空分系统中调节阀的选型、安装与维护

空分系统中调节阀的选型、安装与维护

              杨 海 哲，  马 丽 芹

（青岛钢铁气体有限公司，青岛市遵义路5号 266043）

摘 要： 本文从空分系统中调节阀的选型，安装前的检查、安装原则、安装形式、安装方位的选择以及调节阀的维护等方面论述了调节阀的选型，安装与维护要点，指出调节阀智能化对安装与维护的要求更高，空分系统正确选型的重要性以及如何提高安装、维修效率，加强对调节阀的在线实时监控。

关键词：调节阀，选型，安装，维护

调节阀在空分行业中应用极其普遍，与其它仪表配套使用，可实现生产过程中流量、液位、压力、温度等工艺参数与其它介质如液体、气体、蒸汽等的自动调节和远程控制。空分系统中调节阀主要包括气动直行程调节阀、气动角行程调节阀、气动直行程切断阀和气动角行程切断阀。正确选型与安装调节阀尤为关键，关系到操作性能、安全程度、成本高低。调节阀必须严格按照工艺要求和控制系统要求进行安装与维护。

一、调节阀的选型

 在满足工艺过程控制要求的前提下，选用的调节阀应尽量简单、可靠、通用及维修方便。从可靠性观点来看，结构越简单，其可靠性就越高；另外材质的选择非常关键。

1.空分系统中调节阀的选型应考虑以下几个主要因素

    (1)满足工艺生产过程中温度、压力、液位及流量控制要求；

  (2)阀门的泄漏等级（即密封性）要求；
   (3)最大压差／压差作用方式。
   (4)调节阀性价比。
   (5)考虑到调节阀动作速度，增压膨胀机紧急切断阀应选用快速关闭阀。
   (6)调节阀作用方式和流量特性；
   (7)执行机构型式、输出力矩、刚度及弹簧范围；

  (8)选型应向供货商提供详尽的工艺参数及工艺流程中调节阀满足的性能要求。

2. 调节阀的分类及选择

空分系统中调节阀按结构特征大致可分为如下7类：

(1)直通单座调节阀：该阀在空分装置中应用最广，具有泄漏小、许用压差小、结构简单的特点，适用于工作压差小的干净介质场合。
    (2)直通双座调节阀：与直通单座调节阀相反，具有泄漏大、许用压差大的特点，故适用于泄漏要求不严、工作压差大的干净介质场合，选型时应注意该阀泄漏量大是否能达到空分工艺过程控制要求。
    (3)套筒阀：套筒阀分为单密封和双密封2种结构，前者类似于单座阀，适用于单座阀场合。后者类似于双座阀，适用于双座阀场合。套筒阀还具有稳定性好、装卸方便的特点，但价格比较高。

4)角型阀：节流型式相当于单座阀，但阀体流路简单，适用于泄漏要求小、压差不大要求直角配管的场合。
     (5)隔膜阀：流路简单，隔膜具有一定耐蚀性能，适用于较污浊介质、弱腐蚀介质的2位切断场合。空分系统水泵房排污阀宜选用隔膜阀。
    （6)蝶阀：相当于取一直管段来做阀体，且阀体又相当于阀座，故“自洁”性能好、体积小、重量轻。适用于较污浊介质和大口径、大流量、压差的场合。
     (7)球阀：“O”形球阀全开时为无阻调节阀，“自洁”性能最佳，适用于特别污浊、含纤维介质的2位切断场合。“V”形球阀具有近似等百分比的调节特性，适用于较污浊、含纤维介质可调比较大的调节场合，球阀价格较贵。
 3.调节阀选型的注意事宜

（1）阀体材料选择

(2)阀体耐压等级、使用温度、耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道要求，并优先选用定型产品。
     (3)空分系统中蒸汽和循环水管路，不宜选用铸铁阀。

 阀内件材质选择

(1)氧气介质一般选用1Cr18Ni9Ti或其它不锈钢。
      (2)空分系统中，蒸汽管路调节阀，各类压缩机放空阀因为气流冲击比较严重要求选用耐磨材料，如钴基合金或表面堆焊史太莱合金等。硬密封切断阀，为提高密封面可靠性，应选用耐磨合金。而膨胀机入口紧急切断阀密封要求十分严密，应选用软密封，如四氟、橡胶。

(3)空分设备上的低温调节阀选用铝或1Cr18Ni9Ti.     

填料及阀盖型式选择

(1)空分系统中冷箱外大部分是常温常压调节阀，选用“V”形四氟填料，普通型上阀盖；蒸汽调节阀选用“V”型四氟填料，但必须是散热阀盖。
      (2)为增加阀杆密封的可靠性，可选用双层填料结构。冷箱内的低温调节阀部分进口厂家已经采用波纹管金属密封，密封的可靠性更高。

二、调节阀的安装

1、安装前的检查

在安装调节阀之前，应该检查调节阀的外观，零配件，出厂测试记录，必要时安装之前进行初步调试校准。

2、安装原则

（1）气动调节阀安装位置，距地面要求有一定的高度，阀的上、下要留有一定空间，以便进行阀的拆装和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀，必须保证操作、观察和调整方便。

（2）调节阀应安装在水平管道上，阀门上下与管道垂直，调节阀前后管道上安装固定支架，并且在调节阀阀下加以支撑，保证稳固可靠。对于特殊场合下，需要调节阀水平安装在竖直的管道上时，也应将调节阀进行支撑（小口径调节阀除外）。调节阀的安装要保证管道与调节阀同心，调节阀的法兰要保持平行。

（3）考虑到调节阀的薄膜和密封环等橡胶制品零件在低温时易硬化变脆、高温时老化，所以在安装时应注意安装位置，远离蒸汽和低温液体管道。

（4）调节阀前后位置应有直管段，以避免阀的直管段太短而影响流量特性。

（5）调节阀的口径与工艺管道不同时，应采用异径管连接。在小口径调节阀安装时，可用螺纹连接。一般阀体上流体方向箭头应与流体方向一致。

（6）重要的调节阀要设置旁通管道。目的是便于切换或手动操作，可在不停车情况下对调节阀进行检修。 对手动操作的考虑：阀门安装位置应便于操作，并且要考虑调节阀手轮机构、定位器等附件的安装，拆卸空间。对大口径的调节阀，要考虑到维护时操作人员的工作位置。

（7）调节阀在安装前要彻底清除管道内的异物，如污垢、焊渣等。安装后试运行时应将阀全打开，或将旁通阀打开。试运行时应注意阀体与管道连接处的密封性等。

3、安装形式

调节阀的安装通常情况下有一个调节阀组，即上游阀、旁路阀、下游阀和调节阀。（如图一）       上游阀          调节阀     下游阀

                               旁通阀

                           图一

4、调节阀安装方位的选择

调节阀最理想的是垂直向上安装，空分系统中常温调节阀优先选择垂直安装。在满足不了垂直安装时，对法兰用4个螺栓固定的调节阀可以有向上倾斜、向下倾斜、水平安装和向下垂直安装四个位置。安装在冷箱上的低温调节阀保证阀杆与水平成10度倾角，避免液体顺着阀杆流出接触填料密封面，破坏密封，产生泄漏。

5、 调节阀信号的配管和配线

调节阀的配管和配线方案应满足调节系统的要求。空分设备上调节阀配管宜采用D6×1mm 紫铜管或不锈钢管；大膜头调节阀宜采用D8×1mm 紫铜管或不锈钢管。

6. 调节阀现场调校

根据调节阀膜片压力等级，调整仪表气源压力到合适值。检查调节阀气室有无漏气，按信号范围的0%、25%、50%、75%、100% 5个点调校调节阀。观察记录正反行程上调节阀的动作特性是否一致，及全开全关阀门的位置是否符合要求。

三、调节阀的维护

空分系统中调节阀大部分安装在室外，在使用中难免出现一定故障。因此，进行一定的调节阀维护与维修十分必要。调节阀日常维修的主要内容应有以下几项：

（1）阀体内壁。检查其耐压、耐腐情况。

（2）阀座。因介质渗入，固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松动，检查时应予注意。对高压场合，还应检查阀座密封面是否被冲坏。

（3）阀芯。要认真检查阀芯各部分是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差情况下阀芯磨损更为严重，应予注意。另外还应检查阀杆是否也有类似现象，或与阀芯连接松动等。

（4）膜片、O形圈和其他密封垫。检查其是否老化、裂损。

（5）密封填料。检查聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化、干涸，配合面是否被损坏。表1给出了气动调节阀常见故障和主要原因，供使用时参考。

表1 调节阀常见故障和主要原因

四．空分系统中调节阀的发展方向

随着空分装置的大型化，其自动化控制的要求也越来越高，新型调节阀也得到了大量的应用。新型调节阀向着智能化、标准化、精小化、安全化方向发展。

新型调节阀就是在调节阀产品中应用传感器技术、计算机信息技术，开发出智能型、网络化的调节阀，把调节阀的安装位置、工作状态等信息实时传送到控制室，对调节阀进行在线动态管理，及时维护，不仅保证了调节阀的工作质量，也提高了工作效率。总之，开发出智能型、免维修的调节阀是空分系统调节阀的发展方向.

 五．结语

空分系统中调节阀正确的选型，安装与维护，不仅可以增加调节阀的使用寿命，减少调节阀故障，降低仪表故障率，还可对稳定企业生产，降低成本，提高效益起到积极的促进作用，同时还可以优化工艺操作，保证生产装置的长周期稳定运行。