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关于调节阀的应用及发展趋势

1 概述调节阀行业发展现状

目前调节阀主要用于调节介质的流量、压力等,是流体机械中控制通流能力的关键部件。调节阀在机械产品中占有相当大的比重,据国外工业发达国家统计,调节阀的产值是压缩机、风机和泵产值的总和,约占整个机械工业产值的5%。

关于国外调节阀行业技术水平,有关资料表明,几十年来,随着大型成套装置技术的发展,国外出现了一系列新的成套设备和样机,与之配套的调节阀也表现为大型化、高参数化、自动化和成套化。而且系列新品种还在不断增加,如紧急切断阀、快速关闭阀、防火阀和水冷阀等。调节阀基本参数有很大的提高,如闸阀最大口径达到4.2m,温度为1050℃,压力为105MPa。球阀最大口径达到3.05m,温度为1200℃,压力为70MPa。且国外调节阀品种多、性能好,密封可靠,寿命较长。如球阀能达到10万次以上无泄漏。铸铁闸阀开关3万次,动作可靠,开关迅速。

目前,国内自主开发调节阀的能力较弱。国内工业过程自动化仪表行业与国外先进水平相比,技术水平方面差距约15年左右,工艺装备测试手段及管理等方面差距约20年以上。近十多年来,就调节阀来说自主开发能力、产品质量和水平有明显提高,但还存在很多问题:国产调节阀产品主要集中在中低端市场,这些产品供过于求;对于高端产品的研发水平不高,大型成套工程配套所需的关键品种短缺。以自控系统的品种国内满足率为例,一般性工程项目为85%~90%,大型工程项目不到60%,如电站、冶金、石化等重大技术装备尚缺60多个品种,国外自动化仪表纷纷进入国内市场、占领了国内40%左右。长期以来,国内工业过程自动化仪表产品结构为:模拟仪表产品多,数字化、智能化产品少,高技术产品品种占总品种的比例还不到20%(工业发达国家达75%)。

2 调节阀的应用

2.1 在石化行业的应用

在石化生产中,调节阀是自动控制中起执行作用的重要组成部分,其主要应用于炼油装置、化纤装置、丙烯晴装置、合成氨装置、乙烯装置、空分装置以及聚丙烯等装置中。

文献[4]以北京燕山石油化工(集团)有限公司6×105t/年连续重整和106t/年中压加氢改质装置位号为TV5106典型调节阀的计算及选型为例,阐述调节阀计算及选型的一般性步骤及原则。

文献[5]对于石油化工装置中引起调节阀泄漏的原因,从内漏和外漏2方面进行了分析,对防止和消除泄漏的对策及方法做了重点探讨,主要包括优化设计选型、填料函泄漏对策、消除阀体连接部位的泄漏、阀杆泄漏对策几部分。

2.2 在电力行业的应用

文献[6]通过对国内众多汽轮机厂的调研,全面介绍了国内现阶段电站调节阀的主要来源及使用情况,并基于此调查结果,分析展望了未来电站调节阀的发展前景,进而综合考虑提出了明确主攻目标、提高产品质量等几点建议。电站调节阀主要分布在锅炉、汽轮机和辅机3大系统中,其次分布在许多辅助性系统中。对于中温中压蒸汽参数的发电机组,一般采用少量的国产常规调节阀,而对于高参数、大容量火电机组,一般在大于100MW以上机组,就采用越来越多的引进调节阀。参数越高,机组容量越大,火电站的热控技术,机组的安全经济运行就作为主要的目标,而各种各样的调节阀就作为实现安全运行的有效手段。例如上海石洞口发电二厂的2台超临界参数600MW发电机组,共计采用了400余只各种类型的调节阀和电动阀,分布于各系统中,其中调节阀全部从国外进口。

2.3 在冶金行业的应用

文献[7]介绍了温差自力式调节阀在攀钢3号高炉铸铁冷却壁系统试验取得成功之后,被应用到攀钢1号高炉铜冷却壁系统中,以实现铜冷却壁冷却水量的自动调节,保护冷却壁,提高冷却水冷却能力的利用率。该温差自力式调节阀在1号高炉铜冷却璧运行正常,已取得初步效果。

文献[8]介绍了马钢9号高炉无料钟炉顶料流调节阀开度的测试过程。根据测定结果,在实际生产中,矿的布料圈数为4~5圈,相应焦流量为95kg/s,节流阀开度设为γo为28°,γc为32°高炉开炉后,运行状况良好。

2.4 在城市供热行业的应用

文献[9]根据供热系统的运行管理要求,对恒压差调节阀及恒流量调节阀在供热系统中的选择计算和安装进行了论述。

文献[10]分析了供热系统中出现水力失调的原因,介绍了几种解决水力失调问题的措施,通过对比分析,提出采用自力式流量调节阀是解决热网水力失调和实现节能降耗的有效途径。

2.5 在城市燃气中的应用

文献[11]介绍了一种燃气热水器调节阀总成在设计、研制过程中所遇到的问题以及解决的方法和措施。做到了使用功能、产品质量和经济效益的统一,并力求一阀多用。文章还介绍了它在实际中的使用效果。

3 发展趋势

3.1 模块化组配结构将被广泛应用

现代工业控制技术的发展使调节阀结构功能模块化、小型化成为调节阀发展的方向。模块化设计,可使每个系列调节阀的零件总数更少,使同类产品的调节阀零件总量减少了25%,各种成本减少约1/5,可组配的调节阀品种规格增加40%,对制造厂而言,工装模具的制造量减少了近50%,半成品库和成品库的存量可大大减少,任何一个阀内件,如阀杆、阀芯、阀座等受损后,均可方便地更换,满足用户要求,提高可靠性和可维修性[2]

3.2 角行程阀(旋转阀)将占主导地位

从使用量上来看,20世纪末,直行程的CV3000型和精小型阀占主导地位,相对于角行程阀,直行程阀存在笨重、阀杆密封差、抗震差、单密封允许压差小、双密封泄漏大、寿命短等缺点。而角行程阀能较好地克服直行程的以上不足,将成为未来调节阀结构发展的方向和主流[2]

3.3 控制技术的高度智能化

随着各基础学科和控制技术水平的不断提高,先进控制技术与先进计算机应用技术的综合应用,调节阀操作的人机交互界面变得简单化,控制技术将向高度智能化发展。

3.4 应用的网络化

随着现场总线的广泛应用,过程控制已进入网络化发展时代,全数字化的通讯接口,不仅是仪表网络应用,而且为仪表生产、过程检测、维护提供了极大的方便和过程可控性,调节阀也会向总线型发展。

3.5 标准化进程加快

2006年,中国与国际接轨的控制阀12项新标准开始实施,并有3项标准在网上公开征求意见。系列新标准的草拟及推出标志着国内控制阀行业标准化工作进入了一个新的快速发展阶段。

参考文献

[1] 调节阀门业遭遇技术瓶颈
[2] 贾自平 浅析调节阀的发展趋势 宁夏科技,2006 (3):2-3
[3] 国内外阀门业发展现状及产品最新动态[EB/OL] 1 [2006 - 02 -03]1http: //www.tj88.cn/news/Aview1asp?id=768
[4] 徐伟 调节阀的选择—论燕山石化重整—加氢联合装置典型调节阀的选型 中国仪器仪表,1998 (5):34-39
[5] 秦昊春 炼油装置中调节阀泄漏问题解决方法的探讨 科技咨询导报,2007(9):106
[6] 贾青,陶正良 从对我国电站调节阀的调研看其现状及发展前景.水利电力机械,2005,27(1):8-10
[7] 蒋钧,刘坤伧,范云东,等 温差自力式调节阀在攀钢高炉冷却系统的应用 炼铁,2003(3):20-23
[8] 袁方,赵志华 马钢9号高炉无料钟炉顶料流调节阀开度的测试.炼铁,2003(3):35-36
[9] 李菁华 论调节阀在供热系统中的应用 新疆有色金属,2006(1):37-39
[10] 董心江 供热系统中的水力失调与自力式流量调节阀的应用 舰船科学技术,2006(2):98-100
[11] 2006中国调节阀市场热点新闻回顾[EB/OL] [2007-01-29] http://www.tj88.cn/news/Aview1asp?id=1804
[12] 陈国平 燃气调节阀总成的研制与一阀多用 液压与气动,2003(12):30-32