滑板式控制阀的应用.pdf

第 4 9 卷第 1 期 2 0 1 3 年 2月 石油化工自动化 AUTOMAT1 0N I N P ETR0一 CHE MI CAL I NDUS TRY Vo 1 ． 4 9 。No ． 1 F e b r u a r y ，2 01 3 滑板式控制 阀的应用 孙鲁 ， 邱宣振 中石化上海工程有限公司， 上海2 0 0 1 2 0 摘要 滑板式控制阀利用多孔固定滑板与多孔动滑板的相对运动来控制流量， 开创了控制阀板式直行程的结构特色， 具有压 差比大、 线性特性控制阀在小开度下流量稳定、 阀体体积变小等优势。但滑板式控制阀也存在是否可以通过定位器来改变流量 特性 等问题 ， 在工程上选用时有待商榷 。 关键词 滑板式控制阀柱塞式控制阀压力恢复系数流量特性 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 2 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 1 3 0 1 0 0 1 9 0 3 Ap pl i c a t i o n o f S l i de Co n t r o l Va l v e S u n Lu，Qi u Xu a n z h e n S i n o p e c S h a n g h a i En g i n e e r i n g C o ．Lt d ．，S h a n g h a i ，2 0 0 1 2 0 ， Ch i n a Ab s t r a c t S l i d e c o n t r o l v a l v e u s e s t h e mo t i o n b e t we e n o n e f i x e d p o r o u s s l i d e a n d o n e p o r o u s s l i d i n g d i s c t o c o n t r o l t h e f l o w．I t c r e a t e s a s t r a i g h t p l a t e t r i p s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c o f c o n t r o l v a l v e ．I t h a s a s e r i e s o f a d v a n t a g e s o f h i g h d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e r a t i o ，s t a b l e f l o w u n d e r s ma l l o p e n i n g r a t i o wi t h l i n e a r c h a r a c t e r i s t i c s c o n t r o l v a l v e a n d s ma l l v a l v e b o d y s i z e ， b u t t h e p r o b l e m i s t h a t wh e t h e r t h e f l o w c h a r a c t e r i s t i c s o f s l i d e c o n t r o l v a l v e c a n b e r e s e t b y t h e a c t u a t o r o r n o t ．Th e s e l e c t i o n a n d a p p l i c a t i o n n e e d t o b e c o n f o r me d i n t h e p r o j e c t ． Ke y wo r d s s l i d e c o n t r o l v a l v e ； g l o b e c o n t r o l v a l v e ； p r e s s u r e r e c o v e r y c o e f f i c i e n t ； f 1 O W c h a r a c t e r i s t i c s 滑板式控制阀改变了传统控制阀的结构形式， 需 从其原理、 优越 陆、 同 值下的阀门体积大小 、 阀门 调廿J陛能、 性价比等方面来探讨其应用。为便于滑板 式控制阀在工程上更好的应用， 需解决智能阀门定 位器能否将线性改 为等百分 比特性 等实用 问题 。 下面以某公司 GS滑板式控制阀为例进行论述 。 1 滑板式控制阀的节流原理和特点 1 ． 1 节流控制原理 滑板式控制阀利用相互密合的 1 块固定多孔槽 孔板与 1块可移动的多孔槽孔板相对运动， 改变通 过阀流体的体积实现对流量的控制 ， 如图 1 所示。 GS滑板式控制阀阀内件由 2块开有相同宽度 节流槽孔 的滑板 组成， 1块滑板 固定不动 ， 称 为定 滑板 ； 另 l 块滑板在 固定环 内与 阀杆相连， 受阀杆 的带动而滑动 ， 称为动滑板。当动滑板随阀杆上下 移动时， 动滑板与定滑板上的节流槽孔会发生位置 上的变化 ， 从而达到改变节流面积 ， 起到调节流体 体积流量的作用。 GS滑板式控 制阀 阀内件 的节 流槽 孔是垂直 截断流体的， 流体流经节流槽孔时， 会对节流槽孔 四周产生一个作用力， 即通常所说的控制阀的不平 筏力 F FA一 △p A 1 式中 △ 阀前后压差 ； A 。 流体作用 的有 效面积 ； 两块滑板之间的摩擦系数 。 1 ． 2 特点 1 ． 2 ． 1 阀芯不平衡力小 G S滑板式控制阀内的动滑板的A 。 。 不等同于 常见的直通单座控制阀 柱塞式控制阀 的阀芯 A ， 如图 1中 GS滑板式控制阀与直通单座控制 阀的 A 及阀芯受力 比较所示 。另外 因为滑板式 控制阀的节流槽孔有上下两条边 ， 在实际应用时会 同时受到流体向上和向下的作用力， 所以它远比直 通单座控制阀阀芯受的不平衡力要小 。 两类阀门阀芯所受不平衡力比如下 ≈ o ． 1 2 FA ． S e a t v a l A p A t ’ 一 稿件收 到 日期 2 0 1 2 0 6 0 1 ， 修改稿收到 日期 2 0 1 2 1 0 3 O 。 作者简介 孙鲁 1 9 8 O ～ ， 男， 2 0 0 3 年毕业于东华大学通信工程专 业 ， 主要从事自控设计研究工作， 任工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 O 石油 化工 自动化 第 4 9卷 a GS 滑板式控制阀 b 1直通单 座控制 阀 图 1 GS滑板式控制阀与直通单座控制阀工作原理 由式 2 可得在相同工况下， 流体介质对滑板 式控制阀阀芯 动滑板 的不平衡力约是直通单座 控制阀阀芯所受流体介质不平衡力的 0 ． 1 倍u ] 。 克服控制阀所受的不平衡力， 可以通过提高执 行机构的输 出力来实现 ， 但必须增大执行机构 尺 寸 ， 同时加粗阀杆以提高阀杆的强度。但是直通单 座控制阀在关闭时阀芯与阀座 的撞 击和摩擦仍无 法避免 ， 密封难以长期保证。而 GS滑板式控制阀 只需较小的执行机构就可以克服不平衡力对控制 阀的影响， 在微小开度时不会因不平衡力大而引起 控制波动， 同时在控制阀关闭时仅是动滑板与定滑 板之间的节流槽孑 L 位置错开， 没有撞击 ， 避免了传 统直通阀的阀芯阀座关闭时所产生的撞击带来 的 阀座损坏和泄漏问题 。 1 ． 2 ． 2 阀体体积小且质量轻 由于 GS滑板式控制阀阀芯采用 2块板 的板 式结构 ， 因而阀芯质量大大减轻。另外 GS滑板式 控制阀的阀芯不平衡力只有传统直通单座控制阀 的 0 ． 1 倍 ， 阀芯的推力减小 ， 即阀的执行机构减小 ， 阀芯与执行机构的质量都减轻。 1 ． 2 ． 3 适用于压差 比大的工况 在工艺操 作 中， 空化 和气蚀 工况应该尽量 避 免 。当阀后压力低于工况温度下流体的饱和蒸汽 压时 ， 液体将气化 ； 在压力恢复时 ， 压力如果高于该 饱和蒸汽压 ， 则气泡破裂而造成噪声 、 振动和冲蚀 ， 大大缩短阀门的寿命 。 滑板式控制阀由于阀芯处的滑板薄， 闪蒸和气 蚀多发生在阀后管道处 。气蚀被推移至阀体后的 连接管道 1 ～2 m处 。由于滑板阀的结构特点， 使 滑板阀本身不会被气蚀损坏， 再加上流体对滑板槽 孔 的上下作用， 故滑板阀适用于压差 比大的工况 。 1 ． 2 ． 4 适用于可调比大的应用场合 在流程工业生产装置上 ， 经常会遇到一些特殊 工况条件， 此时对控制阀的选型提出要求 既要满 足在很小流量工况下流量或压力的稳定控制 ， 又要 适合很大流量工况下流量或压力的平稳调节， 即要 有大的实际可调比。按照通常的控制 阀选犁思路 ， 一 般会考虑采用分程控制回路 ， 用 2台直通单座控 制阀来实现这一 目标 ， 但这样会导致设备投资的增 加和工况切换时流量和压力波动较大 ， 不符合 自控 设计的规范要求 J 。用 l台直通单座控制阀实现 该控制， 可能会出现控制系统不太稳定 ， 控制系统 的精度不理想以及 阀门振荡损坏等问题 。当在很 小流量工况 时 ， 直通 式控制 阀的开度 偏小 ， 此 时 阀芯所受 不平衡 力为 最大 值 ， 因而 导致 阀芯 不 稳定 。另 外 直 通 阀 的 阀芯 和 阀座 在 较 小 开 度 时 ， 阀芯和 阀座 间的节流 间隙很小 ， 易 发生摩擦 撞 击而损坏 密封 面 ， 因而直 通控 制 阀 的选择 原 则 满足可控流量 的前提下 ， 尽量避开控制 阀在 小开度工况 下工 作 ， 同时也 必须 留有一 定 的可 控富余 量 ， 控 制 阀 主要 动 作 区 间 在 阀开 度 的 1 5 ～9 0 ， 实际可 调比为 6 l 4 I 。 G S滑板式控制 阀具有受流体不平衡 力小 ， 控 制稳定性好 ， 在全行程范围内都能实现正常控制， 阀门开启与关闭利用节流槽 的滑动实现等优 点。 当滑板控制 阀配置智能阀门定位器时， 可控开度为 4 ～9 6 实际可调 比为 2 4 ， 不影响阀门使用寿 命 和控制精度 。 2 G S滑板式控制阀与常规控制阀的比较 以某品牌的常规控制阀为例与 GS滑板式控 制阀比较 ， 值见表 1 所列。 表 1 滑板式控制阀与常规控制阀的 C 比较 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 孙鲁等．滑板式控制阀的应用 2 1 续表1 注 一般控制阀同口径等百分 比特性与线性特性 C v 值大小一样， 而滑板式控制阀在同一 口径下， 等 百分比特性约为线性特性 的0 ． 5 倍 。 3 滑板式控制阀需要注意的问题 工程上为更好地应用滑板阀， 需要进一步明确 下列问题 1 在相关 资料 中应说 明液体压力 恢复系数 F I 1 i q u i d p r e s s u r e r e c o v e r y f a c t o r 。虽然以前 的 控制阀 口径 K 计算公式中不一定用到 F』 J ， 但近年来的计算 中都用到 F 『 J ， 如文献 [ 9 ] 所述 。因 此 ， 应用滑板式控制阀时应在相关资料中对 加 以说 明。 2 滑板式控制阀的具体尺寸 。滑板式控制阀 阀体尺寸小 ， 质量轻 ， 但并不是整个 阀体尺寸很小 ， 有的高度甚至比一般单座控制阀高， 这在工程应用 上要注意 ， 特别 在取代 老控制 阀 时， 要特别 注意 高度 。 3 从表 1 可知， 同一口径的滑板式控制阀， 其 线性特性约比等百分比特性的 大 1 倍， 能否通 过传统阀门定位器或智能阀门定位器改变控制阀 特性， 将线性特性改变为等百分比特性， 该问题在 理论上可以， 实际是否可行有待商榷。如果可以， 等百分比特性的滑板式控 制阀可 以选用较小 口径 的线性滑板式控制阀来扩大阀全开时的 值 ， 以 节省投资和空间u 。 参考文献 [ I ] 赵敏． G S 滑板式控制阀在高可调比流程工业中的应用_ J ] ． 控制 阀信息 ， 2 0 1 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． 北 京 化学工业出版社 ， 2 0 0 5 2 1 2 2 ． 魏德米勒的 P RV直插式信号集结端子和 P P V直插式分线端子 通过研发， 魏德米勒推出了 P R V直插式信号集结端子和 P P V直插式分线端子。这两 个系列接线端子有着圣诞树似的外形， 并根据控制系统的要求来设计。此外产品结构有 4 层、 8层、 1 6层， 便于在狭小的空间内实现高密度接线。使用魏德米勒 1 6层 P R V直插式信 号集结端子， 可在电气柜里实现每米 1 7 0 0多个信号的联接。相比传统的接线端子， 这两个 端子能为客户提供更紧凑的接线解决方案。 为了测试魏德米勒 P R V直插式信号集结端子和 P P V直插式分线端子在震动环境下 的适应度， 与值得信赖的实验室 专业模拟地震测试 进行合作， 魏德米勒制定了一套特殊 的测试流程， 成功通过这些震动测试也就证明魏德米勒 P R V直插式信号集结端子和 P P V 直插式分线端子特别适用于处于地震带的火 电厂。通过这种方式也帮助配有魏德米勒 P RV直插式信号集结端子和 P P V直插式分线端子的控制柜能极大地简化其认证测试 。 公 司 魏德米勒电联接 上海 有限 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m