儀表控制閥的分類及在化工行業(yè)中的選型

謝輝

摘要：儀表控制閥在化工行業(yè)中的應(yīng)用十分普遍，不同的儀表控制閥有不同的特點(diǎn)，且應(yīng)用的具體場(chǎng)合也有所不同。所以需要對(duì)儀表控制閥的分類進(jìn)行了解，并對(duì)其在化工行業(yè)中的選型進(jìn)行探究，然后對(duì)在化工行業(yè)中的選型進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：儀表控制閥;化工行業(yè);分類;選型

儀表控制閥在實(shí)際應(yīng)用中具有多種功能，比如流體流量的調(diào)節(jié)與參數(shù)的調(diào)節(jié)控制等。在整個(gè)化工行業(yè)中，控制閥在實(shí)際運(yùn)行期間，會(huì)受到所處環(huán)境、長(zhǎng)期的疲勞運(yùn)行等影響，對(duì)其使用功能造成極大影響。所以化工行業(yè)要科學(xué)合理的選擇儀表控制閥，確保在實(shí)際應(yīng)用中的安全性與可靠性。下面就對(duì)儀表控制閥的分類及在化工行業(yè)中的選型進(jìn)行探究。

1.儀表控制閥的分類

1.1角行程控制閥

角形閥也有適用的場(chǎng)合，較多的使用在要求直角連接的場(chǎng)合，在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)比較明顯，安裝空間充足，流路比較簡(jiǎn)單等。但是由于控制閥是單導(dǎo)向的，切換過程中要通過正作用或者反作用來實(shí)現(xiàn)。比較常見的角行程控制閥有：

（1）球閥。球閥的轉(zhuǎn)角為90°，能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，動(dòng)力源為壓縮空氣，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用比較常見[1]。閥門要想實(shí)現(xiàn)快速的關(guān)與閉，可以利用編程控制器進(jìn)行控制。閥門由于具有流通能力大、使用年限長(zhǎng)等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛;（2）蝶閥。蝶閥在實(shí)際應(yīng)用中，能提供較大的流通能力，使用范圍為石油化工的物流單元等，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的密封效果，且密封材料的實(shí)用性更高，相比于同口徑直行程閥的流通能力，球閥的流通能力更大;（3）偏心旋轉(zhuǎn)閥。偏心旋轉(zhuǎn)閥、直行程閥與角行程控制閥幾個(gè)控制閥的優(yōu)點(diǎn)都能在偏心旋轉(zhuǎn)閥身上看到，可以說集眾多控制閥的優(yōu)勢(shì)于一身。偏心旋轉(zhuǎn)閥在實(shí)際應(yīng)用中通用性較差，但是替換可縮減流通能力較高[2]。比如國(guó)外的一家閥門生產(chǎn)企業(yè)，就用偏心旋轉(zhuǎn)閥在更換了直行程控制閥，還可以安裝閥內(nèi)件（氣蝕與消除噪音的閥內(nèi)件），但是偏心旋轉(zhuǎn)閥的流通能力并不低，與同口徑直行程閥的基本一樣。

1.2直行程控制閥

直行程控制閥是眾多控制閥中發(fā)展比較成熟與完備的一種，而且我國(guó)對(duì)直行程控制閥的應(yīng)用歷史較久，積累了較多的應(yīng)用與管理經(jīng)驗(yàn)[3]。閥門的緊固性較高，而且具有良好的密封性，且可以在各種化學(xué)環(huán)境中使用，具有良好的應(yīng)用效果。直行程控制閥具體可以分為直通雙座閥、三通控制閥、直通單座閥與套筒閥套筒閥又稱籠式閥等。

1.3儀表控制閥選擇前需注意的要素

（1）成本。化工企業(yè)在儀表控制閥的選擇前，首先要了解的一定是成本，必須與企業(yè)的實(shí)際情況相符，對(duì)保證質(zhì)量與安全的前提下，一定要控制好成本;（2）工藝介質(zhì)氣蝕。在設(shè)計(jì)儀表控制閥時(shí)，都會(huì)對(duì)工藝流體氣蝕的影響進(jìn)行考慮，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整;（3）能耗的節(jié)約。在化工行業(yè)，選擇儀表控制閥時(shí)，一定要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，嚴(yán)格控制能耗，降低能源損耗。

2.儀表控制閥在化工行業(yè)中的選型

在化工行業(yè)是儀表控制閥應(yīng)用比較多的行業(yè)，儀表控制閥的選型會(huì)直接影響到行業(yè)的安全與發(fā)展。所以下面就對(duì)儀表控制閥在化工行業(yè)中的選型進(jìn)行介紹：

2.1控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇

儀表控制閥的選型過程中，十分重要的一個(gè)步驟就是對(duì)結(jié)構(gòu)形式的確定，結(jié)構(gòu)的確定并不簡(jiǎn)單，需要根據(jù)化工行業(yè)的實(shí)際工藝條件與介質(zhì)等的相關(guān)要求進(jìn)行確定，比如化工企業(yè)有對(duì)噪音與泄漏的要求，結(jié)構(gòu)一定要符合要求，綜合考慮各種因素。直通單座閥適用于流量小、壓差小的環(huán)境，而且對(duì)泄漏的要求較小，因此對(duì)于這種場(chǎng)合可以優(yōu)先選擇直通單座閥。但是當(dāng)化工企業(yè)震動(dòng)較大，而且介質(zhì)的壓差較大，一般要選擇套筒控制閥。如果是公用工程水裝置這類場(chǎng)所，管道的口徑較大，所以可以選擇蝶閥。

2.2控制閥材質(zhì)的選擇

控制閥材質(zhì)的選擇尤為重要，對(duì)控制閥的應(yīng)用年限及應(yīng)用期間的安全性具有重要意義。閥體與閥內(nèi)組件是材質(zhì)選擇的兩個(gè)關(guān)鍵，所以需要從這兩個(gè)方面對(duì)材質(zhì)進(jìn)行選擇。在選擇閥體時(shí)，需要對(duì)材質(zhì)的整體性能進(jìn)行考慮，比如材質(zhì)是否具有良好的腐蝕性與耐壓性能等，閥體與壓力容器的作用相當(dāng)，所以一定要做好材質(zhì)的性能試驗(yàn)[4]。就比如常見的氟橡膠的密封材料，當(dāng)溫度在260℃時(shí)，依然可以正常工作運(yùn)行。氟橡膠的密封材料相比于乙丙橡膠，能適應(yīng)的溫度更高。再比如柔性石墨的應(yīng)用也比較廣泛，柔性石墨由于適用的范圍較廣，在整個(gè)化學(xué)品種中都有良好的應(yīng)用效果，同時(shí)柔性石墨具有純度高與耐高溫與耐高壓的特征，多被應(yīng)用在乙烯裂解爐上的減溫降壓水閥上。柔性石墨在溫度為700℃的環(huán)境中，依然具有良好的運(yùn)行效果。

控制閥門的選擇，需要對(duì)其在特殊環(huán)境中的工作情況進(jìn)行了解，比如在腐蝕環(huán)境與高溫等環(huán)境下，控制閥門是否能保持良好的工作性能。同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)流也十分重要[5]。這些年，控制閥門在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步與創(chuàng)新過程中，控制閥門越來越先進(jìn)，適用的環(huán)境也更加復(fù)雜與多元。新興金屬材料和合成材料的發(fā)展與應(yīng)用，為控制閥門的發(fā)展提供了新的可能，相比于傳統(tǒng)的材料，新興金屬材料和合成材料整體性能更加優(yōu)越。比如鈦金屬在控制閥門中的應(yīng)用，由于其能生成牢固的氧化物保護(hù)膜，可以確保閥門的使用期限。同時(shí)鈮和鎳的應(yīng)用，則有效保障了材料的防腐蝕性能，在閥球表面的應(yīng)用十分廣泛。

2.3閥門固有流量特性的選擇

保持閥門前后壓差恒定，閥門開度與流通能力的關(guān)系是控制閥的固有流量特性。這種關(guān)系屬于線性關(guān)系，比較好理解，線性的流量特征，更接近的是偏心旋轉(zhuǎn)閥。所以在選擇控制閥時(shí)，流量特性是必須考慮的因素，對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性會(huì)產(chǎn)生直接影響，所以需要對(duì)其進(jìn)行有效的控制[6]。

2.4控制閥口徑的計(jì)算

閥門的口徑、噪聲等相關(guān)數(shù)值的計(jì)算十分重要，在計(jì)算前，要確定控制閥的結(jié)構(gòu)形式，掌握流量特性，然后通過C值計(jì)算法的應(yīng)用，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的數(shù)值。在控制閥選型期間，控制閥口徑的計(jì)算十分重要，通過數(shù)據(jù)驗(yàn)算，如果發(fā)現(xiàn)與工藝要求相距甚遠(yuǎn)，這時(shí)就要地控制閥門進(jìn)行重新思考，并在多次的實(shí)驗(yàn)后，如果依然相差較大，這時(shí)就要制定有效的應(yīng)對(duì)措施[7]。

通過上面的分析，其實(shí)不難發(fā)現(xiàn)，除了成本因素外，控制閥門的選擇，更多的要考慮材質(zhì)，只有保證材質(zhì)符合企業(yè)要求，才能確?？刂崎y門在實(shí)際應(yīng)用中的效果。安全性是控制閥門材質(zhì)的基本要求，確保材質(zhì)具有可靠的、穩(wěn)定的防腐蝕與耐高溫性能;同時(shí)也要確保材質(zhì)的使用年限，能夠給有效延長(zhǎng)控制閥門的使用年限，降低企業(yè)運(yùn)行成本。所以在選擇控制閥門時(shí)，需要綜合考慮各項(xiàng)因素，這樣才能選擇合適自身實(shí)際情況的閥門，在保證安全性與可靠性的基礎(chǔ)上，也能有效控制成本。

3.案例分析

某污水處理廠的控制閥門由于使用年限到期需要更換，經(jīng)過研究該企業(yè)選擇了應(yīng)用德國(guó)技術(shù)生產(chǎn)的一款閥門。該閥門價(jià)格更低、可靠性更高，且可以適用于各種環(huán)境中，尤其是在含氯離子、污水、海水、強(qiáng)堿的工況中，能發(fā)揮其良好的效果。具體情況如表1所示。由于閥門所用材質(zhì)為TA2、TA10，具有良好的抗腐蝕性，能夠適應(yīng)污水處理的特殊環(huán)境。該企業(yè)在該型號(hào)的控制閥門應(yīng)用下，不僅滿足了日常的工作需求，還降低了經(jīng)濟(jì)成本，為企業(yè)的發(fā)展提供了保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

化工行業(yè)是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的支出型行業(yè)，很多因素都會(huì)影響到其安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)效益。儀表控制閥門在化工行業(yè)中的應(yīng)用十分普遍，所以在選擇控制閥門時(shí)，首先要確保材質(zhì)的安全性與可靠性，能夠適應(yīng)各類化工環(huán)境，其次要保證材質(zhì)的低成本，有效減少企業(yè)支出，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。通過對(duì)儀表控制閥的分類及在化工行業(yè)中的選型的研究，相信在未來會(huì)對(duì)化工企業(yè)的發(fā)展有所啟發(fā)，也能促進(jìn)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝海龍，陳國(guó)順，謝海勇，等.淺談工業(yè)過程控制系統(tǒng)用電磁閥的分類與選型[J].儀器儀表用戶，2020，027（005 ）：106-108，85.

[2]秦凱戈.關(guān)于流量?jī)x表在石油化工行業(yè)中的選型及應(yīng)用分析[J].數(shù)字化用戶，2019，025（008 ）：102.

[3]王印松，吳軍超.一種基于PCA和貝葉斯分類的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥故障診斷方法[J].中國(guó)測(cè)試，2019，045（012 ）：112-118.

[4]金杏興.化工電氣儀表工程安裝和調(diào)試要點(diǎn)探討[J].科學(xué)與信息化，2019，000（035 ）：P.77-77.

[5]周曉普.閥門動(dòng)密封的常用結(jié)構(gòu)、材料及特性[J].中國(guó)室內(nèi)裝飾裝修天地，2019，000（005 ）：235.

[6]尚群立，馬良威，龐仁貴，等.基于希爾伯特—黃變換的控制閥氣密性故障診斷研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2019，027（001 ）：5-12.

[7]王杰.流量?jī)x表在石油化工行業(yè)中的選型及應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（24 ）：106-107.