蝶閥在調(diào)節(jié)工況中的使用

1、蝶閥在調(diào)節(jié)工況中應(yīng)用的潛在優(yōu)勢一個(gè)閥門被設(shè)計(jì)為開關(guān)閥就不能做調(diào)節(jié)閥使用； 而調(diào)節(jié)閥只能用在調(diào)節(jié)工況而不 能做開關(guān)閥使用。事實(shí)上通常同時(shí)聽到的這兩種說法并非不可反駁的事實(shí)。本文著重闡述蝶閥既可做調(diào)節(jié)閥使用，又可做開關(guān)閥使用的潛在優(yōu)勢。在過去，許多 閥門制造商和其他相關(guān)人員一直試圖說服儀表工程師，蝶閥可以作為一個(gè)關(guān)鍵性 的調(diào)節(jié)單元被應(yīng)用在流程控制方面。 盡管他們做出了很多努力，但是，主流觀點(diǎn) 仍然認(rèn)為蝶閥既不具有很好的調(diào)節(jié)性能，也不能提供精確的調(diào)節(jié)。由于這些觀點(diǎn)是直接相關(guān)聯(lián)的，我們可以通過反駁第二種說法來證明碟閥事實(shí)上 是一種很好的調(diào)節(jié)閥。在此，很有必要弄清楚例如 ：調(diào)節(jié)性能，氣蝕,Kv值,調(diào)節(jié)范

2、 圍,等術(shù)語。除此之外，我們還對六種調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了比較 ，通過進(jìn)一步了解在不同 應(yīng)用中調(diào)節(jié)閥的功能性，我們可以確定更為合理的選型標(biāo)準(zhǔn)。 回顧蝶閥作為調(diào)節(jié) 閥使用時(shí)的諸多優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)令人驚奇的結(jié)論也許會(huì)促使許多工程師重新思考他們 的觀點(diǎn)。調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥根據(jù)種類不同有很大差別而且具有多種不同形式的閥體。當(dāng)我們對比多種調(diào)節(jié)閥的不同參數(shù)后，這種差異也就變得更加明顯。以下選擇了幾種調(diào)節(jié)閥進(jìn)行 比較：1. 蝶閥（Keystone F990中線蝶閥）2. 蝶閥（K-Lok,雙偏心蝶閥）3. 蝶閥（Vanessa三偏心蝶閥）4. 偏心旋轉(zhuǎn)閥（廠商A）5. V型球閥（廠商B）6. 截止閥（廠商C）7. 籠型閥（廠

3、商D）Kv值Kv值是調(diào)節(jié)閥選型時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵性因素。為了給出所選擇的這些調(diào)節(jié)閥之間差 異的直觀影象，下表一列出了4種尺寸的閥門在全開時(shí)的 Kv值（Kv值指在恒定壓降下流過給定開度的閥門的水量）。閥門 尺寸蝶閥（中線型）蝶閥（雙偏心）蝶閥（三偏心）旋轉(zhuǎn)閥V型球閥截止閥籠型閥366424817315629313910462830132888657812014623231092405198254115023107127192416183651155280854216-27721964從表 1我們可以看出各種類型的閥門的 Kv 值有很大差別，這些差別將部分決定 每一種閥門的應(yīng)用可能性。可以看出蝶閥的 K

4、v 值比籠型導(dǎo)向閥高好幾倍。 畢竟，對于籠型閥而言 ,介質(zhì)按迷 宮路線流動(dòng)，因此有很大的流動(dòng)阻力 ,這將明顯減少介質(zhì)通過閥門的流量。從 Kv 值定義可以明確的知道對于閥門的不同開度對應(yīng) Kv 值不同。繪制 Kv 值 對應(yīng)閥門開度的曲線即 Kv 值曲線（圖 2）。這個(gè)曲線就是通常提到的閥門的固有 特性曲線。 .Kv 值 （%） 類型快開線性等線性等百分比閥門開度 %圖 2.不同固有特性的閥門的曲線圖根據(jù)這個(gè)特性曲線就可以確定調(diào)節(jié)范圍 .調(diào)節(jié)范圍 表明了閥門能夠正確實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié) 功能的區(qū)域。這個(gè)區(qū)域由 最小 Kv 值和最大 Kv 值界定 ,而最大和最小 Kv 值是由 閥門的開度決定的，在此范圍內(nèi)閥門仍

5、然有充足的流量 （由此可調(diào)節(jié)流量 ）。Kv 值對于調(diào)節(jié)閥是一個(gè)很關(guān)鍵的因素。但是，當(dāng)考慮調(diào)節(jié)閥的類型時(shí)，其它因 素也是非常重要的，下面將逐一討論。調(diào)節(jié)范圍（量程比） 調(diào)節(jié)范圍是最小Kv值和最大Kv值的比值。例如，最小 Kv值為12,最大Kv 值為100,調(diào)節(jié)范圍就可確定為1: &表2給出了各種形式的閥門的調(diào)節(jié)范圍以 及達(dá)到該調(diào)節(jié)范圍的閥門開度。蝶閥（中線型）蝶閥（雙偏心）蝶閥（三偏心）偏心旋轉(zhuǎn) 閥V型球閥截止閥籠型閥調(diào)節(jié)范圍1:151:301:351:501:30001:50>1:100(25-75%)(15-80%)(5-85%)(2-50%)(1-80%)(2-80%)(1-

6、100%)F1 Valves0.250.350.620.700.851.0操作彈性25%35%45%55%70%100%特性322131或31操作彈性操作彈性是指最大允許壓降和入口壓力之間的關(guān)系。操作彈性是由閥門內(nèi)部的阻 力決定的。內(nèi)部阻力越大，允許通過閥門的壓降就越大，在此允許壓降范圍內(nèi)不 至于產(chǎn)生如：噪音、氣蝕等問題。蝶閥的優(yōu)點(diǎn)如前所述，調(diào)節(jié)閥的功能一般僅作調(diào)節(jié)而不作開關(guān)。通常我們知道，蝶閥可以做到 氣泡級(jí)密圭寸。如果給它配備執(zhí)行機(jī)構(gòu)，定位器并且給它一個(gè)由控制器或PLC傳輸?shù)恼{(diào)節(jié)信號(hào)，它就能夠很好地調(diào)節(jié)流體流量。假定，選型比較合理，這就意味著可以采用結(jié)構(gòu)相對簡單而價(jià)格較低的蝶閥代替通常使用

7、的價(jià)格昂貴的截止型 調(diào)節(jié)閥。使用蝶閥對用戶來說有很多優(yōu)點(diǎn)：1. 蝶閥的價(jià)格通常比較低，特別對于大直徑的閥門。2. 蝶閥很少需要維修，即使維修也較簡單且花費(fèi)低。3. 蝶閥能夠很好的關(guān)斷工藝流體，因此采用蝶閥做調(diào)節(jié)閥時(shí)通常在其上游不 需要安裝隔斷閥。4. 如果需要一個(gè)額外的隔斷閥（對于需要特別安全的場合），隔斷閥和調(diào)節(jié)閥 同時(shí)采用蝶閥具有很好的靈活性。 例如，當(dāng)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生故障后，可以將其執(zhí)行器 和定位器拆下安裝在隔斷閥上仍可以執(zhí)行調(diào)節(jié)功能而不致影響生產(chǎn)。 同時(shí)訂購一 臺(tái)閥門將那臺(tái)損壞的閥門更換。這與在系統(tǒng)中安裝一個(gè)手動(dòng)旁通閥是一樣的效果。5. 當(dāng)調(diào)解閥和隔斷閥都采用蝶閥時(shí)，備件數(shù)量可以大大減少。通

8、過上面的對比， 我們可以明確知道任何一種閥門都不能完全適合任何場合。 在 合適的場合 ,蝶閥的應(yīng)用更具有優(yōu)勢。 由于從表 2 可以看出蝶閥的量程比為 1：35 （三偏心），操作彈性不高于 45%。下面通過一些實(shí)際工藝情況的例子 ,可以證明 采用蝶閥所具有真正優(yōu)越性的應(yīng)用場合：例 1：當(dāng)一種工況需要的量程比為 1：75（最大 Kv 值 =1500，最小 Kv 值 =20）通 常會(huì)選用籠型調(diào)節(jié)閥。只要流量較大 ,要求截止閥的直徑超過 DN200 時(shí)，蝶閥將 是很好的選擇。 這樣一個(gè)調(diào)節(jié)閥通?？梢圆捎脙蓚€(gè)并聯(lián)的蝶閥代替。 在第一臺(tái)閥 達(dá)到最大調(diào)節(jié)范圍時(shí) ,第二臺(tái)閥（通常較大 ）開始進(jìn)行調(diào)節(jié)?？梢圆捎?/p>

9、一個(gè)DN200的Keystone蝶閥（Kv值從1500到200 - 1: 7.5）來調(diào)節(jié)DN300的主管線的介質(zhì)， 在DN100的并聯(lián)管線采用 DN80的Keystone蝶閥（Kv值從200到20 - 1: 7.5） 來調(diào)節(jié)介質(zhì)。采用兩個(gè)調(diào)節(jié)蝶閥（包括管路增加）比采用一個(gè) DN300 的籠型閥更經(jīng)濟(jì)。例2：有一種工況,壓力需要從3.5bara降到實(shí)際大氣壓，很自然會(huì)選截止型調(diào)節(jié)閥 （操作彈性為 70%）。與第一個(gè)例子一樣，可以選擇采用兩個(gè)蝶閥串聯(lián)安裝達(dá)到 同樣目的。（注明：根據(jù)量程比可以采用一個(gè)限流孔板代替第二個(gè)閥門，成本會(huì) 更低。）采用兩個(gè)蝶閥串聯(lián)需要分兩步減壓。閥門1將壓力從3.5bara

10、降到1.8bara。閥門2將壓力從1.8bara降到大氣壓。這種布置最終相當(dāng)于操作彈性為75%，而且采用三偏心蝶閥時(shí)能夠精確調(diào)節(jié)的壓降。 此外， 在這種情況下采用兩個(gè)蝶閥 （可以 聯(lián)合用一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 定位器和連接件）比采用一個(gè)單個(gè)的截止型調(diào)節(jié)閥更經(jīng)濟(jì)， 這一點(diǎn)對 DN200 以上的截止型調(diào)節(jié)閥尤其重要。另外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是 :蝶閥 Kv 值 與其它閥門有較大不同 ,當(dāng)針對相同的 Kv 值時(shí),選擇蝶閥常?？梢员冗x擇其它形 式的閥門具有較小尺寸的閥門，因此也就可以選用較小規(guī)格的執(zhí)行器。一個(gè) DN200的三偏心蝶閥和一個(gè) DN250的偏心旋轉(zhuǎn)閥具有相同的 Kv值（1450）。例 3：在一個(gè)鋼廠， 一定

11、量的排放水須根據(jù)冷卻鋼板所需要的冷卻水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。流量范圍要從1200m3/h到25 m3/h,同時(shí)在最大和最小流量時(shí)壓力也從 i5.5變化 到 2 bara。最初，在DN500的管線上安裝了一個(gè) DN400的籠型調(diào)節(jié)閥。這樣的一臺(tái)新閥的 價(jià)格大約為 USD100， 000而維修時(shí)的花費(fèi)為 USD35， 000。由于閥門每半年就 會(huì)產(chǎn)生故障工藝工程師需要清理 700米長的管線，用戶決定考慮其它選項(xiàng)作為替 代方案。Keystone安裝了 2個(gè)開關(guān)閥和3個(gè)調(diào)節(jié)閥（兩個(gè)串聯(lián)安裝，一個(gè)旁路安 裝）。總的材料花費(fèi)為 USD23， 000。管路改動(dòng)，儀表電纜，和 DCS 軟件變更總 費(fèi)用在 USD35，

12、000以下。 除了成本方面的優(yōu)勢外， 其它優(yōu)點(diǎn)還在于用戶具有兩 個(gè)額外開關(guān)閥 ,可在故障時(shí)關(guān)斷調(diào)節(jié)閥，這將大大減少維護(hù)費(fèi)用。從上面的例子可以看出 ,不管在簡單或復(fù)雜的場合都可以使用蝶閥。在選擇一個(gè) 不管是用在開關(guān)或調(diào)節(jié)目的的閥門時(shí) ,主要取決于精確有效的工藝信息。如果很 好的了解工藝條件 ,結(jié)合市場上每種形式的閥門的性能 ,可以根據(jù)實(shí)際情況選擇最 適合這種工況的的閥門 ,而不從感情或經(jīng)驗(yàn)出發(fā)。采用這種方法選擇閥門將大大降低設(shè)備投資而不影響調(diào)節(jié)精度。當(dāng)選擇大直徑的閥門時(shí)更應(yīng)該考慮這些問題, 因?yàn)榻刂归y和籠型閥不象蝶閥，其價(jià)格隨尺寸增加成幾何增長。結(jié)論 在選擇和使用調(diào)節(jié)閥時(shí)有很多不確定因素。 這的

13、確是一個(gè)事實(shí)。從很多項(xiàng)目的技 術(shù)規(guī)格中我們常?？吹剑诘蛪簣龊线x擇大直徑截止閥，從而導(dǎo)致不必要的高額 花費(fèi)，而使用高性能蝶閥可很容易地降低成本 50%或更多。類似地,我們也看到有 時(shí)在量程比超過1： 40時(shí)，選用蝶閥，換句話說，這會(huì)使閥門在幾乎接近關(guān)閉的 小流量狀態(tài)下運(yùn)行，從而使調(diào)節(jié)很不穩(wěn)定且增大磨損。這篇文章的主要目的是為了使用戶更清醒的認(rèn)識(shí)，在為一個(gè)給定的工況選擇調(diào)節(jié)閥并作出最終決定之前應(yīng)該考慮的問題。當(dāng)一個(gè)用戶說需要一臺(tái)線性特性的調(diào)節(jié)閥時(shí)， 重要的是要搞清楚是指閥門的固有特性還是介質(zhì)工藝特性。例如，一臺(tái)固有等百分比特性調(diào)節(jié)閥門可能會(huì)導(dǎo)致線性工藝特性。因此，盡可能多的收集工藝系統(tǒng)的 信息是非常重要的：1. 工藝過程的壓降