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化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析
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化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析

由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與各種的閥體（單座、雙座、套筒）組配而成，而具備了各種閥的特點。電動調(diào)節(jié)閥以單相交流220V電源為動力，接受統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號0-10mADC或4-20mADC，自動的控制閥門開度，達(dá)到對工作流量、壓力、溫度、液位等參數(shù)的自動控制，是生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)的組成之一 .

化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析產(chǎn)品說明

ZAZP、ZAZN、ZAZM型電動調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與各種的閥體（單座、雙座、套筒）組配而成，而具備了各種閥的特點。電動調(diào)節(jié)閥以單相交流220V電源為動力，接受統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號0-10mADC或4-20mADC，自動的控制閥門開度，達(dá)到對工作流量、壓力、溫度、液位等參數(shù)的自動控制，是生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)的組成之一。廣泛用于電力、冶金、輕工、食品、石油、化工等工業(yè)的自動控制中。

如何保證熱用戶的流量和溫度是熱網(wǎng)工程設(shè)計中一個非常關(guān)鍵的問題，除了管網(wǎng)的保溫外，調(diào)節(jié)設(shè)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(chǔ)上，探討其在熱力站內(nèi)的應(yīng)用和常見故障的分析。

電動調(diào)節(jié)閥07.jpg

2 化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析設(shè)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)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(shè)一臺電動調(diào)節(jié)閥來控制流量。

電動調(diào)節(jié)閥是在自控系統(tǒng)中進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的設(shè)備。一般在熱力站中一次網(wǎng)回水管上加裝，通常作為訓(xùn)一算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)6f}J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(shè)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(guān)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(chǔ)。

電動調(diào)節(jié)閥25.jpg

3. 1 化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計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(gòu)成（如圖1所示)。上部是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，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(cè)的流量，實現(xiàn)場PLC控制或遠(yuǎn)程自動控制，進(jìn)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。

電動調(diào)節(jié)閥23.jpg

3. 2 化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析的設(shè)計選型

電動調(diào)節(jié)閥的設(shè)訓(xùn)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(jìn)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(shè)訓(xùn)一選型不當(dāng)，電動閥的選型是一個復(fù)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(fù)荷以及一次側(cè)的供回水溫度訓(xùn)一算電動調(diào)節(jié)閥的流量:其中，G為設(shè)計流量，m3/h;Tg為供水溫度，0C ; Th為回水溫度，0C;Q為供熱負(fù)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(shè)訓(xùn)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(dāng)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(shè)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(jìn)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(guān)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(yuǎn)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(guān)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(yīng)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(jìn)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)。

電動調(diào)節(jié)閥28.jpg

化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析主要技術(shù)參數(shù)

公稱通徑DN(mm)

3/4"

20

25

32

40

50

65

80

100

125

150

200

250

300

額定流量
系數(shù)kv

單座

P

0.08～0.8

1.2～5.0

8

12

20

32

50

80

120

200

280

450



雙座

N



10

16

25

40

63

100

160

250

400

630

1000

1600

套筒

M



15


20

30


75

115


240

350



公稱壓力(MPa)

1.6 4.0 6.0

行程(mm)

10

16

25

40

60

100

電動執(zhí)行器型號

DKZ-310/310C

DKZ-410/410C/510/510C

DKZ-510/510C

信號

Ⅱ型0-10mA DC  Ⅲ型4-20mA DC

介質(zhì)溫度℃

-40～230℃(常溫型)，散熱片式230～450℃(中溫型)，特殊訂貨-100～600℃

流量特性

直線　　百分比

可調(diào)范圍

30:1

電源電壓

220VAC 50～60Hz

作用方式

電開式（K） 電閉式（B）

閥
體
材
質(zhì)

公
稱
壓
力
(MPa)

0.6


低溫： ZG1Cr18Ni9Ti

1.6

常溫:HT200 ZG230-450

4.0


低溫: ZG1Cr18Ni9Ti

常溫:ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti

中溫:ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti

6.4

低溫:ZG1Cr18Ni9Ti

常溫:ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti

中溫:ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti

法蘭尺寸

管連接

鑄鋼法蘭按JB77-59，鑄鐵法蘭按JB79-59

法蘭型式

法蘭密封型式按JB77-59，其中PN6.0法蘭按準(zhǔn)糟式
鑄鋼法蘭按光滑式，鑄鐵法蘭按凹式

閥芯材質(zhì)

1Cr18Ni9Ti

上閥蓋型式

普通式（常溫型），熱片式（中溫型），長勁式（低溫式）

【化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析性能指標(biāo)】

項目

指標(biāo)

基本誤差％

±5.0

回差％

3.0

死區(qū)％

3.0

泄漏量

單座閥

符合JB/T7387-94 IV級 小于閥的額定容量×10-4

雙座閥

符合JB/T7387-94 Ⅲ級 小于閥的額定容量×10-3

套筒閥

符合JB/T7387-94 Ⅲ級 小于閥的額定容量×10-3

【化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析-允許壓差】

使用情況

閥芯處于流開狀態(tài)，關(guān)閉時閥后壓力P2＝0

公稱通徑
DN(mm)

閥座直徑
DN(mm)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)
有效推力
（N）

允許壓差(sMPa)

電動直通單座調(diào)節(jié)閥

PN1.6(MPa)

PN6.4(MPa)

3/4

3

4

5




6

7

8

20

10

12

15

20

400,1000,2500

公稱壓力

3.8

2.7

1.7

1.0

公稱壓力

4.34.3

2.5

25

26

400,1000,2500

0.5

公稱壓力

0.6

3.6


32

32

0.4

公稱壓力

0.4

2.3


40

40

400,1000
2500，6400

0.7

1.0

0.7

1.5


50

50

0.5

1.0

0.5

1.0


65

66

6400，16000

1.4

1.4

80

80

1.0

1.0

100

100

0.6

0.6

125

125

6400，16000

0.5

1.0

0.5

1.0

150

150

0.3

0.7

0.3

0.7

200

200

0.2

0.4

0.2

0.4

250

250

16000

0.3

0.3

300

300

0.2

0.2

注：雙座、套筒閥一般可承受≤公稱壓力，單座調(diào)節(jié)閥差壓可參考上表。

【化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析-主要外形尺寸】

電動單座、雙座調(diào)節(jié)閥

公稱通徑
DN

A
執(zhí)行器寬

B

L

H

H1

ZAZP單座

ZAZN雙座

PN1.6

PN4.0

PN6.4

普通型

熱片型

普通型

熱片型

ZAZP

ZAZN

20

230

460

180

185

190

653

804

/

/

65

/

25

185

190

205

665

816

670

937

99

104

32

200

210

220

671

822

673

943

105

107

40

220

230

240

683

834

693

982

116

126

50

230

530

250

255

265

698

849

698

992

131

131

65

275

285

295

789

949

799

1147

165

175

80

305

310

325

792

952

809

1177

173

190

100

350

355

370

796

956

821

1207

177

202

125

260

630

410

425

440

847

1062

872

1357

225

250

150

450

460

475

855

1070

882

1377

233

260

200

550

560

570

894

1109

924

1459

272

302

250

670

660

670

1156

1368

1156

1368

422

422

300

740

785

800

1215

1427

1215

1427

484

484

化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析電動套筒調(diào)節(jié)閥

電動調(diào)節(jié)閥22.jpg

公稱通徑
DN

L(mm)

A

B

H(mm)

H1(mm)

PN16

PN40

PN64

普通型

熱片型

25

184

197

230

230

460

668

819

75

40

222

235

260

684

835

95

50

254

267

300

684

835

98

80

295

317

380

230

530

785

946

130

100

350

368

430

795

946

156

150

480

473

550

260

630

945

1160

208

200

600

615

650

945

1160

250

250

650

670

690

1050

1320

265

300

740

770

800

1145

1320

265

4 化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計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(fù)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(jìn)行分析并進(jìn)行處理。

電動調(diào)節(jié)閥13西博思6.jpg

4. 1 化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計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(fù)供電時，電動調(diào)節(jié)閥都會進(jìn)行自檢，來保證其自身正常，達(dá)到運行的要求。但有時會遇到電動閥不進(jìn)行自檢，無法執(zhí)行相應(yīng)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(guān)電源的電壓是否正常，如果輸出異常或為零，則需更換開關(guān)電源;

2)檢查PLC及電動調(diào)節(jié)閥閥頭兩側(cè)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(jī)現(xiàn)象，時常在臨時停電后恢復(fù)供電時出現(xiàn)，需在電動閥執(zhí)行器上的電路板找到復(fù)位鍵或按鈕進(jìn)行復(fù)位，重新自檢即能恢復(fù)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(fù)正常;還有一種情況就是閥體內(nèi)部機(jī)械故障或電路板故障，需聯(lián)系廠家進(jìn)行處理。

4. 2 化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計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(fù)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(jī)構(gòu)的行程亂，需要將電動調(diào)節(jié)閥閥體進(jìn)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(yù)，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。

電動調(diào)節(jié)閥帶散熱.jpg

4. 3 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(guān)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(guān)閉，需要將閥體打開清除干凈后并進(jìn)行自檢，即可使用;

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

電動調(diào)節(jié)閥是由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接組合后經(jīng)過機(jī)械連接裝配、調(diào)試安裝構(gòu)成。主要組成零件有零件材料：閥體、閥蓋、填料壓蓋、閥桿、閥瓣、密封圈、指示標(biāo)、閥桿螺母、螺帽套。材料：灰鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、不銹鋼、黃銅。工作原理工作電源：DC24V,AC220V,AC380V等電壓等級。通過接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的信號（如：4~20mA）來驅(qū)動閥門改變閥芯和閥座之間的截面積大小控制管道介質(zhì)的流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)。實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)功能。
　　化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析關(guān)于它的安裝又有什么要求呢？

電動調(diào)節(jié)閥帶散熱1.jpg

　?。?）安裝位置應(yīng)滿足工藝流程設(shè)計的要求，并應(yīng)靠近與其有關(guān)的一次指示儀表，便于在用旁路閥手動操作時能觀察一次儀表；
　?。?）應(yīng)布置在地面或平臺上且便于操作和維修處；
　　（3）應(yīng)正立垂直安裝于水平管道上，特殊情況下方可水平或傾斜安裝，但須加支撐；
　?。?）立面安裝時，應(yīng)安裝在旁路的下方。公稱直徑小于25mm的調(diào)節(jié)閥，也可安裝在旁路的上方；
　?。?）底距地面或平臺面的凈空不應(yīng)小于400mm。對于反裝閥芯的單雙座調(diào)節(jié)閥，宜在閥體下方留出抽閥芯的空間；
　?。?）膜頭頂部上方應(yīng)有不小于2mm的凈空。電動調(diào)節(jié)閥與旁路閥上下布置時應(yīng)措開位置；
　?。?）切斷閥應(yīng)選用閘閥，旁路閥應(yīng)選用截止閥，但旁路閥公稱直徑大于150mm時，可選用閘閥，兩個切斷閥與調(diào)節(jié)閥不直布置成直線；
　?。?）在入口側(cè)與調(diào)節(jié)閥上游的切斷閥之間管道的低點應(yīng)設(shè)排液閥，排液閥可選閘閥；
　?。?）介質(zhì)中含有固體顆粒的管道上的調(diào)節(jié)閥應(yīng)與旁路閥布置在同一個平面上或?qū)⑴月烽y布置在調(diào)節(jié)閥的下方；
　?。?0）低溫、高溫管道上電動調(diào)節(jié)閥的兩個支架中應(yīng)有一個是固定支架，另一個是滑動支架；
　?。?1）應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不高于60℃，不低于-40℃的地方，并遠(yuǎn)離振動源；
　?。?2）要注意工藝過程對電動調(diào)節(jié)閥的位置有無特殊要求。

5 化工熱網(wǎng)工程電動調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型分析結(jié)語

電動調(diào)節(jié)閥13.jpg

縱觀口前的供熱行業(yè)，電動調(diào)節(jié)閥被廣泛應(yīng)用在熱力站的一次側(cè)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(shè)訓(xùn)一選型和出現(xiàn)故障后的維護(hù)顯得非常重要。

隨著自控技術(shù)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(yīng)用提升空間，在節(jié)能方而還有很大的潛力?？傊畱?yīng)用自動控制技術(shù)發(fā)展集中供熱已成為當(dāng)下節(jié)能技術(shù)的主要手段之一。