上海申弘閥門有限公司
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化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個設計方案
我們通過多年的設計制造、現(xiàn)場應用及實踐、分析、總結(jié)，將工廠主管道蒸汽減壓三個方案進行分析比較，從而選用合適的方案，達到最佳的減壓穩(wěn)壓效果。由于工廠生產(chǎn)工藝的需要，蒸汽是的工藝介質(zhì)，需要從電廠輸入蒸汽，因電廠到工廠的距離較遠存在壓力波動較大的情況以及工廠在實際使用的流量波動范圍較大，因此在進入工廠的蒸汽主管道壓力進行減壓穩(wěn)壓。
在蒸汽系統(tǒng)中，減壓閥的應用廣泛，特別是在使用飽和蒸汽的加熱制程中。然而，減壓系統(tǒng)常常面臨一系列問題，如減壓閥超壓、安全閥起跳、壓力波動導致加熱不穩(wěn)定，以及減壓閥頻繁損壞等。這些問題的根源往往在于減壓閥的初始設計選擇不當。那么，我們該如何做出正確的選擇和配置，以確保減壓系統(tǒng)能夠有效地發(fā)揮其減壓作用，并確保整個蒸汽系統(tǒng)的穩(wěn)定性呢？
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個設計方案常見減壓閥的類型與特點概覽
在蒸汽系統(tǒng)中，減壓閥的選擇至關重要。根據(jù)其特性，我們常遇到的減壓閥大致可分為幾種類型，每種都有其的應用與性能。
減壓閥的類型與特點
常見的減壓閥可大致分為三類。其中，第一類和第二類減壓閥無需外部動力，即可實現(xiàn)其減壓功能。然而，第三類減壓閥則需要額外的動力源來驅(qū)動其工作。
1. 直接作用式減壓閥
這種減壓閥通過上游壓力、下游壓力與彈簧力的相互平衡來工作，彈簧力的變化會直接影響到閥門的開度。其特點是響應速度迅速，但在負荷發(fā)生變化時，壓力的波動會相對較大。由于結(jié)構簡單，成本較為低廉，因此常被應用于對壓力要求不甚嚴格、流量穩(wěn)定的非關鍵場合。
2. 導閥型隔膜式減壓閥
這種減壓閥通過導閥的精準控制，結(jié)合上游和下游壓力的變化，來精細調(diào)節(jié)蒸汽量，進而調(diào)整主閥的開度。其突出特點是控制精準度高，即使在負荷發(fā)生變化時，也能保持穩(wěn)定的壓力輸出，波動極小。因此，它常被應用于對壓力穩(wěn)定性要求、需要持續(xù)穩(wěn)定壓力的場合。
3. 電/氣動減壓閥
電/氣動減壓閥通過控制器將反饋信號與設定壓力進行對比，從而精準控制閥門的開度輸出。其顯著特點在于控制精準度高，并且可以實時調(diào)整壓力參數(shù)。這類減壓閥常被用于需要頻繁調(diào)整壓力參數(shù)，或者需要遠程控制的場合。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個設計方案減壓閥選型與參數(shù)
在選購減壓閥時，確保提供正確的參數(shù)至關重要。通常，減壓閥的口徑會設計得比管道口徑稍小，以確保在高壓環(huán)境下能夠穩(wěn)定工作。
在蒸汽系統(tǒng)中，若單純依據(jù)管道口徑來挑選減壓閥，往往會選擇到口徑過大的減壓閥，這不僅可能導致配管困難，還會顯著縮短其使用壽命。為了選出恰當口徑的減壓閥，我們至少需要關注三個關鍵參數(shù)：上游壓力、下游壓力以及蒸汽流量。
減壓閥的穩(wěn)定工作不僅取決于其自身，還受到蒸汽品質(zhì)等多方面因素的影響。為了確保減壓閥能夠長久穩(wěn)定地發(fā)揮其減壓作用，我們推薦采用以下配置組合，并定期進行必要的維修保養(yǎng)。
為了確保減壓閥的穩(wěn)定工作，并延長其使用壽命，我們推薦在系統(tǒng)中配備以下關鍵組件：
汽水分離器：其作用是攔截蒸汽中的水分，從而避免因水錘和沖蝕而損害減壓閥，并確保減壓閥不會因水分而超壓。
前后截止閥：這些閥門在維修和保養(yǎng)時非常有用，可以方便地在需要時進行前后切斷，確保操作安全。
過濾器：用于捕捉并防止蒸汽中的雜質(zhì)進入減壓閥，從而防止因雜質(zhì)導致的減壓閥卡傷或超壓。
安全閥：其作用是在減壓閥超壓時自動排放蒸汽，確保系統(tǒng)安全。
壓力表：提供實時壓力讀數(shù)，便于對減壓閥進行調(diào)試和調(diào)節(jié)。
在特殊的工作環(huán)境下，減壓閥的穩(wěn)定工作需要特別的配置。由于每臺減壓閥都有其特定的減壓比和流量比，這些比值通常不建議超過10：1。若遇到超出此范圍的工況，就需要考慮采用多臺減壓閥的串聯(lián)或并聯(lián)配置來滿足需求。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個設計方案特殊工況下的減壓閥配置
在面臨特殊的工作環(huán)境時，減壓閥的穩(wěn)定運行顯得尤為重要。每臺減壓閥都擁有其的減壓比和流量比，通常這些比值被控制在10：1以內(nèi)。然而，當工況超出此范圍時，為了確保減壓閥能夠持續(xù)穩(wěn)定地工作，就需要考慮采用多臺減壓閥的串聯(lián)或并聯(lián)配置來應對挑戰(zhàn)。
*解決以上問題通常采用以下三個方案，
方案一是采用自力式蒸汽減壓閥，
方案二是采用氣動或電動調(diào)節(jié)閥單臺控制，
方案三是采用氣動或電動調(diào)節(jié)閥兩臺并聯(lián)分程控制
*方案一: 一臺自力式蒸汽減壓閥安裝方位及管道附件說明：
調(diào)節(jié)蒸汽，閥后壓力調(diào)節(jié)型（B型）（應安裝冷凝器，建議安裝過濾器）減溫減壓器就是將高溫高壓蒸汽降為能夠使用的低壓低溫蒸汽（可以為過熱蒸汽）。
減溫減壓器可分為一體式和分體式兩種類型；一體式就是減溫減壓都在同一個減溫減壓閥內(nèi)；分體式減溫減壓器就是將減溫減壓分開進行，減壓采用單獨減壓閥，它控制精度高、運行平穩(wěn)、調(diào)節(jié)靈敏，可有效清除靜差影響。概述減溫減壓裝置廣泛應用于電站、工業(yè)鍋爐或熱電廠等領域，是石化、造紙等行業(yè)中的部分。顧名思義，減溫減壓器就是通過對高溫高壓蒸汽進行減溫和減壓，使蒸汽溫度和壓力達到工藝要求的裝備。在工業(yè)生產(chǎn)熱交換環(huán)節(jié)中，飽和蒸汽高，因此需要對過熱蒸汽降溫以作熱交換適用。為了保護設備或者提高熱效率，工業(yè)生產(chǎn)中需利用減溫減壓器調(diào)節(jié)蒸汽的溫度和壓力。
減溫減壓器型式2、分體式減溫減壓器分體式減溫減壓器分別通過減壓閥對蒸汽進行減壓,再通過減溫器對蒸汽進行減溫,使蒸汽達到用戶需要的溫壓值。常見的分體式減溫減壓器配置見圖。由于分體式減溫減壓器蒸汽的減壓和減溫過程相對獨立，相互無制約.減壓閥和減溫器的配置可以根據(jù)用戶的需要和工況要求來分別配置，因此具有更好的多樣性和靈活性。同時，減壓閥和減溫器可以根據(jù)現(xiàn)場空間條件自由布置。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個設計方案
自力式蒸汽減壓閥因簡單方便，維護量小，特別適用于現(xiàn)場無電無氣的場合；因此在蒸汽減壓的系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，見以下特點：
1、壓力設定點可在壓力調(diào)節(jié)范圍內(nèi)現(xiàn)場調(diào)節(jié)；
2、閥體部分與執(zhí)行機構采用模塊化設計，可根據(jù)現(xiàn)場要求變化更改執(zhí)行機構或彈簧，實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)范圍在一定范圍內(nèi)快速更換；
3、自力式蒸汽減壓閥一般采用波紋管作為壓力平衡元件，閥前、后壓力變化不影響閥芯的受力情況，大大加快閥門的響應速度，從而提高閥門的調(diào)節(jié)精度；
4、套筒平衡閥結(jié)構采用了自平衡型雙密封面閥芯作為節(jié)流件，介質(zhì)應清潔無顆粒，適用于壓降較大，閥門口徑較大，泄漏量要求不高的場合；
5、雙座閥結(jié)構采用了自平衡型雙密封面雙座閥芯作為節(jié)流元件，適用于閥門口徑較大的場合；
6、膜片式執(zhí)行機構采用橡膠膜片作為壓力檢測元件，剛度小,靈敏度高，反應迅速，調(diào)節(jié)精度高，適用于控制壓力≤0.6MPa；
7、活塞式執(zhí)行機構采用氣缸活塞作為壓力檢測元件，適用于控制設定值≥ 0.6MPa壓力的場合；
8、波紋管執(zhí)行機構采用波紋管作為壓力檢測元件，適用于高溫等較惡劣工況的場合。
*采用自力式蒸汽減壓閥方案中應特別注意以下幾個關鍵點，也是實際應用使用不當經(jīng)常出現(xiàn)的問題：
序號 | 注意點 | 作用 | 使用不當產(chǎn)生后果問題 |
1 | 閥后應安裝儲氣罐 | 可起到緩沖穩(wěn)壓的作用 | 當流量變化時， 產(chǎn)生壓力較大的波動現(xiàn)象。 |
2 | 減壓閥后應安裝過壓保護裝置 | 防止后端閥門被打壞 | （即安全閥），防止因閥后流量接近為零而導致壓力上升,對自力式調(diào)壓閥打壞現(xiàn)象。 |
3 | 安全閥的設定壓力不可接近工作壓力 | 防止安全閥起跳頻繁 | 流量過小時，導致自力式調(diào)壓閥趨向關閉，而產(chǎn)生安全閥起跳頻繁。 |
4 | 因盡量減小自力式調(diào)壓閥填料密封處的摩擦力， | 防止因摩擦力過大而產(chǎn)生閥門反應滯后現(xiàn)象。 | 導致閥后安全閥起跳頻繁或壓力過低現(xiàn)象。 |
*方案二：采用一臺氣動調(diào)節(jié)閥，特點是調(diào)節(jié)精度比自力式蒸汽減壓閥要高的多，但成本和維護要求較高。
1、截止閥 2、帶電氣閥門定位器氣動調(diào)節(jié)閥 3、安全閥 4、壓力變送器 5、控制臺（過程控制器）
方案二采用一臺氣動調(diào)節(jié)閥或電動調(diào)節(jié)閥概述：
壓力變送器根據(jù)測定的壓力反饋4-20ma.DC電流信號，在控制臺中與設定值比較，當兩者之差達到一定數(shù)值后，控制臺向氣動調(diào)節(jié)閥（電動調(diào)節(jié)閥）發(fā)出調(diào)節(jié)信號。而氣動調(diào)節(jié)閥（電動調(diào)節(jié)閥）的執(zhí)行機構按此信號，使閥桿帶動閥芯產(chǎn)生位移，改變通過調(diào)節(jié)閥的流量，直到測試點壓力達到要求.從而達到自動調(diào)節(jié)壓力的目的。調(diào)節(jié)閥的結(jié)構根據(jù)工藝條件基本上為單座、套筒、雙座、籠式單座、套筒單座以及低噪音結(jié)構。以上兩種方案是工廠的常用的兩種方案，但在實際應用當中閥后的流量變化較大，特別是在蒸汽用量很小時，即閥門的開度很小，閥門在小開度情況下不是很穩(wěn)定，容易出現(xiàn)閥門震蕩。
減溫減壓裝置是本公司技術優(yōu)化設計而成。由于溫度給水調(diào)節(jié)水泵存在最小可調(diào)流量，在水量不可調(diào)范圍內(nèi)存在著調(diào)節(jié)盲區(qū)，比如我公司標配的，最小可調(diào)水流量為0.15噸，在不可調(diào)流量內(nèi)給水調(diào)節(jié)閥無法控制微小流量使管道內(nèi)注入了過量減溫水，故而公司開發(fā)了新減溫給水系統(tǒng)，由變頻式特種泵調(diào)節(jié)減溫水流量，最小減溫水流量能控制至0.02噸/小時。從而不會在蒸汽管道中注入過多的水量使減溫效果出現(xiàn)設計偏差，也不會因為注入過多水量使管道變成臨時蒸汽發(fā)生器造成管道開裂等責任事故。
減溫減壓器是用于在汽輪機啟動時，向均壓箱提供足夠的低溫低壓蒸汽，用以密封汽輪機的前后汽封，不讓空氣進入汽輪機，以減少抽真空時間，進而縮短啟動時間。鍋爐來的4.90MPa，470℃或3.43MPa，435℃的新蒸汽由蒸氣母管經(jīng)閥門進入減溫減壓器時，在進口經(jīng)節(jié)流降壓再在噴嘴中膨脹，與減溫水混合，再一起進擴散器降速，使蒸汽在減溫器出口處壓力≤0.25MPa，溫度160-200℃，送人均壓箱，再進入汽輪機前后汽封，滿足密封要求。
化工蒸汽減溫減壓裝置搭配設計方案由減壓系統(tǒng)、減溫系統(tǒng)、安全保護裝置等組成，主要特點如下：
1）、采用減溫、減壓分體閥結(jié)構，使蒸汽先減壓；然后單獨減溫，分別在不同系統(tǒng)內(nèi)完成，該裝置的長度提高了運行的可靠性，便于壓力、溫度的獨立調(diào)節(jié)。
2）、減溫噴水系統(tǒng)：采用特殊結(jié)構的噴嘴，可配置兩種結(jié)構形式的閥門混合管內(nèi)設霧化噴嘴，減溫水通過變頻式特種泵噴入管道，可靈活設置不同類型的噴水裝置，包括螺旋霧化噴嘴等。減溫給水壓力僅需Pb≥0.6P2+0.3MPa；
3）、減壓系統(tǒng)：采用三種不同結(jié)構形式的減壓閥
⑴采用直行程籠式減壓閥結(jié)構，多用于t≤400℃,P≤2.5MPa，介質(zhì)經(jīng)多個小孔節(jié)流減壓，閥內(nèi)可設多級節(jié)流降壓，增加閥體使用壽命，保護了閥座及閥體免受沖擊，延長了閥門的使用壽命，同時也降低了裝置的噪音。
⑵雙座減壓閥多用于t≤450℃,P≤4.3MPa的常規(guī)減溫減壓裝置。介質(zhì)節(jié)流通道為雙座形式，流通面積大，閥桿節(jié)流處堆焊硬質(zhì)合金，閥桿材料多為不銹鋼或氮化鋼，經(jīng)過數(shù)十年考驗，雙座減壓閥只要在上述參數(shù)范圍內(nèi)使用，沒有發(fā)生過異常問題。雙座閥不平衡力小、調(diào)節(jié)范圍廣、動作平穩(wěn)，不會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。減壓閥密封表面堆焊鈷基ERCrMn-C-15，抗高溫、抗沖刷；閥座和閥瓣采用配合研磨，密封性能好。
⑶柱塞式單座減壓閥，多用于壓力≤9.8MPa、溫度≥450℃或更高參數(shù)。該閥屬引進改進型產(chǎn)品，閥桿、閥瓣為一整體，在閥瓣處開具多個能將汽流分解成多股梅花狀流道，能使閥內(nèi)不出現(xiàn)強烈振動并能降低噪音，閥內(nèi)設置有曲線型多孔鐘罩，防止蒸汽直接沖擊閥體內(nèi)表面，具有噪音低，振動小，密封性好，降壓效果和調(diào)節(jié)特性好，使用壽命長等特點。熱電廠等已采用，反映良好。
4）、閥流量特性：直線或修正等百分比特性曲線，可在全行程范圍內(nèi)精確控制，保證二次蒸汽在30~100%額定出力范圍內(nèi)，設備長期穩(wěn)定運行。
化工廠區(qū)主管道蒸汽減壓閥三個設計方案
解決方案：在此情況下建議用方案三，采用兩個氣動調(diào)節(jié)閥或電動調(diào)節(jié)閥并聯(lián)。
1、截止閥 2、氣動調(diào)節(jié)閥（附帶定位器） 3、安全閥 4、 壓力變送器 5、控制臺（過程控制器）
方案三 采用兩臺氣動調(diào)節(jié)閥并聯(lián)進行同向分程控制：
A閥接收調(diào)節(jié)儀4~12.5mA時閥門從關閉至全開，B閥接收調(diào)節(jié)儀11.5~20mA時閥門從關閉至全開，這兩臺閥門通過兩只通向作用的定位器實現(xiàn)。工況在小流量時，B閥處于關閉狀態(tài)，通過A閥的開度變化來實現(xiàn)。工況在大流量時，A閥全開也滿足不了要求時，這時B閥也開啟，從而來增加蒸汽的供應量。采用方案三不僅可以滿足生產(chǎn)時負荷變化要求，而且提高控制精度和穩(wěn)定性。
蒸汽減壓穩(wěn)壓三個方案分析結(jié)論：
以下是對三個方案進行綜合比較，控制方案的最后選擇，取決于實際應用的要求和客戶的使用偏好。
特點比較 | 成本 | 精度及 | 適用工況 | 應用舉例 |
方案一 | 便宜 | 低 | 在無電無氣的場合 | 閥前壓力8~10kg/cm2 |
方案二 | 較貴 | 好 | 在有電有氣的場合 | 閥前壓力8~12kg/cm2 |
方案三 | 更貴 | 很好 | 在有電有氣的場合 | 閥前壓力8~14kg/cm2 |
