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化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析

點擊次數(shù)：983 更新時間：2024-05-12

1 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析概述

如何保證熱用戶的流量和溫度是熱網(wǎng)工程設計中一個非常關鍵的問題，除了管網(wǎng)的保溫外，調(diào)節(jié)設備的合理選擇與安裝就顯得非常重要了。本文將在調(diào)節(jié)閥的選型及選用的基礎上，探討其在熱力站內(nèi)的應用和常見故障的分析。電動調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。隨著工業(yè)領域的自動化程度,應用在各種工業(yè)生產(chǎn)領域中。與傳統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥相比有明顯：電動調(diào)節(jié)閥節(jié)能（只在工作時才消耗電能），環(huán)保（無碳排放），安裝快捷方便（無需復雜的氣動管路和氣泵工作站）。閥門按其所配執(zhí)行機構使用的動力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種.

調(diào)節(jié)閥5.jpg

流量調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力和液位。根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號，自動控制閥門的開度，從而達到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥分電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行機構或氣動執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。調(diào)節(jié)閥通常分為直通單座式調(diào)節(jié)閥和直通雙座式調(diào)節(jié)閥兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩(wěn)定的特點，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。

壓力調(diào)節(jié)閥是由361L系列電子式電動執(zhí)行機構和單座調(diào)節(jié)閥以及壓力傳感器與顯示器組合電動執(zhí)行機構內(nèi)有伺系統(tǒng)，無須另配伺服放大器，無需4-20mA調(diào)節(jié)，只需注明閥后壓力是多少即可運行閥門，實現(xiàn)沒有遠程信號可運行的壓力調(diào)節(jié)閥.自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一種無需外加驅(qū)動能源，依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力為動力源及其介質(zhì)壓力變化，按預定設定值，進行自動調(diào)節(jié)的節(jié)能型控制裝置。它集檢查、控制、執(zhí)行諸多功能于控制閥，自成一個獨立的儀表控制系統(tǒng)。

溫度調(diào)節(jié)閥,自力式電控溫度調(diào)節(jié)閥（適用于較大口徑及導熱油控制）,該閥的特點只需普通220V電源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量,直接對蒸汽、熱水、熱油與氣體等介質(zhì)的溫度實行自動調(diào)節(jié)和控制，亦可使用在防止對過熱或熱交換場合，該閥結構簡單，操作方便，選用調(diào)溫范圍廣、響應時間快、密封性能可靠，并可在運行中隨意進行調(diào)節(jié)，因而廣泛應用于化工、石油、食品、輕紡、賓館與飯店等部門的熱水供應。

電動三通調(diào)節(jié)閥溫控.jpg

2 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析設置基本情況

為了解決在供熱系統(tǒng)中水力失調(diào)、冷熱不均等問題，提高管理運行水平，改善供熱效果，計算機監(jiān)控系統(tǒng)應用得越來越多，電動調(diào)節(jié)閥作為重要的調(diào)節(jié)手段，在熱力站得到廣泛的應用。我分公司口前有258座熱力站，共有450套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)的一次網(wǎng)回水上會加設一臺電動調(diào)節(jié)閥來控制流量。

電動調(diào)節(jié)閥015.jpg

電子式電動調(diào)節(jié)閥,電子式電動單座調(diào)節(jié)閥接受統(tǒng)一的4-20mA或1-5V·DC的標準信號，將電流信號轉(zhuǎn)變成相對應的直線位移，自動地控制調(diào)節(jié)閥開度，達到對管道內(nèi)流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。精小型電動調(diào)節(jié)閥廣泛應用于控制氣體、液體、蒸汽等介質(zhì)，工藝參數(shù)加如壓力、流量、溫度、液位保持在給定值。小型電動調(diào)節(jié)閥有結構緊湊、重量輕、動作靈敏、閥容量大、流量特性經(jīng)確、拆裝方便等。

由361OL系列型電子式電動執(zhí)行機構和單座調(diào)節(jié)機構組成，電動執(zhí)行機構內(nèi)有伺服系統(tǒng)，無須另配伺服放大器，有輸入訊號及電源即可控制運轉(zhuǎn)，連線簡單。調(diào)節(jié)機構閥芯是采用頂導向。單座式適用于對外泄漏量要求嚴格、閥前后壓差低及有一定粘度和含纖維介質(zhì)的場合；

三通調(diào)節(jié)閥12.jpg

3 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析構造及工作原理

電動調(diào)節(jié)閥是在自控系統(tǒng)中進行流量調(diào)節(jié)的設備。一般在熱力站中一次網(wǎng)回水管上加裝，通常作為訓一算機監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機構節(jié)流量)。電動調(diào)節(jié)閥是供熱系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)的最主要設備。調(diào)節(jié)閥作為最終執(zhí)行元件，在控制系統(tǒng)中起著關鍵作用。合理的選型和正確的計算，是閥門長期穩(wěn)定運行的基礎。

3. 1 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析基本組成及工作原理

電動調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行器與調(diào)節(jié)閥閥體構成（如圖1所示)。上部是執(zhí)行機構，也叫電動閥頭，它需要外部一個供電，一般是24 V或220V，通過接收PLC內(nèi)模塊輸出的電流或電壓信號，來驅(qū)動閥體改變閥芯和閥座之間的流通而積大小控制調(diào)節(jié)換熱器一次側的流量，實現(xiàn)場PLC控制或遠程自動控制，進而改變提供給熱用戶的供熱量。以等百分比特性為，具有調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好等特點。

西門子調(diào)節(jié)閥.jpg

3. 2 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析電動調(diào)節(jié)閥的設計選型

電動調(diào)節(jié)閥的設訓一選型很重要，直接影響系統(tǒng)調(diào)節(jié)效果的好壞。但在實際運行中，電動調(diào)節(jié)閥常出現(xiàn)運行效果不理想，甚至無法進行正常調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥損壞過快。其原因是多方而的，其中一個重要的原因就是電動調(diào)節(jié)閥的設訓一選型不當，電動閥的選型是一個復雜的計算過程，并且需要反推，驗算選型是否合理。

1)首先根據(jù)熱力站供熱負荷以及一次側的供回水溫度訓一算電動調(diào)節(jié)閥的流量:

其中，G為設計流量，m3/h;Tg為供水溫度，0C ; Th為回水溫度，0C;Q為供熱負荷。

2)再根流量和閥前后壓差確定KV值:

式中:KV—閥門的KV值，m3/h;

P—介質(zhì)密度，kg/m3;

△P—閥前后壓差，bar,閥前后壓差是由設訓一院根據(jù)水壓圖和熱力站阻力損失得來，根據(jù)供熱系統(tǒng)的實際情況確定。

當閥門全開時獲得最大的流通能力，此時的KV值最大，稱為KVs。KVs值是最大流通能力（定值)，由廠家提供閥門的設備參數(shù)中選取，查看選型樣本中的允許壓差、允許溫度并最后根據(jù)KVs值進行調(diào)節(jié)閥的選型，根據(jù)KVs選擇調(diào)節(jié)閥的口徑。

電動自力式4.jpg

確定調(diào)節(jié)閥型號后，根據(jù)調(diào)節(jié)閥在滿足最大關閉壓差的情況下，反推驗證所選型號是否能滿足工況，來最終確定電動閥的選型。由于熱力站距離熱源的遠近不同，系統(tǒng)提供的資用壓頭不同、壓力變化范圍大，影響電動調(diào)節(jié)閥正常運行，電動調(diào)節(jié)閥屬于儀表閥，其最佳運行區(qū)間為開度50%一80%之間。比如近端用戶，資用壓頭過大，流量過高，電動閥已經(jīng)關閉到非常小的開度二網(wǎng)溫度始終難以調(diào)節(jié)下來，為改善這種情況，常采取措施使調(diào)節(jié)閥盡量工作在相對開度合適的范圍內(nèi)，以提高調(diào)節(jié)功能，常用串聯(lián)手動調(diào)節(jié)閥或壓差控制閥。我分公司根據(jù)實際情況，在工程應用中常采用將一次網(wǎng)上除了第一道和最后一道球型閥門之外的閥門來進行限制流量，消耗部分壓降，來保證電動調(diào)節(jié)閥的工作壓降范圍，電動調(diào)節(jié)閥在合適的壓差下工作，為電動調(diào)節(jié)閥提供恒定壓差，使其能保持良好工作狀態(tài)。

電動溫控閥.jpg

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析主要技術參數(shù)：

公稱通徑 DN（mm）		25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
額定流量系數(shù) KV	合流	8.5	13	21	34	53	85	135	210	340	535
	分流						85	135	210	340	535
額定行程（mm）		16		25		40			60
流量特性		直線拋物線
工作溫度（℃）		普通型：鑄鐵： -20～200、鑄鋼：-40～250、鑄不銹鋼：-60～250 散熱型：鑄鋼： -40～450、鑄不銹鋼：-60～450
介質(zhì)溫度（℃）		200以下（對合流閥而言）
固有可調(diào)比 R		30
公稱壓力 PN（MPa）		1.0 1.6 4.0 6.4
允許泄漏量		硬密封：Ⅳ級軟密封：VI級
作用方式		電開、電關
信號范圍（mA.DC）		0～10 4～20
電源電壓		220V、50H Z 380V、50H Z 24V、AC/DC
環(huán)境溫度（℃）		伺服放大器： 5～45 執(zhí)行機構：-10～55
全行程時間 S	普通型	12.5		20		32			48
	電子型	30		30		48			60
消耗功率（W）	普通型	28				35
	電子型	6		15		25			40

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析主要技術參數(shù)

單座式調(diào)節(jié)機構主要技術參數(shù)
公稱通徑(DN)		G3/4"						20				25	32	40	50	65	80	100	125	150	200	250	300
閥座直徑(mm)		3	4	5	6	7	8	10	12	15	20	26	32	40	50	66	80	100	125	150	220
額定流量系數(shù)(KV)		0.08	0.12	0.2	0.32	0.5	0.8	1.2	2	3.2	5	8	12	20	32	50	80	120	200	280	450
												12	16	25	40	63	100	160	250	400	630	1000	1600
公稱壓力Mpa		1.6;4.0; 6.4(常溫）；-40～+450（中溫）；-250～-60（低溫）
行程MM		10										16		25			40			60		100
動作速度mm/s		4.2										2.1		3.5			1.7			3.4		2
流量特性		-20～+200（常溫）；-40～+450（中溫）；-250～-60（低溫）
介質(zhì)溫度℃		鑄鐵法蘭按JB78-59; 鑄鋼法蘭按JB79-59
法蘭尺寸		法蘭密封式按BJ77-59; 鑄鐵法蘭按光滑式，鑄鋼法蘭按凹式
法蘭型式		直線						直線、等百分比
閥體材質(zhì)	公稱壓力 Mpa	0.6										低溫：-250～-60℃ ZG1Cr18Ni9Ti
		1.6										常溫：-20～+200℃ HT200
		4.0				常溫：-40～+200℃ ZG270-500 ZG1Cr18Ni9Ti
						中溫：-40～450℃ ZG270-500 ZG1Cr18Ni9Ti
						低溫：-250~-60℃ ZG1Cr18Ni9Ti
		6.4	常溫：-40～+200℃ ZG270-500 ZG1Cr18Ni9Ti
			中溫：-40～450℃ ZG270-500 ZG1Cr18Ni9Ti
			低溫：-250~-60℃ ZG1Cr18Ni9Ti
閥芯材質(zhì)			1Cr18Ni9
上閥蓋形式			普通式（常溫型）；熱片式（中溫型）；長頸式（低溫型）
配電動執(zhí)行機構型號			3616LSA-20									361LSB-30		361LSB20		361LSB-50			361LSB-65

電子式電動調(diào)節(jié)閥,電子式電動單座調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構主要技術參數(shù)
型號	額定輸出力N	速度mm/s	電源：AC220V 50HZ 輸入信號：DC4-20MA DC1-5V 輸出開度信號：DC-20MA 上蓋防護等級：相當IP55 隔爆標志：Exd II BT4
361LSA-08	800	4.2
361LSA-20	2000	2.1
361LSA-30	3000	3.5
361LSA-50	5000	1.7
361LSA-60	6500	2.8
361LXA-08	800	4.2
361LXA-20	2000	2.1

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析主要零部件

電動調(diào)節(jié)閥21.jpg

主要零件材料及推薦溫度范圍
閥體材質(zhì)	公稱壓力MPA	介質(zhì)工作溫度℃
		<120	<200	<250	<300	<350	<400	<425	<450
		工作壓力MPA
HT200	1.6	1.6	1.5
ZG270-500	4.0		4.0	3.7	3.3	3.0	2.8	2.3	1.8
ZG270-500	6.4		6.4	5.9	5.2	4.7	4.1	3.7	2.9
ZG1Cr18Ni9Ti	0.6					0.6
	4.0					4.0	3.0	2.7	2.4
	6.4					6.4	4.4	4.2	4.0

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析性能參數(shù)

性能指標
項目			指標值（帶定位器）
基本誤差%			±5.0
回差%			3.0
死區(qū)%			3.0
始終點偏差 %	電開	始點	±2.5
		終點	±5.0
	電關	始點	±5.0
		終點	±2.5
額定行程偏差%			±2.5
泄漏量1/h			10-4*閥的額定容量

允許壓差
公稱通徑DN	G3/4"						20				25	40	50	65	80	100	125	150	200	250	300
閥座直徑mm	3	4	5	6	7	8	10	12	15	20	26	40	50	65	80	100	125	150	200
允許壓差MPA	P	<公稱壓力						5.50	3.50	2.00	3.00	1.80	1.05	1.16	0.67	0.47	0.39	0.26	0.16
允許壓差MPA	N	<公稱壓力4.0 3.4

化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析外形尺寸

電動調(diào)節(jié)閥19.jpg

ZDLP、N型電動常、中溫單、雙座調(diào)節(jié)閥外形尺寸表
公稱通徑PN	D	單座式								雙座式
		DN	H1	100℃		200℃		250℃		DN	H1	100℃		200℃		250℃
		DN	H1	H2	H	H2	H	H2	H	DN	H1	H2	H	H2	H	H2	H
G3/4"	225	135	30	500	932	700	1132	900	1332			560		700		900
20		250	50		1060		1260		1460
25		270	97		1120		1302		1502	270	102		1112		1312		1512
32		300	103		1114		1313		1514	300	105		1118		1318		1518
40	255	310	117	600	1244	800	1444	1000	1644	310	127		1272		1472		1672
50		340	132		1279		1479		1679	340	132		1274		1474		1674
65		380	161		1445		1645		1845	380	171	600	1465	800	1665	1000	1865
80		410	171		1456		1656		1856	410	188		1481		1681		1881
100		470	175		1460		1660		1860	470	200		1502		1702		1902
125	315	550	230	700	1808	900	2001	1100	2201	550	250	700	1846	900	2046	1100	2246
150		600	240		1811		2011		2211	600	260		1861		2061		2261
200		720	270		1841		2041		2241	720	300		1901		2101		2301
250												800		1000		1200
300												800		1000		1200
注：DN尺寸只限于1.6、4.0MPA

ZDLP、N型電動低溫單、雙座調(diào)節(jié)閥外形尺寸表
公稱通徑PN	L			D	單座式						雙座式
	PN				H1	H		重量KG			H1	H		重量KG
	1.6MPA	4MPA	6.4MPA		H1	常溫	中溫	1.6PN	常溫	中溫	H1	常溫	中溫	1.6PN	常溫	中溫
G3/4"		75	75	225	30	495	574		12	14	120
20		180	190		50	577	747		25	28	120
25	185	190	200		115	672	822		28	31	140	682	832	26	30	33
32	200	210	210		120	682	832		29	32	190	687	837	28	31	34
40	220	230	235		130	830	970	24	45	49	210	850	990	38	47	51
50	250	255	265	255	145	860	1000	26	49	53	220	860	1000	41	51	55
65	275	285	295		180	964	1124	36	76	84	270	989	1144	61	80	88
80	300	310	320		195	989	1149	39	95	105	280	1019	1184	77	100	110
100	350	355	370		200	1099	1159	51	109	120	320	1044	1204	96	120	131
125	410	425	440	315	245	1287	1459	72	175	190	450	1332	1547	100	195	244
150	450	460	475		255	1302	1517	85	231	251	465	1352	1565	205	249	269
200	550	560	570		295	1382	1557	150	365	395		1437	1652	275	402	435
250	640	660	670					197				1729	2007	485	605	665
300	720	735	750					242				1764	2039	635	755	825

4 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析常見故障及處理方法

在實際的運行過程中，由于現(xiàn)場環(huán)境復雜，電動調(diào)節(jié)閥經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障，下而對常見的故障進行分析并進行處理。

西門子電動調(diào)節(jié)閥01.jpg

4. 1 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析電動閥無法自檢

電動閥在安裝或站內(nèi)停電并恢復供電時，電動調(diào)節(jié)閥都會進行自檢，來保證其自身正常，達到運行的要求。但有時會遇到電動閥不進行自檢，無法執(zhí)行相應的開度要求。這種情況下首先觀察電動閥執(zhí)行器的電源指示燈是否正常，如果指示燈不亮:

1)測量給電動調(diào)節(jié)閥供電的開關電源的電壓是否正常，如果輸出異常或為零，則需更換開關電源;

2)檢查PLC及電動調(diào)節(jié)閥閥頭兩側的電源線，是否有松動，將松動的固定緊即可;

3)如萬用表測得電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器供電正常，但指示燈依然不亮，有可能是電路板損壞，需更換。

還有一種情況執(zhí)行器的指示燈亮，但不自檢，這種是死機現(xiàn)象，時常在臨時停電后恢復供電時出現(xiàn)，需在電動閥執(zhí)行器上的電路板找到復位鍵或按鈕進行復位，重新自檢即能恢復正常;如果還不能自檢，可在斷電的情況下，用專業(yè)工具手動將電動閥的全行程走一圈，再上電即可恢復正常;還有一種情況就是閥體內(nèi)部機械故障或電路板故障，需聯(lián)系廠家進行處理。

溫度電動調(diào)節(jié)閥15.jpg

4. 2 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析給定值與反饋值不一致

出現(xiàn)這種情況，首先用萬用表去測量給定的電壓值與反饋的電壓值是否相等。如果相等，則需要檢查線路是否松動或PLC模塊通道是否損壞。如果線路松動，固定緊即可恢復正常，如果是模塊通道損壞，就需換個通道或更換模塊。如果不相等，則可能是執(zhí)行機構的行程亂，需要將電動調(diào)節(jié)閥閥體進行自檢。

還有一種情況就是，受現(xiàn)場環(huán)境的影響，會存在干擾問題使電動調(diào)節(jié)閥不能按給定值去執(zhí)行，這就需要用一些抗干擾的手段來干預，如信號線使用屏蔽線或?qū)ψ冾l器增加抗干擾模塊等來減少或消除存在的干擾。

西門子溫控閥02.jpg

4. 3 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析電動閥實際行程與說明書不一致在實際操作中，發(fā)現(xiàn)有的電動閥控制效果不明顯，閥門根據(jù)要求開到的開度后，尤其是將閥門關至較小位置后，流量、溫度等數(shù)據(jù)沒有明顯變化，失去控制溫度的意義。這種情況一般是:

1)閥體內(nèi)部有雜物或內(nèi)部生銹，致使閥桿無法順利的打開或關閉，需要將閥體打開清除干凈后并進行自檢，即可使用;

2)電動閥執(zhí)行器內(nèi)部元件老化，達不到開關閥體的扭力，需要更換執(zhí)行器。

西門子溫控閥01.jpg

5 化工集中供熱電動調(diào)節(jié)閥選型分析結語

縱觀口前的供熱行業(yè)，電動調(diào)節(jié)閥被廣泛應用在熱力站的一次側調(diào)節(jié)供熱流量。電動調(diào)節(jié)閥的正常使用，對整個供熱系統(tǒng)的統(tǒng)籌管理有著非常重要的作用，在實際使用情況中，調(diào)節(jié)閥的設訓一選型和出現(xiàn)故障后的維護顯得非常重要。

隨著自控技術智能化程度不斷提高，電動調(diào)節(jié)閥的使用還有很大的應用提升空間，在節(jié)能方而還有很大的潛力。總之應用自動控制技術發(fā)展集中供熱已成為當下節(jié)能技術的主要手段之一。

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