工業蒸汽減壓閥設計方案對比

【資料簡介】

 工業蒸汽減壓閥設計方案對比

我們通過多年的設計制造、現場應用及實踐、分析、總結，將工廠主管道蒸汽減壓三個方案進行分析比較，從而選用合適的方案，達到減壓穩壓效果。對于負荷波動較大的蒸汽系統,減壓閥的設計至關重要,不恰當的選型對設備安全與系統節能均會帶來不利影響.先導式減壓閥并聯閥站對負荷變化適應能力強,可穩定可靠地保證供汽壓力,消除蒸汽放散.在所述案例中,采用先導式減壓閥并聯閥站,取代原有的活塞式減壓閥,解決了活塞式減壓閥對負荷變化適應能力弱,無法靜態減壓,系統蒸汽放散,供汽不穩定等問題,為負荷波動較大場合下的蒸汽減壓設計提供了新的思路.改造后設備運行穩定,安全可靠,頗有推廣使用價值.
由于工廠生產工藝的需要，蒸汽是*的工藝介質，需要從電廠輸入蒸汽，因電廠到工廠的距離較遠存在壓力波動較大的情況以及工廠在實際使用的流量波動范圍較大，因此在進入工廠的蒸汽主管道壓力進行減壓穩壓。

工業蒸汽減壓閥設計方案對比解決以上問題通常采用以下三個方案，

方案一是采用自力式蒸汽減壓閥，

方案二是采用氣動或電動調節閥單臺控制，

方案三是采用氣動或電動調節閥兩臺并聯分程控制

工業蒸汽減壓閥設計方案對比方案一: 一臺自力式蒸汽減壓閥安裝方位及管道附件說明：

 調節蒸汽，閥后壓力調節型（B型）（應安裝冷凝器，建議安裝過濾器）

自力式閥后壓力調節閥(簡稱調壓閥)無需外加能源，利用被控介質自身能量作為動力源。引入執行機構控制閥芯位置來改變流通面積，改變流量，從而使閥后壓力穩定到給定值，具有動作靈敏，壓力波動小等特點。 自力式閥后壓力調節閥為減壓用閥后壓力調節型（B型），壓力分段范圍15~3000Kpa，配用不同的檢測執行機構，廣泛應用于蒸汽、各種氣體及液體減壓穩壓的自動控制。

簡單的蒸汽減壓閥是一種帶有扁平隔膜或波紋管的直接作用減壓閥。因為它是獨立的，所以沒有必要在下游安裝外部傳感器線，而且這個閥門的精度通常是下游設置點的~/-10%。蒸汽減壓閥也有較常用的薄膜是減壓閥，這種減壓閥，雙隔膜代替活塞內部減壓閥。這個擴大的隔膜面積打開一個更大的主閥，在相同的管道尺寸下，容量比內導活塞泄壓閥更大。此外，隔膜對壓力變化更加敏感，精度達到/-1。精確性更高是由于下游傳感線的定位（閥的外部），其所在位置氣體或液體動蕩更少。減壓閥非常靈活，可以使用不同類型的閥門。

自力式蒸汽減壓閥因簡單方便，維護量小，特別適用于現場無電無氣的場合；因此在蒸汽減壓的系統中得到了廣泛的應用，見以下特點：

1、壓力設定點可在壓力調節范圍內現場調節；
2、閥體部分與執行機構采用模塊化設計，可根據現場要求變化更改執行機構或彈簧，實現壓力調節范圍在一定范圍內快速更換；
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速度，從而提高閥門的調節精度；
4、套筒平衡閥結構采用了自平衡型雙密封面閥芯作為節流件，介質應清潔無顆粒，適用于壓降較大，閥門口徑較大，泄漏量要求不高的場合；
5、雙座閥結構采用了自平衡型雙密封面雙座閥芯作為節流元件，適用于閥門口徑較大的場合；
6、膜片式執行機構采用橡膠膜片作為壓力檢測元件，剛度小,靈敏度高，反應迅速，調節精度高，適用于控制壓力≤0.6MPa；
7、活塞式執行機構采用氣缸活塞作為壓力檢測元件，適用于控制設定值≥ 0.6MPa壓力的場合；
8、波紋管執行機構采用波紋管作為壓力檢測元件，適用于高溫等較惡劣工況的場合。

工業蒸汽減壓閥設計方案對比采用自力式蒸汽減壓閥方案中應特別注意以下幾個關鍵點，也是實際應用使用不當經常出現的問題：

序號	注意點	作用	使用不當產生后果問題
1	閥后應安裝儲氣罐	可起到緩沖穩壓的作用	當流量變化時， 產生壓力較大的波動現象。
2	減壓閥后應安裝過壓保護裝置	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致壓力上升,對自力式調壓閥打壞現象。
3	安全閥的設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，導致自力式調壓閥趨向關閉，而產生安全閥起跳頻繁。
4	因盡量減小自力式調壓閥填料密封處的摩擦力，	防止因摩擦力過大而產生閥門反應滯后現象。	導致閥后安全閥起跳頻繁或壓力過低現象。

工業蒸汽減壓閥設計方案對比方案二：

采用一臺氣動調節閥，特點是調節精度比自力式蒸汽減壓閥要高的多，但成本和維護要求較高。1、截止閥   2、帶電氣閥門定位器氣動調節閥   3、安全閥    4、壓力變送器 5、控制臺（過程控制器）

方案二采用一臺氣動調節閥或電動調節閥概述：
       壓力變送器根據測定的壓力反饋4-20ma.DC電流信號，在控制臺中與設定值比較，當兩者之差達到一定數值后，控制臺向氣動調節閥（電動調節閥）發出調節信號。而氣動調節閥（電動調節閥）的執行機構按此信號，使閥桿帶動閥芯產生位移，改變通過調節閥的流量，直到測試點壓力達到要求.從而達到自動調節壓力的目的。調節閥的結構根據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構。

減壓裝置是電動調節閥在壓力控制領域的典型應用。該裝置通過調節一次側流體的動壓頭，達到控制減壓閥后壓力的目的。該設備由西門子壓力變送器、控制器、電動執行器及我公司生產的壓力平衡式調節閥組成，若蒸汽溫度小于220°也可選用西門子原裝蒸汽閥門。電動無級調節，二次壓力穩定，控制精度高；操作簡便，只需通過控制器修改二次壓力設定；運行平穩，使用壽命長。

應用范圍

換熱站熱源及生產工藝設備前蒸汽壓力調節；暖通空調、給排水系統或設備水力壓力調節；液位控制等。通過調節一次側流體的動壓頭，達到控制減壓閥后壓力的目的。壓力變送器安裝在蒸汽管道的下游，實時監測減壓后的蒸汽壓力，西門子減壓控制器采用PI（比例積分）模式調節閥門的開度，使蒸汽壓力趨近設定值。無論上游壓力和下游負荷如何變化，下游蒸汽壓力都能保持穩定，從而保證后部設備的安全運行。

以上兩種方案是工廠的常用的兩種方案，但在實際應用當中閥后的流量變化較大，特別是在蒸汽用量很小時，即閥門的開度很小，閥門在小開度情況下不是很穩定，容易出現閥門震蕩。

      解決方案：在此情況下建議用方案三，采用兩個氣動調節閥或電動調節閥并聯。

 1、截止閥  2、氣動調節閥（附帶定位器）  3、安全閥   4、 壓力變送器  5、控制臺（過程控制器）

方案三  采用兩臺氣動調節閥并聯進行同向分程控制：
      A閥接收調節儀4~12.5mA時閥門從關閉至全開，B閥接收調節儀11.5~20mA時閥門從關閉至全開，這兩臺閥門通過兩只通向作用的定位器實現。工況在小流量時，B閥處于關閉狀態，通過A閥的開度變化來實現。工況在大流量時，A閥全開也滿足不了要求時，這時B閥也開啟，從而來增加蒸汽的供應量。采用方案三不僅可以滿足生產時負荷變化要求，而且提高控制精度和穩定性。

 壓力變送器根據測定的壓力反饋4-20mA.DC電流信號，在控制臺中與設定值比較，當兩者之差達到一定數值后，控制臺向電動控制閥發出調節信號。而電動控制閥的執行機構按此信號，使閥桿帶動閥芯產生位移，改變通過控制閥的流量，直到測試點壓力達到要求.從而達到自動控制壓力的目的。壓力調壓閥采用電動單座調節閥（或防爆型電動調節閥）+溫控器+智能型壓力變送器及3芯屏蔽線等附件組成，具有高控制精度,可達±0.2%的控制精度，調節性能及控制精度遠超過常規自力式（蒸汽）減壓閥。

安裝調試方法：

1、安裝位置

（1）蒸汽減壓閥的閥體安裝于需減壓的蒸汽管路上。

（2）電動執行器與閥體連接。

（3）壓力傳感器安裝于減壓閥后至少一米處附近

（4）電控箱及控制器，安裝于設備附近便于操作的位置。

2、調試前的操作準備：

（1）確認減壓閥前截止閥*關閉。

（2）檢查接線是否有誤。

（3）打開旁通，投入運行。

（4）電控箱得電，確認控制器、執行器同時得電，且執行器處于自動狀態。

（5）打開執行器接線盒蓋，進行行程校驗。

該閥大的特點只需普通220V電源，利用被調介質自身能量，直接對蒸汽、熱氣、熱油與氣體等介質的壓力（溫度）實行自動調節和控制，亦可使用在防止對過熱或熱交換場合。采用擴散硅壓力芯體作為測量單元。擴散硅傳感器的原理是硅材料受壓力作用時電阻發生變化的特性。電阻連接成一個惠斯通電橋，測量時，壓力直接作用在膜片上，使之產生微小的形變，改變橋臂電阻，經過微調電路放大后，使電橋產生一個與壓力成正比的電壓信號，再通過變送控制器轉換成對應的4~20mA信號顯示、控制及輸出。精巧實用，功能齊全，體積小巧，安裝方便，使用靈活，經濟適用。還可以選擇是否帶LED表頭顯示，控制接點數量等。

蒸汽減壓穩壓三個方案分析結論：

蒸汽減壓閥，減壓閥單獨看名字就是減壓的作用，其實沒錯的，它就通過調節，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質本身能量，使出口壓力自動保持穩定的閥門。蒸汽減壓閥是空氣調節閥的必要部件，主要作用是減壓空氣源的壓力使其穩定在一定值，從而調節閥能夠得到穩定的空氣源動力用于調節控制。以下是對三個方案進行綜合比較，控制方案的選擇，取決于實際應用的要求和客戶的使用偏好。

特點比較 閥門類型方案	成本	精度及 穩定性	適用工況	應用舉例
方案一 （一臺自力式調閥）	便宜	低	在無電無氣的場合 流量變化相對不大的場合 安全閥的設定壓力不可接近工作壓力	閥前壓力8~10kg/cm2 閥后壓力5 kg/cm2 流量6~10t/h 選用閥門口徑DN100 （直接接收管道壓力信號）
方案二 （一臺氣動調節閥）	較貴	好	在有電有氣的場合 可遠程設定和顯示 一般用在自力式調壓閥不能滿足的場合，特別是流量變化相對較大和要求精確控制的場合	閥前壓力8~12kg/cm2 閥后壓力5 kg/cm2 流量2~10t/h 要求精確控制 選用閥門口徑DN100 （接收4~20mA調節儀信號）
方案三 （兩臺氣動調節閥聯進行同向分程控制）	更貴	很好	在有電有氣的場合 可遠程設定和顯示 一般用在自力式調壓閥或用一臺氣動調節閥不能滿足的場合，適合流量變化特別大的場合	閥前壓力8~14kg/cm2 閥后壓力5 kg/cm2 流量0.5~10t/h 要求精確控制 選用小閥口徑DN40 （接收4~12.55mA調節儀信號） 大閥口徑DN100 （接收11.5~20mA調節儀信號）