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化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個(gè)設(shè)計(jì)方案
我們通過多年的設(shè)計(jì)制造、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及實(shí)踐、分析、總結(jié)，將工廠主管道蒸汽減壓三個(gè)方案進(jìn)行分析比較，從而選用合適的方案，達(dá)到最佳的減壓穩(wěn)壓效果。由于工廠生產(chǎn)工藝的需要，蒸汽是的工藝介質(zhì)，需要從電廠輸入蒸汽，因電廠到工廠的距離較遠(yuǎn)存在壓力波動(dòng)較大的情況以及工廠在實(shí)際使用的流量波動(dòng)范圍較大，因此在進(jìn)入工廠的蒸汽主管道壓力進(jìn)行減壓穩(wěn)壓。
在蒸汽系統(tǒng)中，減壓閥的應(yīng)用廣泛，特別是在使用飽和蒸汽的加熱制程中。然而，減壓系統(tǒng)常常面臨一系列問題，如減壓閥超壓、安全閥起跳、壓力波動(dòng)導(dǎo)致加熱不穩(wěn)定，以及減壓閥頻繁損壞等。這些問題的根源往往在于減壓閥的初始設(shè)計(jì)選擇不當(dāng)。那么，我們?cè)撊绾巫龀稣_的選擇和配置，以確保減壓系統(tǒng)能夠有效地發(fā)揮其減壓作用，并確保整個(gè)蒸汽系統(tǒng)的穩(wěn)定性呢？
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個(gè)設(shè)計(jì)方案常見減壓閥的類型與特點(diǎn)概覽
在蒸汽系統(tǒng)中，減壓閥的選擇至關(guān)重要。根據(jù)其特性，我們常遇到的減壓閥大致可分為幾種類型，每種都有其的應(yīng)用與性能。
減壓閥的類型與特點(diǎn)
常見的減壓閥可大致分為三類。其中，第一類和第二類減壓閥無需外部動(dòng)力，即可實(shí)現(xiàn)其減壓功能。然而，第三類減壓閥則需要額外的動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)其工作。
1. 直接作用式減壓閥
這種減壓閥通過上游壓力、下游壓力與彈簧力的相互平衡來工作，彈簧力的變化會(huì)直接影響到閥門的開度。其特點(diǎn)是響應(yīng)速度迅速，但在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，壓力的波動(dòng)會(huì)相對(duì)較大。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較為低廉，因此常被應(yīng)用于對(duì)壓力要求不甚嚴(yán)格、流量穩(wěn)定的非關(guān)鍵場(chǎng)合。
2. 導(dǎo)閥型隔膜式減壓閥
這種減壓閥通過導(dǎo)閥的精準(zhǔn)控制，結(jié)合上游和下游壓力的變化，來精細(xì)調(diào)節(jié)蒸汽量，進(jìn)而調(diào)整主閥的開度。其突出特點(diǎn)是控制精準(zhǔn)度高，即使在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，也能保持穩(wěn)定的壓力輸出，波動(dòng)極小。因此，它常被應(yīng)用于對(duì)壓力穩(wěn)定性要求、需要持續(xù)穩(wěn)定壓力的場(chǎng)合。
3. 電/氣動(dòng)減壓閥
電/氣動(dòng)減壓閥通過控制器將反饋信號(hào)與設(shè)定壓力進(jìn)行對(duì)比，從而精準(zhǔn)控制閥門的開度輸出。其顯著特點(diǎn)在于控制精準(zhǔn)度高，并且可以實(shí)時(shí)調(diào)整壓力參數(shù)。這類減壓閥常被用于需要頻繁調(diào)整壓力參數(shù)，或者需要遠(yuǎn)程控制的場(chǎng)合。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個(gè)設(shè)計(jì)方案減壓閥選型與參數(shù)
在選購減壓閥時(shí)，確保提供正確的參數(shù)至關(guān)重要。通常，減壓閥的口徑會(huì)設(shè)計(jì)得比管道口徑稍小，以確保在高壓環(huán)境下能夠穩(wěn)定工作。
在蒸汽系統(tǒng)中，若單純依據(jù)管道口徑來挑選減壓閥，往往會(huì)選擇到口徑過大的減壓閥，這不僅可能導(dǎo)致配管困難，還會(huì)顯著縮短其使用壽命。為了選出恰當(dāng)口徑的減壓閥，我們至少需要關(guān)注三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：上游壓力、下游壓力以及蒸汽流量。
減壓閥的穩(wěn)定工作不僅取決于其自身，還受到蒸汽品質(zhì)等多方面因素的影響。為了確保減壓閥能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定地發(fā)揮其減壓作用，我們推薦采用以下配置組合，并定期進(jìn)行必要的維修保養(yǎng)。
為了確保減壓閥的穩(wěn)定工作，并延長(zhǎng)其使用壽命，我們推薦在系統(tǒng)中配備以下關(guān)鍵組件：
汽水分離器：其作用是攔截蒸汽中的水分，從而避免因水錘和沖蝕而損害減壓閥，并確保減壓閥不會(huì)因水分而超壓。
前后截止閥：這些閥門在維修和保養(yǎng)時(shí)非常有用，可以方便地在需要時(shí)進(jìn)行前后切斷，確保操作安全。
過濾器：用于捕捉并防止蒸汽中的雜質(zhì)進(jìn)入減壓閥，從而防止因雜質(zhì)導(dǎo)致的減壓閥卡傷或超壓。
安全閥：其作用是在減壓閥超壓時(shí)自動(dòng)排放蒸汽，確保系統(tǒng)安全。
壓力表：提供實(shí)時(shí)壓力讀數(shù)，便于對(duì)減壓閥進(jìn)行調(diào)試和調(diào)節(jié)。
在特殊的工作環(huán)境下，減壓閥的穩(wěn)定工作需要特別的配置。由于每臺(tái)減壓閥都有其特定的減壓比和流量比，這些比值通常不建議超過10：1。若遇到超出此范圍的工況，就需要考慮采用多臺(tái)減壓閥的串聯(lián)或并聯(lián)配置來滿足需求。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個(gè)設(shè)計(jì)方案特殊工況下的減壓閥配置
在面臨特殊的工作環(huán)境時(shí)，減壓閥的穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。每臺(tái)減壓閥都擁有其的減壓比和流量比，通常這些比值被控制在10：1以內(nèi)。然而，當(dāng)工況超出此范圍時(shí)，為了確保減壓閥能夠持續(xù)穩(wěn)定地工作，就需要考慮采用多臺(tái)減壓閥的串聯(lián)或并聯(lián)配置來應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。
*解決以上問題通常采用以下三個(gè)方案，
方案一是采用自力式蒸汽減壓閥，
方案二是采用氣動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥單臺(tái)控制，
方案三是采用氣動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩臺(tái)并聯(lián)分程控制
*方案一: 一臺(tái)自力式蒸汽減壓閥安裝方位及管道附件說明：
調(diào)節(jié)蒸汽，閥后壓力調(diào)節(jié)型（B型）（應(yīng)安裝冷凝器，建議安裝過濾器）減溫減壓器就是將高溫高壓蒸汽降為能夠使用的低壓低溫蒸汽（可以為過熱蒸汽）。
減溫減壓器可分為一體式和分體式兩種類型；一體式就是減溫減壓都在同一個(gè)減溫減壓閥內(nèi)；分體式減溫減壓器就是將減溫減壓分開進(jìn)行，減壓采用單獨(dú)減壓閥，它控制精度高、運(yùn)行平穩(wěn)、調(diào)節(jié)靈敏，可有效清除靜差影響。概述減溫減壓裝置廣泛應(yīng)用于電站、工業(yè)鍋爐或熱電廠等領(lǐng)域，是石化、造紙等行業(yè)中的部分。顧名思義，減溫減壓器就是通過對(duì)高溫高壓蒸汽進(jìn)行減溫和減壓，使蒸汽溫度和壓力達(dá)到工藝要求的裝備。在工業(yè)生產(chǎn)熱交換環(huán)節(jié)中，飽和蒸汽高，因此需要對(duì)過熱蒸汽降溫以作熱交換適用。為了保護(hù)設(shè)備或者提高熱效率，工業(yè)生產(chǎn)中需利用減溫減壓器調(diào)節(jié)蒸汽的溫度和壓力。
減溫減壓器型式2、分體式減溫減壓器分體式減溫減壓器分別通過減壓閥對(duì)蒸汽進(jìn)行減壓,再通過減溫器對(duì)蒸汽進(jìn)行減溫,使蒸汽達(dá)到用戶需要的溫壓值。常見的分體式減溫減壓器配置見圖。由于分體式減溫減壓器蒸汽的減壓和減溫過程相對(duì)獨(dú)立，相互無制約.減壓閥和減溫器的配置可以根據(jù)用戶的需要和工況要求來分別配置，因此具有更好的多樣性和靈活性。同時(shí)，減壓閥和減溫器可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間條件自由布置。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個(gè)設(shè)計(jì)方案
自力式蒸汽減壓閥因簡(jiǎn)單方便，維護(hù)量小，特別適用于現(xiàn)場(chǎng)無電無氣的場(chǎng)合；因此在蒸汽減壓的系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，見以下特點(diǎn)：
1、壓力設(shè)定點(diǎn)可在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)；
2、閥體部分與執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求變化更改執(zhí)行機(jī)構(gòu)或彈簧，實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)范圍在一定范圍內(nèi)快速更換；
3、自力式蒸汽減壓閥一般采用波紋管作為壓力平衡元件，閥前、后壓力變化不影響閥芯的受力情況，大大加快閥門的響應(yīng)速度，從而提高閥門的調(diào)節(jié)精度；
4、套筒平衡閥結(jié)構(gòu)采用了自平衡型雙密封面閥芯作為節(jié)流件，介質(zhì)應(yīng)清潔無顆粒，適用于壓降較大，閥門口徑較大，泄漏量要求不高的場(chǎng)合；
5、雙座閥結(jié)構(gòu)采用了自平衡型雙密封面雙座閥芯作為節(jié)流元件，適用于閥門口徑較大的場(chǎng)合；
6、膜片式執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用橡膠膜片作為壓力檢測(cè)元件，剛度小,靈敏度高，反應(yīng)迅速，調(diào)節(jié)精度高，適用于控制壓力≤0.6MPa；
7、活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣缸活塞作為壓力檢測(cè)元件，適用于控制設(shè)定值≥ 0.6MPa壓力的場(chǎng)合；
8、波紋管執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用波紋管作為壓力檢測(cè)元件，適用于高溫等較惡劣工況的場(chǎng)合。
*采用自力式蒸汽減壓閥方案中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，也是實(shí)際應(yīng)用使用不當(dāng)經(jīng)常出現(xiàn)的問題：
序號(hào) | 注意點(diǎn) | 作用 | 使用不當(dāng)產(chǎn)生后果問題 |
1 | 閥后應(yīng)安裝儲(chǔ)氣罐 | 可起到緩沖穩(wěn)壓的作用 | 當(dāng)流量變化時(shí)， 產(chǎn)生壓力較大的波動(dòng)現(xiàn)象。 |
2 | 減壓閥后應(yīng)安裝過壓保護(hù)裝置 | 防止后端閥門被打壞 | （即安全閥），防止因閥后流量接近為零而導(dǎo)致壓力上升,對(duì)自力式調(diào)壓閥打壞現(xiàn)象。 |
3 | 安全閥的設(shè)定壓力不可接近工作壓力 | 防止安全閥起跳頻繁 | 流量過小時(shí)，導(dǎo)致自力式調(diào)壓閥趨向關(guān)閉，而產(chǎn)生安全閥起跳頻繁。 |
4 | 因盡量減小自力式調(diào)壓閥填料密封處的摩擦力， | 防止因摩擦力過大而產(chǎn)生閥門反應(yīng)滯后現(xiàn)象。 | 導(dǎo)致閥后安全閥起跳頻繁或壓力過低現(xiàn)象。 |
*方案二：采用一臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，特點(diǎn)是調(diào)節(jié)精度比自力式蒸汽減壓閥要高的多，但成本和維護(hù)要求較高。
1、截止閥 2、帶電氣閥門定位器氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 3、安全閥 4、壓力變送器 5、控制臺(tái)（過程控制器）
方案二采用一臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥概述：
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)向氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（電動(dòng)調(diào)節(jié)閥）發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)。而氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（電動(dòng)調(diào)節(jié)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，改變通過調(diào)節(jié)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)調(diào)節(jié)壓力的目的。調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)根據(jù)工藝條件基本上為單座、套筒、雙座、籠式單座、套筒單座以及低噪音結(jié)構(gòu)。以上兩種方案是工廠的常用的兩種方案，但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中閥后的流量變化較大，特別是在蒸汽用量很小時(shí)，即閥門的開度很小，閥門在小開度情況下不是很穩(wěn)定，容易出現(xiàn)閥門震蕩。
減溫減壓裝置是本公司技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)而成。由于溫度給水調(diào)節(jié)水泵存在最小可調(diào)流量，在水量不可調(diào)范圍內(nèi)存在著調(diào)節(jié)盲區(qū)，比如我公司標(biāo)配的，最小可調(diào)水流量為0.15噸，在不可調(diào)流量?jī)?nèi)給水調(diào)節(jié)閥無法控制微小流量使管道內(nèi)注入了過量減溫水，故而公司開發(fā)了新減溫給水系統(tǒng)，由變頻式特種泵調(diào)節(jié)減溫水流量，最小減溫水流量能控制至0.02噸/小時(shí)。從而不會(huì)在蒸汽管道中注入過多的水量使減溫效果出現(xiàn)設(shè)計(jì)偏差，也不會(huì)因?yàn)樽⑷脒^多水量使管道變成臨時(shí)蒸汽發(fā)生器造成管道開裂等責(zé)任事故。
減溫減壓器是用于在汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，向均壓箱提供足夠的低溫低壓蒸汽，用以密封汽輪機(jī)的前后汽封，不讓空氣進(jìn)入汽輪機(jī)，以減少抽真空時(shí)間，進(jìn)而縮短啟動(dòng)時(shí)間。鍋爐來的4.90MPa，470℃或3.43MPa，435℃的新蒸汽由蒸氣母管經(jīng)閥門進(jìn)入減溫減壓器時(shí)，在進(jìn)口經(jīng)節(jié)流降壓再在噴嘴中膨脹，與減溫水混合，再一起進(jìn)擴(kuò)散器降速，使蒸汽在減溫器出口處壓力≤0.25MPa，溫度160-200℃，送人均壓箱，再進(jìn)入汽輪機(jī)前后汽封，滿足密封要求。
化工蒸汽減溫減壓裝置搭配設(shè)計(jì)方案由減壓系統(tǒng)、減溫系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置等組成，主要特點(diǎn)如下：
1）、采用減溫、減壓分體閥結(jié)構(gòu)，使蒸汽先減壓；然后單獨(dú)減溫，分別在不同系統(tǒng)內(nèi)完成，該裝置的長(zhǎng)度提高了運(yùn)行的可靠性，便于壓力、溫度的獨(dú)立調(diào)節(jié)。
2）、減溫噴水系統(tǒng)：采用特殊結(jié)構(gòu)的噴嘴，可配置兩種結(jié)構(gòu)形式的閥門混合管內(nèi)設(shè)霧化噴嘴，減溫水通過變頻式特種泵噴入管道，可靈活設(shè)置不同類型的噴水裝置，包括螺旋霧化噴嘴等。減溫給水壓力僅需Pb≥0.6P2+0.3MPa；
3）、減壓系統(tǒng)：采用三種不同結(jié)構(gòu)形式的減壓閥
⑴采用直行程籠式減壓閥結(jié)構(gòu)，多用于t≤400℃,P≤2.5MPa，介質(zhì)經(jīng)多個(gè)小孔節(jié)流減壓，閥內(nèi)可設(shè)多級(jí)節(jié)流降壓，增加閥體使用壽命，保護(hù)了閥座及閥體免受沖擊，延長(zhǎng)了閥門的使用壽命，同時(shí)也降低了裝置的噪音。
⑵雙座減壓閥多用于t≤450℃,P≤4.3MPa的常規(guī)減溫減壓裝置。介質(zhì)節(jié)流通道為雙座形式，流通面積大，閥桿節(jié)流處堆焊硬質(zhì)合金，閥桿材料多為不銹鋼或氮化鋼，經(jīng)過數(shù)十年考驗(yàn)，雙座減壓閥只要在上述參數(shù)范圍內(nèi)使用，沒有發(fā)生過異常問題。雙座閥不平衡力小、調(diào)節(jié)范圍廣、動(dòng)作平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。減壓閥密封表面堆焊鈷基ERCrMn-C-15，抗高溫、抗沖刷；閥座和閥瓣采用配合研磨，密封性能好。
⑶柱塞式單座減壓閥，多用于壓力≤9.8MPa、溫度≥450℃或更高參數(shù)。該閥屬引進(jìn)改進(jìn)型產(chǎn)品，閥桿、閥瓣為一整體，在閥瓣處開具多個(gè)能將汽流分解成多股梅花狀流道，能使閥內(nèi)不出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)并能降低噪音，閥內(nèi)設(shè)置有曲線型多孔鐘罩，防止蒸汽直接沖擊閥體內(nèi)表面，具有噪音低，振動(dòng)小，密封性好，降壓效果和調(diào)節(jié)特性好，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。熱電廠等已采用，反映良好。
4）、閥流量特性：直線或修正等百分比特性曲線，可在全行程范圍內(nèi)精確控制，保證二次蒸汽在30~100%額定出力范圍內(nèi)，設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個(gè)設(shè)計(jì)方案
解決方案：在此情況下建議用方案三，采用兩個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)。
1、截止閥 2、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（附帶定位器） 3、安全閥 4、 壓力變送器 5、控制臺(tái)（過程控制器）
方案三 采用兩臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)進(jìn)行同向分程控制：
A閥接收調(diào)節(jié)儀4~12.5mA時(shí)閥門從關(guān)閉至全開，B閥接收調(diào)節(jié)儀11.5~20mA時(shí)閥門從關(guān)閉至全開，這兩臺(tái)閥門通過兩只通向作用的定位器實(shí)現(xiàn)。工況在小流量時(shí)，B閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過A閥的開度變化來實(shí)現(xiàn)。工況在大流量時(shí)，A閥全開也滿足不了要求時(shí)，這時(shí)B閥也開啟，從而來增加蒸汽的供應(yīng)量。采用方案三不僅可以滿足生產(chǎn)時(shí)負(fù)荷變化要求，而且提高控制精度和穩(wěn)定性。
蒸汽減壓穩(wěn)壓三個(gè)方案分析結(jié)論：
以下是對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行綜合比較，控制方案的最后選擇，取決于實(shí)際應(yīng)用的要求和客戶的使用偏好。
特點(diǎn)比較 | 成本 | 精度及 | 適用工況 | 應(yīng)用舉例 |
方案一 | 便宜 | 低 | 在無電無氣的場(chǎng)合 | 閥前壓力8~10kg/cm2 |
方案二 | 較貴 | 好 | 在有電有氣的場(chǎng)合 | 閥前壓力8~12kg/cm2 |
方案三 | 更貴 | 很好 | 在有電有氣的場(chǎng)合 | 閥前壓力8~14kg/cm2 |
