旋轉閥在煉油化工中的應用

旋轉閥在煉油化工中的應用

控制閥作為執(zhí)行元件在流程工業(yè)的生產過程中始終扮演著非常重要的角色，控制閥的性能直接影響到工藝過程的產量及不合格率，甚至于正常生產。隨著工藝技術及控制技術的發(fā)展，流程工業(yè)的經(jīng)濟規(guī)模日益大型化，處理量日益增大，從而使得即使閥門性能提高的百分比很小，也能獲得很大的收益?；谶@種情況，流程工業(yè)對于控制閥的要求愈來愈高,加上旋轉閥自身的優(yōu)點，這使得旋轉閥比傳統(tǒng)的閥門獲得越來越多的應用。

1　旋轉閥的特點
閥通常分為直行程式和旋轉式兩大類。直行程閥通過一個直線運動的部件如閘板來允許或切斷物流。直行程式的閥有截止閥、閘閥、隔膜閥等。旋轉式的閥通過一個轉動的部件來允許或切斷物流。旋轉部件能轉動90度的旋轉閥叫1/4旋轉閥。有時候1/4旋轉閥的分類可以擴大到轉角小于270度的旋轉閥。由定義可以看到，旋轉閥是一種通過旋轉部件如轉動擋板旋轉90度使閥從開位變化至關位的旋轉閥。旋轉閥一般具有如下的特點。
（1）可調范圍寬
在流程工業(yè)中可調范圍是*關鍵的，旋轉閥的可調范圍大約為150:1（VALTEK的球閥的可調范圍可以達到300:1，蝶閥和凸輪撓曲閥的可調范圍為100:1）。對應的截止閥的可調范圍為30:1，也就是說旋轉閥可以提供5倍寬的可調范圍。例如在*大流量是1000升/分，截止型閥能夠有效地將流量減少到30升/分，同時旋轉閥可以將流量調整到低于10升/分，對關鍵的閥控制流量越**在流程中重復性越好，直接地降低了流程工業(yè)中不合格的產品。
偏心旋轉閥的兩個特點提高了它的可調范圍，**個是其孔板式的設計，偏心是一個有效的1/4的園，偏心閥芯是V型的，而傳統(tǒng)的閥芯是園形的，當偏心旋轉閥是關的時候，它的小的V型使得在低流量時形成非常**的控制，對大流量，它幾乎將閥門打開到幾乎與管道的直徑相同。**個特點是執(zhí)行機器的行程旋轉閥的執(zhí)行機構有帶一定行程的膜法和氣缸兩種。1”的截止閥的行程大約是3/4”~7/8”而旋轉閥的行程超過2”。對任何其它尺寸的閥門。輸入端的行程越大，則在工作端的控制越好。
高可調比的控制閥提供按配方要求的**的配比，而不論各流路流量的大小，傳統(tǒng)的線性或調節(jié)閥不再適應這樣的任務，旋轉閥可以提高裝置性能同時降低控制閥在工廠生命運行周期中的成本。
可調范圍寬的旋轉閥允許用戶提高嚴密切斷的標準，從而提高成本/效益指標。金屬閥座加上用特殊材料制成的村里能夠延長閥門的使用壽命，提高閥門的性能。簡單的旋轉結構的設計，可以使維護工作量減到*少。降低業(yè)主的生產成本。
（2）嚴密切斷
直行程閥的軸是閥桿進出閥體，每個周期都帶出產品，對于直行程設計避免泄漏是困難的，它能將不希望的產品帶入到生產過程系統(tǒng)中，并能產生較大的不能接受的工廠揮發(fā)性的外泄漏。旋轉閥的旋轉設計本質上不存在這個問題，因為這種閥采用了低滯后，高推力的氣缸式執(zhí)行機構，可提供比其它形式的執(zhí)行機構更**更高的穩(wěn)定性，有能夠提供長期嚴密切斷的金屬閥座。
（3）流通能力大尺寸小
直行程閥的流通能力是安裝閥的管道流通能力的分數(shù)，提高流通能力的方法是提高直行程閥的尺寸，通?？赡鼙裙艿肋€大。旋轉閥的容量大約是相同尺寸的直行程閥的2~3倍，旋轉閥能夠用于提高摻合量而不改變進料管線的大小，可以極大地降低成本，基于這個原因，部分旋轉閥已經(jīng)設計成可代替截止閥的法蘭面對法蘭面的連接形式，并配有連接螺栓，這類閥甚至比他們所替代的截止閥還便宜。
（4）抗氣蝕
在流程工業(yè)中節(jié)流可引起大量的氣蝕，氣蝕可能損壞管道，產生不可接受的噪音等級，同時還可對計量系統(tǒng)產生擾動而引起不清楚或不可靠的讀數(shù)，旋轉閥具有堅固的設計，大大減少了由于水錘現(xiàn)象造成閥門動作失敗，同時其閥芯可以吸收部分多余的能量，明顯地降低氣蝕及相關的問題。
（5）無外泄漏
標準的旋轉閥比標準的截止閥設計的外泄漏要好100倍，截止閥的閥桿的運動將灰塵拉出將沙子帶入閥從而損壞了石墨填料。在旋轉閥中閥桿不作任何進出的移動，而作旋轉運動，從而不傷害填料，避免了外泄漏。
（6）維護費用與備品備件
金屬座旋轉閥比截止閥的備品備件要少得多，維護通常也比較容易。
2 旋轉閥的種類
2.1 按照型式分類
    旋轉閥按照型式分類有三種類型：蝶閥、球閥和柱塞閥。
    蝶閥是通過擋板或葉片以轉軸為中心旋轉一定角度來控制流動的方向。擋板或葉片看起來有點象一只蝴蝶。蝶閥可以起切斷或調節(jié)作用，適用于漿狀或帶有固體懸浮物的流體。
球閥的閥芯是帶圓孔的球形體，當閥處于開位時允許流體流過，將球形體轉動90度切斷物流。球閥可以起切斷和調節(jié)作用，它的壓降小，適用于粘稠和有腐蝕性的流體、漿體低溫流體。球閥還可以用于高溫、高壓流體。
    柱塞閥的閥芯是中間帶圓孔的錐形或圓柱形柱塞，當柱塞孔和流動方向一致時流體可以通過，當柱塞向任何方向旋轉90度時流路被切斷。柱塞閥通常用于開/關控制。
2.2 按照操作方式分類
    旋轉閥按照操作方式分類有如下類型：手動閥、自動閥和調節(jié)閥。
    手動旋轉閥用手操作，通過手動執(zhí)行機構如手桿、齒輪、手輪等來進行開關操作，包括一個可以旋轉90度的部件。執(zhí)行機構通過操作閥桿和流量控制元件來開閥和關閥。
    自動旋轉閥包括一個自動的執(zhí)行機構，利用外部的能量來自動控制或遙控閥的開關。下列情況一般應選用自動閥：大閥（如大于8”的閥門）、手動操作很困難的閥門，處于有毒的或其它惡劣的環(huán)境中不可能采用手動操作的閥門，為處理緊急情況要求閥必須迅速關閉的閥門；配合批量配方所有流路的閥門等。自動執(zhí)行機構的類型包括液動、氣動和電動等，大部分自動旋轉閥可以通過電動和氣動執(zhí)行機構來操作。
    旋轉調節(jié)閥能夠在特定的開度下操作，這類閥包括一個可以根據(jù)電信號大小產生相應轉角的執(zhí)行機構。蝶閥常用于低壓大口徑、對泄漏量要求不太嚴格的控制中。
    旋轉調節(jié)閥是一種控制閥，控制閥還包括一些直行程閥如截止閥、閘閥、隔膜閥。自動旋轉切斷閥不是控制閥，因為它只能限定在開和關位。
3 旋轉閥的應用趨勢
(1)自動閥代替手動閥已成為工業(yè)應用的趨勢
隨著世界范圍內流程工業(yè)自動化程度的提高，對自動和調節(jié)型旋轉閥的需求不斷增加，同時手動閥需求減少。這使今后閥門應用技術開發(fā)的重點應在于閥的執(zhí)行器和定位器上，以使閥門能夠連接到個人計算機、系統(tǒng)。如采用數(shù)字定位器通過提高控制閥的精度來提高閥門的控制性能，成功的應用有如果將ND800數(shù)字定位器用于旋轉控制閥，就能夠使工藝參數(shù)的可變范圍提高50%，再通過與控制閥的特性閥門定位器的電子特性的匹配來進一步提高控制的性能。典型應用有采用HART網(wǎng)的Field Browser軟件。
與切斷閥相比，控制閥更適用于連續(xù)生產過程。通過調節(jié)功能，控制閥能夠根據(jù)輸入?yún)?shù)來改變流量的大小以保持設定值不變。在許多情況下，切斷閥和控制閥二者均需要，如在煉油廠中，1/4旋轉切斷閥被用作**切斷閥。一個控制閥通常與兩個切斷閥一起使用，當拆卸控制閥時起到隔離和切斷物流的作用。
電動執(zhí)行機構將會逐步取代氣動執(zhí)行機構，因為電動執(zhí)行機構不需要安裝和維護供管線和壓縮機，可以和定位器聯(lián)系更緊密，而且可以避免將電信號轉換為氣信號。
旋轉閥的其它發(fā)展方向是通過改進閥座的設計及閥座的材質來提高閥的性能，減少閥的外泄漏等。具有控制和定位作用的智能閥門，會隨著制造商降低成本和生產企業(yè)提高生產效率的需求使得市場變得越來越廣泛。
(2)代替直行程閥門的趨勢
因為旋轉閥在許多情況下可以替代直行程閥門（如閘閥），與直行程閥門（如閘閥）相比，旋轉閥具有許多優(yōu)越性（見本文第1部分）。特別是隨著凈化空氣行動（CAA）修正案的實施，防止閥門外泄漏變得越來越重要。1990年提出的CAA修正案包括了189種揮發(fā)性有毒空氣污染源（VHAPs），其中有150種是揮發(fā)性的有機化合物（VOCs）。1997年4月通過的*新的CAA修正案，除了包括前版修正案中的泄露檢測及修復（LDAR）方案外，還包括質量改進方案。