HastelloyC哈式合金自力式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)選型

HastelloyC哈式合金自力式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)選型

自力式調(diào)節(jié)閥是一種無(wú)需外來(lái)能源，依靠被測(cè)介質(zhì)自身壓力或溫度或流量變化，按預(yù)先設(shè)定值，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制裝置，是一種節(jié)能型儀表。它集控制、執(zhí)行諸多功能于一身。自成1個(gè)獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng)。集變送器、控制器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能于一體。不同于一般含義上的控制閥。具有優(yōu)良抗還原性酸介質(zhì)。特別是在高溫氟化氫氣體和氫氟酸溶液中有優(yōu)良的耐蝕性，耐任何濃度氫氟酸溶液的腐蝕。主要應(yīng)用于高溫氟化氫氣體和氫氟酸溶液工況。

     本文僅就自力式壓力調(diào)節(jié)閥的原理、結(jié)構(gòu)特性及工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行論述。
      1 自力式壓力調(diào)節(jié)閥分類及工作原理
      1.1 自力式壓力調(diào)節(jié)閥的分類
     1）按閥后、閥前控制分為兩類：自力式閥后（減壓）控制閥；自力式閥前（泄壓）控制閥。
     2）按是否帶指揮器分為兩大類：直接作用型自力式調(diào)節(jié)閥，如圖1所示；指揮器操作型自力式調(diào)節(jié)閥，如圖2所示。

      1.2 HastelloyC哈式合金自力式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)選型工作原理
     1）自力式閥后壓力調(diào)節(jié)的工作原理見(jiàn)圖3所示。閥前壓力P1經(jīng)過(guò)閥芯、閥座的節(jié)流后，變?yōu)殚y后壓力P2。P2經(jīng)過(guò)管線輸入上膜室內(nèi)作用在頂盤上，產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置，控制閥后壓力。當(dāng)P2增加時(shí)，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時(shí)，頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關(guān)向閥座的位置。這時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積減少，流阻變大，P2降低，直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，從而使P2降為設(shè)定值。同理，當(dāng)P2降低時(shí)。作用方向與上述相反，這就是閥后壓力調(diào)節(jié)的工作原理。
     2）前壓力調(diào)節(jié)的工作原理同閥后壓力調(diào)節(jié)的工作原理（見(jiàn)圖4），應(yīng)注意閥芯反裝。
     1.3 自力式壓力調(diào)節(jié)閥與控制閥的區(qū)別
     這兩類產(chǎn)品的區(qū)別，主要在于控制閥既需要外界能源（如電源或氣源）做驅(qū)動(dòng)能，又需要接受外來(lái)控制儀表信號(hào)才能改變閥內(nèi)截流件相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)改變流體流量。而自力式壓力調(diào)節(jié)閥則既不需外來(lái)能源，又不需要接受外來(lái)控制儀表信號(hào)，僅靠被調(diào)介質(zhì)的壓力信號(hào)，便可實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。兩者區(qū)別可見(jiàn)圖5。

     2 自力式壓力調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)
     由于自力式壓力調(diào)節(jié)閥沒(méi)有外來(lái)驅(qū)動(dòng)能源。因此該產(chǎn)品的操作力較小，它具有如下特點(diǎn)。
     1）平衡式閥芯結(jié)構(gòu)，如平衡型單座。雙閥芯平衡型，套筒平衡型等。
     2）快開(kāi)流量特性，其閥芯為平板型。
     3）公稱通徑與閥體特征：DN20~100mm（或125）。閥上設(shè)有波紋管，閥芯為單座（有的廠家產(chǎn)品DN20mm的沒(méi)波紋管，閥芯也為單座）；公稱通徑大于100mm時(shí)。閥上蓋內(nèi)不設(shè)波紋管，閥芯為雙閥芯或套筒結(jié)構(gòu)。
     4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類：設(shè)定值≤時(shí)，選薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)；設(shè)定值>時(shí)，選氣缸式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

     3HastelloyC哈式合金自力式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)選型 安裝方式
     3.1 直管段的設(shè)置
     自力式壓力調(diào)節(jié)閥前、后應(yīng)盡量保持一定的直管段（一般為6D（管徑）左右）。閥前取壓點(diǎn)距閥的距離應(yīng)大于2D；閥后取壓應(yīng)大于6D。閥前、后還應(yīng)裝有壓力表，壓力表應(yīng)靠近取壓點(diǎn)，以便使設(shè)定值與取壓值真實(shí)一致。
     3.2 旁路系統(tǒng)的設(shè)置
     為保證檢修及出故障時(shí)生產(chǎn)能繼續(xù)運(yùn)行，設(shè)置旁路系統(tǒng)，如圖6所示。
     3.3 過(guò)濾器的設(shè)置
     該系統(tǒng)中的過(guò)濾器在工藝介質(zhì)干凈、沒(méi)雜質(zhì)的情況下，可以省略。
     當(dāng)介質(zhì)中有雜質(zhì)或用帶指揮器的自力式壓力調(diào)節(jié)閥時(shí)應(yīng)裝過(guò)濾器，以防阻塞引壓管路或指揮器、卡死氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥芯等。

     注：圖中虛線所示的取壓法不提倡
     若限于管路安裝空間或經(jīng)費(fèi)，可將過(guò)濾網(wǎng)裝在閥前的截止閥上游處。取代過(guò)濾器。
     3.4 安裝方式與介質(zhì)、溫度的關(guān)系
     1）自力式壓力調(diào)節(jié)閥安裝方式原則上宜采用，氣體介質(zhì)正立安裝（執(zhí)行機(jī)構(gòu)在上、閥體在下），液體與蒸汽介質(zhì)倒裝。
     2）氣體介質(zhì)溫度高于70℃低于140℃、液體介質(zhì)溫度高于140℃時(shí)，自力式壓力調(diào)節(jié)閥除采用倒裝外，還應(yīng)在引壓管路上加裝隔離罐，并應(yīng)在引壓管路、隔離罐、膜頭處注滿冷媒，以防膜片受高溫老化。
     3）氣體介質(zhì)溫度高于70℃低于140℃時(shí).若仍采用正立安裝，應(yīng)在設(shè)計(jì)文件（設(shè)備表）中注明采用高溫膜片（如乙丙橡膠膜片、硅橡膠膜片等），否則會(huì)造成普通膜片老化。

     4 HastelloyC哈式合金自力式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)選型應(yīng)用及注意事項(xiàng)
     4.1 適用場(chǎng)所的應(yīng)用及注意事項(xiàng)
     自力式壓力調(diào)節(jié)閥主要適用于沒(méi)有腐蝕性且黏度低的液體、氣體、蒸汽（溫度可達(dá)300~350℃）等介質(zhì)的壓力控制。如輕質(zhì)油品、水、水蒸汽、空氣等。在設(shè)計(jì)條件提供與閥門選用時(shí)應(yīng)注意以下情況。
     1）所提閥前、閥后壓力及設(shè)定值條件應(yīng)接近實(shí)際工藝條件。
     自力式壓力調(diào)節(jié)閥對(duì)所提工藝條件的要求較一般控制閥要嚴(yán)謹(jǐn)。工藝參數(shù)確定后，不允許有較大范圍的更改。由于該類產(chǎn)品所允許的設(shè)定值調(diào)整范圍較小。一般直接作用型調(diào)節(jié)閥其設(shè)定值允許偏差為±8%、帶指揮器操作型調(diào)節(jié)閥其設(shè)定值允許偏差±4%左右。若超出設(shè)定彈簧的允許調(diào)壓值，為達(dá)到原設(shè)定值要求，則必須通過(guò)更換設(shè)定彈簧的辦法才可實(shí)現(xiàn)，這需送回生產(chǎn)廠才能完成。
     2）選用允許壓差時(shí)，應(yīng)注意到該產(chǎn)品的允許壓差值小的特點(diǎn)。這是由于該產(chǎn)品輸出力小及波紋管內(nèi)外允許壓差小，導(dǎo)致允許壓差較普通控制閥小，且無(wú)法像普通控制閥可通過(guò)提高供氣壓力來(lái)增大壓差。特別在小口徑時(shí)兩者壓差相差更大。如表1所列。

      表1 允許壓差比較表

  注：Δp為允許差壓。
     3）因該產(chǎn)品調(diào)節(jié)精度為±5%及流量特性為快開(kāi)特性所致，因此只適用無(wú)外來(lái)能源和調(diào)節(jié)品質(zhì)要求不高的場(chǎng)合。
     4）該產(chǎn)品不宜在往復(fù)泵出口壓力—流量調(diào)節(jié)方案中使用。該方案是旁路調(diào)節(jié)法（見(jiàn)圖7）常見(jiàn)方法之一。在該方案選型時(shí)，應(yīng)注意其壓力控制回路不宜“采用直接作用式（自力式）壓力調(diào)節(jié)閥"。
     這是因?yàn)闉榇_保自力式壓力調(diào)節(jié)閥正常工作，該產(chǎn)品要求工藝參數(shù)確定后，不允許有較大范圍的變動(dòng)。若用于往復(fù)泵時(shí)，由于往復(fù)泵輸出流量是周期性脈動(dòng)，造成該閥在設(shè)定值附近處于周期性脈動(dòng)，因而達(dá)不到穩(wěn)定壓力的作用，使整個(gè)控制系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
     以上分析可知，自力式閥前控制閥用于往復(fù)泵出口做泄壓控制是可行的方案。即該閥在設(shè)定值附近處于周期性脈動(dòng)，使泵出口壓力不超出設(shè)定壓力值。該方案已在上海煉油廠罐裝站應(yīng)用多年。
     4.2 特殊介質(zhì)中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)
     4.2.1 黏度較高的介質(zhì)中的應(yīng)用
     從自力式壓力調(diào)節(jié)閥的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知。該產(chǎn)品能否應(yīng)用在黏度較高的介質(zhì)場(chǎng)合，就需從下述兩方面綜合考慮。
     1）被調(diào)介質(zhì)黏度對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)—引壓管、指揮器、膜片的影響。為避免這方面的影響，可采取在引壓管上加裝隔離罐，注滿隔離液，以使黏稠介質(zhì)不堵塞引壓管和進(jìn)入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)，影響被調(diào)介質(zhì)作用力的傳送。
     2）被調(diào)介質(zhì)黏度對(duì)閥內(nèi)件及平衡元件—波紋管的影響。
     這是由于被調(diào)介質(zhì)流過(guò)閥內(nèi)件時(shí)，將被引入平衡壓力元件—波紋管內(nèi)與外，黏度過(guò)高將使其無(wú)法起到壓力平衡作用。若介質(zhì)在停工后易凝固也將使波紋管無(wú)法在開(kāi)工后正常工作。
     上述分析，歸根結(jié)底是介質(zhì)黏度值的界定問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)制造廠的產(chǎn)品樣本未見(jiàn)值。國(guó)外已有廠家，在油和液體情況下，允許使用的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)黏度為600mPa•S；Samson允許的介質(zhì)黏度為100mPa•s（密度0.8）。
     只有當(dāng)上述兩要求均滿足時(shí)，才能使用。這已有很多實(shí)例證明。如上海中泰自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的該類產(chǎn)品，已在。

     4.2.2 高黏度的介質(zhì)不宜使用
     4.2.3 不允許泄漏的氣體介質(zhì)中的應(yīng)用
     不允許泄漏的氣體介質(zhì)使用時(shí)，出于安全原因及避免貴重氣體浪費(fèi)因素，應(yīng)考慮下述兩點(diǎn)。
     1）填料函及其他連接處的密封性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
     該產(chǎn)品應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4123-92要求無(wú)滲漏現(xiàn)象，這一點(diǎn)同一般控制閥要求一樣。
     2）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室密封性要求要確保無(wú)滲漏。
     該產(chǎn)品要求比GB/T4123-92規(guī)定高，不允許滲漏。因?yàn)镚B/T4123-92標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣室的密封性規(guī)定：“氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室應(yīng)保證氣密性。在額定氣源壓力下，5min內(nèi)薄膜氣室內(nèi)的壓力下降不得大于；"
     國(guó)內(nèi)該類產(chǎn)品鑒于沒(méi)統(tǒng)一的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，有不少產(chǎn)品對(duì)該項(xiàng)要求不嚴(yán)或沒(méi)考慮此種氣體介質(zhì)使用要求，僅參照GB/T4123-92生產(chǎn)，這對(duì)安全生產(chǎn)或節(jié)約貴重原料造成不利。因此該產(chǎn)品不適宜用于液化氣減壓，若要采用，需要與制造廠詳細(xì)討論。
     4.2.4 使用在腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合應(yīng)慎重對(duì)待
     該產(chǎn)品使用在腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合，與使用在黏度較高的場(chǎng)合一樣，需要從介質(zhì)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩大部件耐腐蝕性進(jìn)行雙重考慮，只有兩者均滿足時(shí)才可使用。由此可見(jiàn)，它比控制閥要求更復(fù)雜，使用面更狹窄。
     為便于設(shè)計(jì)人員在腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合的選用，現(xiàn)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)抗腐材料現(xiàn)狀列于表2，供參考。
     以波紋管平衡型閥為例，由于目前國(guó)內(nèi)波紋管的防腐蝕材料只能做到304和316。僅從調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上選，它將無(wú)法使用在氯氣、次氯酸鈉、液氯、鉻酸、鹽酸、硫酸、氯化鋅等介質(zhì)。增大了使用局限性。
     在這種介質(zhì)中使用時(shí)，快捷的辦法是，設(shè)計(jì)和制造單位根據(jù)工藝條件和要求及制造水平共同確認(rèn)能否使用。
     自力式壓力調(diào)節(jié)閥的計(jì)算同控制閥，不再贅述。Hastelloy C-22合金是QUAN能的鎳鉻鉬鎢合金，比其他的現(xiàn)有的鎳鉻鉬合金擁有更好的總體抗腐蝕性能，包Hastelloy C-276、C4合金以及625合金。Hastelloy C-22合金有很好的抗點(diǎn)蝕，縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力。它具有優(yōu)異的抗氧化水介質(zhì)能力，包括濕氯，硝酸或者含有氯化物離子的氧化性酸的混合酸。同時(shí)，Hastelloy C-22合金也有理想的的抵抗過(guò)程中遭遇的還原性和氧化性環(huán)境的能力。依靠這種WAN能的性能，它能在一些令人頭疼的環(huán)境中使用，或者在多種生產(chǎn)目的工廠中應(yīng)用。Hastelloy C-22合金對(duì)各種化工環(huán)境有著異常的抵御能力，包括強(qiáng)氧化性物質(zhì)，比如氯化鐵、氯化銅、氯、熱污染溶液（有機(jī)的無(wú)機(jī)的），甲酸、乙酸、醋酸酐、海水和鹽溶液等。Hastelloy C-22合金在焊接熱影響區(qū)有抵抗晶界沉淀形成的能力，這樣使它在焊接狀態(tài)下也能適應(yīng)很多種化工過(guò)程的應(yīng)用。

HastelloyC哈式合金自力式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)選型 耐腐蝕性:

哈氏合金、C-22、INCONEL Alloy C-22、HC-22、Hastelloy C-22、UNS N06022、W.-Nr. 2.4602、ATI C-22、Nicrofer 5621 hMoW-Alloy C-22、NAS NW22、NS338、inconel622

Hastelloy C-22執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

ASTM B575/ASME SB-575、ASTM B574/ASME SB-574、ASTM B622/ASME SB-622、ASTM B619/ASME SB-619、ASTM B366/ASME SB-366、ASTM B564/ASME SB-564 

     HastelloyC哈式合金自力式調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)選型表2執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)抗腐蝕材料 

     注：1）膜片抗腐蝕性請(qǐng)見(jiàn)上海中泰自動(dòng)化儀表廠編寫的常用氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片特性及適用范圍表；
          2）金屬材料的抗腐蝕性見(jiàn)美國(guó)儀表學(xué)會(huì)提供的抗腐蝕性材料表。

     自力式調(diào)節(jié)閥有自力式壓力（微壓）調(diào)節(jié)閥、自力式（壓差）流量調(diào)節(jié)閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥等幾類。Hastelloy C-22合金適用于各種含有氧化和還原性介質(zhì)的化學(xué)流程工業(yè)。較高的鉬、鉻含量使合金能夠耐氯離子的侵蝕，鎢元素也進(jìn)一步提高了其耐腐蝕性。Hastelloy C-22是僅有的幾種能夠耐潮濕氯氣、次氯酸鹽以及二氧化氯溶液腐蝕的材料之一，該合金對(duì)高濃度的氯化鹽溶液具有顯著的耐腐蝕性（如氯化鐵和氯化銅）。 自力式壓力調(diào)節(jié)閥是其家族成員之一，由于它無(wú)需外來(lái)能源，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于城市供熱、供曖及沒(méi)有供電、供氣又需控制的場(chǎng)合。據(jù)德國(guó)報(bào)道，城市供熱、供暖系統(tǒng)采用該產(chǎn)品，熱效率比以前提高30%~40%。節(jié)能。