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樓宇自控閥系統選擇與安裝

發布日期:2012-06-14

1.1 調節閥口徑的選擇

     根據工藝參數計算調節閥的流通能力,從而確定口徑大小。假設控制特性優良,則調節閥口徑的選擇就成了控制品質好壞的關鍵。有些設計人員憑經驗估計閥口徑大小,不加以認真計算和核對,有時難免選擇不夠合理。還有一種情況,就是做暖通空調的工程師把這部分工作完全委托給控制工程師做,這樣也會出現一些問題,控制工程師選擇調節閥時通常對控制品質考慮較多,可能導致口徑偏小。實際上,由暖通工程師選擇調節閥更好,因為他們更熟悉被控對象及管道特性。調節閥的流通能力、控制品質都要考慮,設計時各方要溝通、協調。多數工程中常用的原則是在滿足流通能力的條件下,盡可能選口徑小的閥門。

     調節閥的口徑主要是根據工藝要求的流通能力來確定的。調節閥的流通能力直接反映調節閥的容量,它是設計、選用調節閥的主要參數。調節閥的流量與閥芯、閥座的結構、閥前后的壓差、流體的特性等因素有關。流通能力的計算是確定調節閥口徑的最主要的理論依據,但其計算方法國內外目前尚未統一。我國規定的流通能力的定義為:當閥門全開時,閥兩端壓差為0.1Mpa、流體密度為100kS/m3時每小時流經調節閥的流量數(m3/h),以C表示。工程計算中都通過計算流通能力來確定調節閥的口徑,有的閥門制造商在用戶應用手冊中提供一些選擇閥門口徑的計算表格。在暖通空調系統中,流過調節閥的介質主要是水、蒸汽,可以在設計手冊上查相關C值的計算公式。

      1.2 調節閥流量特性的選擇

     閥門的流量特性是否恰當,直接關系到閥門工作的好壞,應根據工藝對象的特點,選擇閥芯的流量特性。調節閥的流量特性是指被調介質流過閥的相對流量與閥門的相對開度之間的關系。根據閥芯的形狀不同,主要分為直線、等百分比和快開三種。一般情況下,由于等百分比流量特性的調節閥能適應負荷變化較大的場合,故常優先考慮選用。

     針對調節對象的特性,考慮閥門流量特性與對象的配合,對于改善整個系統的特性極為重要。對象負荷變化情況、配管情況及調節品質情況都要考慮。例如,控制熱水加熱器時或管道阻力較大時或系統負荷大幅度變化時,都應選百分比流量特性。如果控制的是蒸汽加熱器或閥前后壓差一定或負荷變化小,則應選直線流量特性。

      1.3 閥體結構型號的選擇

     除了閥的口徑需要根據應用場合計算確定外,調節閥結構型號的選擇也十分重要。有不少場合,由于閥結構型號選擇不當導致控制系統不能正常運行或運行失敗。為此,應根據工藝狀況及流體性質綜合考慮,合理選擇調節閥結構形式。樓字自動化系統中常用的調節閥為:直通單座閥、直通雙座閥和三通閥。另外,由于套筒閥、偏心旋轉閥、球閥和蝶閥的性能優良,其應用也日趨廣泛。

      1.3.1 直通單座閥

     直通單座閥的主要特點是:平衡力大,泄漏量小,容易關斷,許用壓差小,流通能力小。這種閥適用于要求泄漏量小和壓差較小的場合(當壓差大時必須選用推力大的執行機構或配用閥門定位器)。

      1.3.2 直通雙座閥

     直通雙座閥的主要特點是:不平衡力很小,泄漏量大,許用壓差大,流通能力大,適用于對泄漏量要求不嚴和壓差較大的場合。但直通雙座閥由于閥體流路復雜,故不適用于高粘度和含纖維介質的場合。

      1.3.3 三通閥

     三通閥按作用方式可分為合流閥和分流閥。合流閥用得最多,它是指兩種流體通過混合產生第三種流體,或者兩種不同溫度的流體通過閥后混合成溫度介于前兩者之間的第三種流體。它有兩個進口,一個出口。當閥芯關小一個入口的同時,就開大另一個人口。分流閥是把一種流體通過閥后變成兩路,故它有一個人口和兩個出口,在關小一個出口的同時,會開大另一個出口。在暖通空調系統中,三通閥一般用于熱交換器的旁通調節,流體溫度一般為300℃以下,兩種流體溫差不大于150℃。

      1.3.4 蝶閥

     蝶閥又叫翻板閥,其優點是流通能力大,約為同口徑雙座閥的1.5~2倍,價格便宜,特別是在口徑較大時,它的結構簡單、緊湊,安裝空間很小,適用于大口徑、大流量、低壓差的場合。但這種閥泄漏量較大,操作轉矩大,如口徑較大或壓差高時,需配用較大的執行機構。蝶閥特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體。目前大口徑管路用的主要是蝶閥。在轉角小于70°時,流量特性與等百分比特性相似。蝶閥分為常溫蝶閥(-20℃~450℃)、高溫蝶閥(450℃~600℃和600℃~850℃)、低溫蝶閥(-40℃~-200℃)和高壓蝶閥(PN≤3200kPa)四種。

      1.3.5 套筒閥

     套筒閥兼有單、雙座閥的優點,在穩定性、壽命、裝卸、維修方面又優于單、雙座閥,因此它已成為調節閥的主流。其主要優點是:穩定性好、互換性和通用性強,許用壓差大和熱膨脹影響小,維修方便、壽命長、噪聲低。

      1.3.6 偏心旋轉閥

     偏心旋轉閥又稱凸輪撓曲閥,它綜合了球、蝶閥的長處,適用于含固體懸浮物和高粘度的流體。其特點是流通能力較大,比同口徑的單、雙座閥大10%~30%,閥座密封可靠,泄漏量小于0.01%Cv。

      1.3.7 球閥

     球閥應用相當普遍,其主要優點是流通能力大,比普通閥高2倍以上,控制特性好,為等百分比流量特性。但大口徑球閥價格貴,相比之下,蝶閥較便宜,大口徑蝶閥更是如此。球閥、蝶閥都是用于開/關控制的理想設備。O型球閥的閥芯為球形,可起調節和切斷作用,常用于開/關控制,故又稱為開關球閥。其最大特點是流路簡單,全開時形成直通道,壓力損失最小,特別適用于高粘度等流體。

      1.4 閥體及閥芯材料的選擇

     選擇閥體材料時,應根據工藝介質的溫度、壓力、腐蝕性、氣蝕、沖刷等因素考慮。鑄鋼閥能滿足一般工業要求,應用中常采用普通不銹鋼(1Crl8Ni9Ti),耐蝕要求較高時可選用鉬二鈦不銹鋼(Crl8Nil2M02Ti),此外還可選用適用于大多數腐蝕介質的全鈦材質。調節閥的使用溫度范圍及壓力等級一般在銘牌和產品技術性能指標中有明確標注。

      2 氣動執行器的選擇

      2.1 氣動執行機構的選擇

     在易燃易爆場合,應選用氣動執行機構或防爆型電動執行機構。氣動執行器是以壓縮空氣為能源的執行器,習慣上稱氣動調節閥,它一般由氣動執行機構和調節機構兩部分組成,有時還配有閥門定位器等附件。它的主要特點是:結構簡單、動作可靠、性能穩定、故障率低、價格便宜、維修方便、防爆、容易做成大功率等。它不僅能與氣動單元儀表配套使用,而且可以通過電—氣轉換和電—氣閥門定位器控制,還能與電動單元組合儀表配套使用。與電動執行器相比,性能優越,廣泛應用于樓字自動化系統中。

     氣動執行器分為氣動執行機構和調節閥兩部分,氣動執行機構又有多種形式,實際應用中廣泛采用的是薄膜執行機構和活塞機構。氣動薄膜執行機構按動作方式可分為正作用式和反作用式。氣動薄膜執行機構的行程規格有10mm、16mm、25mm、40mm、60mm、100mm等,膜的有效面積有200cm2、280cm2、400cm2、630cm2、1000cm2、1600cm2等六種規格。其中彈簧和膜片是影響執行機構線性特性的關鍵零件。

     氣動薄膜執行機構由于波紋膜片受的壓力一般為20~l00kPa,但為了得到較大推力就要求使用較大的薄膜面積,使膜片盒顯得很龐大,對中小口徑的閥就不相稱。活塞式執行機構屬于一種強力氣動執行機構,由于氣缸允許操作壓力高達0.5Mpa,且無彈簧撤消推力,因此具有很大的輸出推力,特別適用于高靜壓、高壓差、大口徑的場合。它的輸出特性有兩位式和比例式。活塞行程一般為25~100mm,適用于位式控制。比例式指推桿的行程與輸入壓力信號成正比,它帶有閥門定位器,特別適用于調節質量要求較高的控制系統。

     氣動執行器另一部分調節閥實際上是一個可變阻力的節流元件。通過閥芯在閥體內移動,改變了閥芯與閥座之間的節流面積,從而改變了被測介質的流量。調節閥分正作用和反作用兩種。注意,閥芯直徑DN<25mm的結構為單導向,只能是正裝。

      2.2 氣動執行器的氣開或氣關形式的選擇

     氣開、氣關的選擇主要從生產安全角度考慮。當斷電或意外事故引起壓力信號中斷時,調節閥的開、關狀態應避免傷害人身和損壞設備,若閥門在此時打開,則危險小,為此,宜選氣關式執行器;反之,則可選用氣開式執行器。例如,鍋爐汽包水位控制系統中的給水閥必須選氣關式;燃氣熱水器系統中的燃氣閥必須選氣開式。

      2.3 選擇合適的氣動執行器附件

     選擇合適的氣動執行器附件,如閥門定位器、閥位傳送器、附加自鎖裝置等。凡屬重要的控制系統,應在執行機構上安裝閥門定位器,這樣可以提高調節精度。附加閥位傳送器后可以根據傳送器發出的數據知道調節閥的工作位置。附加自鎖裝置,在信號中斷后可以保持調節閥的原有位置。

      3 閥門的安裝

     安裝中最常見的問題是閥門的方向不對,即調節閥的人口當出口用,出口又當人口用。一般蝶閥的結構是對稱的,不分人口和出口,所以不存在裝反的問題。但其它結構的調節閥,如果人口和出口裝反了,則會影響閥的流量特性,引起流通能力的改變,有時還容易使盤根處泄漏。對于單座閥,如裝反會使不平衡力改變方向,甚至影響閥的穩定性。在高壓調節閥中,如流向選擇不當,還會影響使用壽命。直通、三通閥都要考慮流向,一般廠家在閥體上都標注有指示流向的箭頭標志。

     安裝位置考慮:調節閥應垂直、正立安裝在水平管道上。安裝位置的選擇應便于操作和維修。另外,閥門安裝前應先檢查校驗,確認性能合格,內部無異物,并將管道吹掃干凈后再行安裝。

     安裝電動閥時,除調節閥安裝的一般要求外,還應注意以下問題:嚴格按電氣安裝有關施工要求進行,為保證安全和正常運行,使用前應對閥的基本性能進行檢查。

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