器与吹除式排污阀,
安装在导阀适配器里以防污物进入
淬硬不锈钢阀座密封面,保证长周期运行
预装管件及先导阀适配器
典型应用
WatsonMcdaniel公司出品的D系列和HD系列先导式调节阀适用于蒸汽系统中对压力和温度精确控制的场合。
D系列调节阀材质是铸铁;HD系列调节阀材质是压力与温度等级更高的球墨铸铁。
该系列调节阀可配用多种不同用途的先导阀,有压力先导式,温度先导式以及压力温度组合先导式。
每一种先导阀均可通过先导阀适配器进行组合与拆卸。
这种模块设计使得系列产品用途十分广泛。
该系列减压阀提供了覆盖整个压力范围的弹簧等级,并用颜色加以区别。
最常选用的先导阀有P型压力先导阀和T型温度先导阀。
先导阀
压力先导阀
使用压力先导阀时,你可以有几种选择形式。
P型及P5型压力先导阀均为弹簧调节式压力先导阀。
P型先导阀用于普通压力调节的场合。
P5型先导阀则用于要求调节压力精确的场合。
P5型的调节精度可维持在±1psi的范围内。
A型空气先导阀是通过压缩空气进行压力调节,减压一般用于减压阀及减压站的遥控调节。
温度先导阀
·T型温度先导阀适用于对温度的调节。
先导阀测温头内填充了温度敏感液体,受热膨胀。
液体的膨胀反馈到波纹管进行温度先导调节。
T型温度先导阀安装了一个耐过热波纹管,以保护可能处于过热工况下的先导阀。
T型温度先导阀的温控范围为60~260oF。
开与关
调节阀的开关控制可使用S型电磁开关先导阀。
S型先导阀是通过电源来控制调节阀的关闭与开启。
它一般与P型先导阀或T型先导阀组合使用。
压力—温度先导阀
PT型先导阀组是用于系统要求一个调节阀既要控制压力又要控制温度的场合。
当调节阀安装PT型先导阀后。
下游压力受P型压力先导阀的最大压力设定值限定,而T型温度先导阀保证其准确的使用温度。
背压先导阀
当需要控制系统的背压时,可在HD系列调节阀上配装BP型背压先导阀,这种先导阀控制调节阀上游的压力。
先导阀的组合
先导阀的一大优势在于可以在调节阀上安装不同类型的先导阀及其组合。
以上三种先导阀可以组合在一起进行调节阀的控制。
最常用的先导阀组合是温度—压力先导阀,若另外再加装S型电磁先导阀,可直接对系统进行开关控制。
其他先导阀的组合
空气/电磁阀先导
空气/气压温度控制器先导
空气/电磁阀/气压温度控制器先导
两个压力先导/两个电磁阀先导
压力先导/电力定时先导
压力先导/电力定时/电磁阀先导
温度先导/电力定时先导
温度先导/电力定时/电磁阀先导
背压先导
背压/电磁阀先导
WatsonMcDaniel公司出品的先导阀也能与其他厂家生产的调节阀相匹配。
型号
HD-系列
接口尺寸
1/2”~6”螺纹1/2”~2”
接口型式
法兰150#2”~6”法兰300#2”~6”
阀体材料
球墨铸铁
PMO最高工作压力
300PSIG,20.7bar
压力温度等级
NPT/BSP450PSIG@650oF,31.0bar@343℃
150#法兰150PSIG@566oF,10.3bar@297℃
300#法兰450PSIG@650oF,31.0bar@343℃
推荐压力
最小压差:
10psig*,0.7bar; 最小入口压力:
15psig*,1.0bar; *温度先导式调节阀最小入口压力为0.3bar,5psig
入口压力
(PSIG,磅/平方英寸)
出口压力
(PSIG,磅/平方英寸)
1/2"
3/4"
1"
1-1/4"
1-1/2"
2"
2-1/2"
3"
4"
6"
CV 系数
3.8
6.7
11
15
21
37
55
71
113
241
+5*
0
2
85
80
150
140
250
230
350
310
500
440
800
7700
1200
1100
1600
1500
2600
2400
5500
5100
+7*
0
2
3
115
105
90
200
180
160
325
300
275
450
400
375
600
575
525
1100
1000
900
1650
1500
1300
2100
2000
1800
3600
3100
2800
7800
67010
6000
+10*
0
2
5
150
140
100
260
240
175
425
400
300
575
550
400
850
800
600
1500
1400
1000
2200
2100
1600
2800
2700
2000
4600
4300
3200
9900
9100
6900
+12*
0
4
7
160
140
125
280
240
200
475
400
375
600
550
500
900
800
700
1600
1400
1200
2400
2100
1900
3100
2700
2000
4900
4300
3800
10300
9100
8200
15
0-3
5
8
190
175
140
325
300
250
550
500
400
750
700
500
1000
900
800
1800
1700
1300
2700
2500
2000
3500
3200
2600
5600
5200
4200
12000
11100
8900
20
0-5
10
12
210
190
170
375
325
300
625
550
500
850
750
675
1200
1000
950
2100
1800
1600
3100
2700
2500
4000
3500
3200
6400
5600
5100
13700
12000
10800
25
0-7
10
15
250
225
200
450
425
350
775
700
600
1050
975
800
1500
1300
1100
2600
2400
2000
3800
3600
3000
5000
4600
3900
7900
7300
6200
16900
15600
13200
30
0-12
15
20
275
250
225
500
450
375
800
750
650
1100
1000
850
1500
1400
1200
2700
2500
2100
4100
3800
3200
5200
4900
4100
8300
4500
6500
17800
16600
14000
40
0-18
25
30
350
300
250
600
500
425
1000
850
700
1350
1150
1000
1900
1600
1400
3300
2800
2500
5000
4200
3700
6400
5400
4700
10300
8700
7600
21900
18500
16100
50
0-20
30
40
400
350
275
700
650
500
1200
1100
800
1650
1500
1100
2300
2000
1500
4100
3600
2700
6000
5400
4100
7800
6900
5200
12400
11000
8300
26500
23600
17800
60
0-30
35
50
475
425
300
850
775
525
1350
1250
850
1900
1700
1200
2600
2400
1600
4600
4300
2900
6900
6400
4300
8900
8200
5600
14200
13100
8900
30300
27900
19000
75
0-35
50
60
575
475
400
1000
825
700
1650
1350
1150
2300
1900
1600
3200
2600
2200
5600
4600
6900
8300
6900
5800
10800
8900
7400
17200
14100
11800
36600
30100
25200
90
0-45
60
75
675
575
425
1200
1000
750
1950
1700
1200
2700
2300
1700
3700
3200
2300
6600
5700
4100
9800
8500
6100
12700
10900
7900
20200
17400
12600
43100
37100
27000
100
0-50
60
80
750
700
500
1300
1200
875
2100
2000
1400
3000
2700
1900
4100
3800
2700
7300
6700
4800
10800
10000
7100
14000
12900
9200
22200
20500
14700
47500
43800
31300
125
0-60
75
100
925
825
625
1650
1475
1100
2700
2400
1800
3700
3300
2500
5200
4600
3500
9100
8200
6200
14000
12200
9200
17500
15700
11900
28000
25000
19000
59500
53500
40400
150
0-75
100
125
1100
925
650
1900
1600
1150
3100
2700
1900
4300
3600
2600
6000
5100
3600
10600
9000
6400
15800
13400
9500
20400
17400
12300
32400
27700
29600
69100
59000
41900
175
0-85
125
150
1275
1000
750
2250
1800
1300
3700
2900
2100
5000
4000
2900
7100
5600
4100
12500
9900
7300
18600
14700
10800
24000
18900
14000
38200
30100
22200
81400
64300
47500
200
0-100
125
150
1450
1300
1075
2500
2300
1900
4200
3700
3100
5700
5100
4300
8000
7100
6000
14100
12600
10600
21000
18700
15700
27100
24100
20300
43100
38400
32300
92000
81900
68900
225
0-120
150
175
1575
1450
1350
2800
2500
2400
4600
4200
3900
6200
5700
5300
8700
8000
7400
15400
14100
13100
22900
21000
19500
29500
27200
25200
47000
43300
40100
100200
92300
85500
250
0-130
150
200
1750
1650
1200
3100
2900
2100
5100
4700
3500
6900
6500
4800
9700
9100
6700
17100
16000
11900
25500
23800
17600
32900
30800
22800
53400
49000
36200
111800
104600
77300
*阴影部分只适用于温度先导阀、电磁先导或温度—电磁组合式先导阀。
+只适用于低压“T”型温度先导阀。
外部先导式蒸汽减压阀安装使用说明:
压力反馈管安装时应由阀体到取压点向下倾斜,防止压力反馈管产生的凝结水倒流入减压阀,造成无法减压或损坏减压阀的现象发生,其它安装使用注意事项与内部先导式蒸气减压阀相同
典型安装示例:
外部先导式蒸气减压阀的单级减压站
外部先导式蒸气减压阀的串联多级减压站
外部先导式蒸气减压阀的并联多级减压站(1/3+2/3)
电力时序自动控制的减压站
换热器用压力温度组合先导式调节阀站
2.2蒸汽流量控制设备
目前在自动控制蒸汽流量的系统中,使用较多的有电动/气动控制阀、电磁阀、自力式温度控制阀。
以上阀门的选型与压力调节系统得调节阀选型相同,根据流量负荷与阀门前后的压力差,计算出相应得需求流量系数,同时考虑适当的安全系数,一般为1.2来选取合适的阀门口径。
注意:
在进行阀门选型时必须考虑阀门承受的温度和压力差,在压差较大时,需要考虑使用平衡阀或者自力式温度控制阀中的双阀座阀。
电磁阀一般用于流量控制要求较低,管道口径较小,并且蒸汽温度较低的场合,这是因为蒸汽温度较高后,长时间工作会造成电磁阀
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