ZSPQ氣動(dòng)活塞式氧氣調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品說(shuō)明

本論文從時(shí)間順序上介紹了氧氣調(diào)節(jié)閥的發(fā)展現(xiàn)狀,比較了此領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的研制開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀,并針對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品在市場(chǎng)上表現(xiàn)出的不足,在分析了氧氣調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)和各組成部分功能的基礎(chǔ)上,通過(guò)自主研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)分析技術(shù),研發(fā)了一種可靠的氧氣調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品。該氧氣調(diào)節(jié)閥門(mén)主要由閥體、閥桿、閥芯及填料蓋組件等部分構(gòu)成。介質(zhì)從進(jìn)氣口進(jìn)入調(diào)節(jié)閥,通過(guò)電子元件給予氣動(dòng)執(zhí)行器的電信號(hào)、進(jìn)而控制閥桿上閥芯的位置,實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣口通道的通徑調(diào)節(jié),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)氧氣管路輸出的流量控制。文中對(duì)氧氣調(diào)節(jié)閥的工藝,材料,結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上充分考慮了閥門(mén)的通用性和兼容性,使得氧氣調(diào)節(jié)閥門(mén)相同規(guī)格可以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶的可替換性。并通過(guò)多年掌握的調(diào)節(jié)閥核心技術(shù),保證研制的閥門(mén)技術(shù),加工生產(chǎn)、運(yùn)輸及維護(hù)費(fèi)用低,因?yàn)榻橘|(zhì)的特殊性，閥體材質(zhì)只能選用304不銹鋼或者黃銅，而且，內(nèi)件要脫脂處理。閥體結(jié)構(gòu)形式主要有單座和套筒結(jié)構(gòu)，輔以波紋管密封形式，可以保證調(diào)節(jié)閥不會(huì)泄露。配以氣動(dòng)薄膜執(zhí)行器，和防爆型電氣閥門(mén)定位器，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氧氣的流量或者壓力的自動(dòng)化控制。上海申弘閥門(mén)有限公司生產(chǎn)的氣動(dòng)氧氣調(diào)節(jié)閥，廣泛應(yīng)用于各種大型空分設(shè)備和生物醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域。該氧氣調(diào)節(jié)閥門(mén)主要由閥體、閥桿、閥芯及填料蓋組件等部分構(gòu)成。介質(zhì)從進(jìn)氣口進(jìn)入調(diào)節(jié)閥,通過(guò)電子元件給予氣動(dòng)執(zhí)行器的電信號(hào)、進(jìn)而控制閥桿上閥芯的位置,實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣口通道的通徑調(diào)節(jié),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)氧氣管路輸出的流量控制。文中對(duì)氧氣調(diào)節(jié)閥的工藝,材料,結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上充分考慮了閥門(mén)的通用性和兼容性,使得氧氣調(diào)節(jié)閥門(mén)相同規(guī)格可以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶的可替換性。

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，氧氣的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣——如生產(chǎn)合成氨時(shí)，氧氣用于對(duì)原料氣進(jìn)行氧化，以強(qiáng)化工藝過(guò)程，提高化肥產(chǎn)量；煉鋼過(guò)程中吹以高純度氧氣與碳、磷、硫、硅等起氧化反應(yīng)，不僅降低了鋼的含碳量，還有利于清除雜質(zhì)，吹氧不僅縮短了冶煉時(shí)間，同時(shí)提高了鋼的質(zhì)量。不僅如此，氧氣還廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、國(guó)防等其他行業(yè)。過(guò)程控制（ProcessControl）是指以溫度、壓力、流量、液位和成分等工藝參數(shù)作為被控變量的自動(dòng)控制，其常用的終端控制元件就是控制閥，控制閥調(diào)節(jié)流動(dòng)的流體，以補(bǔ)償負(fù)載擾動(dòng)并使得被控制的過(guò)程變量盡可能地靠近需要的設(shè)定點(diǎn)。本文根據(jù)對(duì)氧氣特性及氧氣管道、閥門(mén)燃燒爆炸原因的分析，對(duì)氧氣控制閥的選型，提出了建議。
　　1.氧氣的特性
　　氧是自然界中分布元素之一，按容積計(jì)算，空氣中氧氣含量為20.93%，在常溫下為無(wú)色透明、無(wú)味、無(wú)臭的氣體，比空氣略重。氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，是強(qiáng)烈的氧化劑和助燃劑。它除了與惰性氣體氦、氖、氬、氪以及活性小的金屬元素如金、銀、鉑在一般情況下不會(huì)發(fā)生化合反應(yīng)之外，與其他大部分的元素都能產(chǎn)生氧化反應(yīng)。
　　2.幾種常見(jiàn)氧氣管道、閥門(mén)燃燒爆炸原因分析
　　（1）管道內(nèi)的鐵銹、粉塵、焊渣與管道內(nèi)壁或閥口摩擦產(chǎn)生高溫發(fā)生爆炸，這種情況與雜質(zhì)的種類(lèi)、顆粒以及氣流的速度有關(guān)，鐵粉易與氧氣發(fā)生燃燒，且顆粒越細(xì)，燃點(diǎn)越低；流速越快，越容易發(fā)生燃燒。
　　（2）管道內(nèi)或閥門(mén)存在油脂、橡膠等低燃點(diǎn)的物質(zhì)，在局部高溫下引燃。
　　（3）絕熱壓縮后產(chǎn)生的高溫可使燃燒物燃燒。
　　（4）高壓純氧中可燃物的燃點(diǎn)降低是氧氣管道閥門(mén)燃燒的誘因。氧氣管道和閥門(mén)在高壓純氧中，其危險(xiǎn)性是非常大的，試驗(yàn)證明，隨著氧的純度和壓力的增加，金屬在氧氣中的反應(yīng)會(huì)顯著加劇，這對(duì)氧氣管道和閥門(mén)構(gòu)成了極大的威脅。
　　隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)氧氣用量的逐年增加，氧氣多采用管道輸送。管路長(zhǎng)、分布廣，再加上急開(kāi)或速閉閥門(mén)造成管道和閥門(mén)燃燒爆炸的事故時(shí)有發(fā)生，所以，充分了解氧氣的特性、分析氧氣管道和閥門(mén)存在的隱患、危險(xiǎn)并采取相應(yīng)的措施至關(guān)重要。合理選擇氧氣調(diào)節(jié)閥，可以延長(zhǎng)調(diào)節(jié)閥的使用壽命，優(yōu)化控制，提高生產(chǎn)效率，降低維護(hù)費(fèi)用及生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件，保障國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民的生命與健康。

　　二、調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及功能
　　1.調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成
　　電工委員會(huì)IEC對(duì)調(diào)節(jié)閥做了定義：“工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，由動(dòng)力操作的裝置形成的終端元件，它包括一個(gè)閥體部件，內(nèi)部有一個(gè)改變過(guò)程流體流率的組件，閥體部件又與一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相接。執(zhí)行機(jī)構(gòu)用來(lái)響應(yīng)元件送來(lái)的信號(hào)。”由此可見(jiàn)，調(diào)節(jié)閥是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分組成，即：調(diào)節(jié)閥=執(zhí)行機(jī)構(gòu)+閥體部件。其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動(dòng)裝置，它按信號(hào)壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力或扭矩，使推桿或轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生相應(yīng)的位移或轉(zhuǎn)角，從而帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥芯動(dòng)作；閥體部件是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它直接與介質(zhì)接觸，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿的位移貨轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角，改變調(diào)節(jié)閥的截流面積，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

主要零件材料： 

型號(hào)、規(guī)格：

　　2.控制閥組件與過(guò)程控制優(yōu)化
　　控制閥組件在取得控制回路的可能的能方面扮演著極其重要的角色。過(guò)程優(yōu)化意味著優(yōu)化整個(gè)過(guò)程，而不僅僅是用于控制室里的設(shè)備的控制算法。前人對(duì)幾千個(gè)過(guò)程回路進(jìn)行的審計(jì)已經(jīng)提供了很強(qiáng)的證據(jù)，表明終端控制元件在取得真正的過(guò)程優(yōu)化方面扮演著非常重要的角色。當(dāng)一個(gè)控制閥是為其應(yīng)用場(chǎng)合而精心設(shè)計(jì)制造時(shí)，工廠的盈利能力會(huì)增加。

主要技術(shù)參數(shù)

本產(chǎn)品性能指標(biāo)貫徹GB/T4213-92標(biāo)準(zhǔn)

外形尺寸

　　三、ZSPQ氣動(dòng)活塞式氧氣調(diào)節(jié)閥的選型要點(diǎn)
　　1.閥型的選擇
　　氧閥的選擇，需盡量選擇流通效果好的單座柱塞閥或籠式閥，避免使用迷宮式閥芯，以盡量減少閥內(nèi)湍流及局部流速過(guò)快。一般情況下，小口徑時(shí)，優(yōu)先選擇流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的柱塞閥。
　　2.基于流速及工作壓力的考慮對(duì)閥體材質(zhì)的選擇歐洲標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氧氣的具體規(guī)定，即IGC標(biāo)準(zhǔn)，是目前標(biāo)準(zhǔn)。在IGCDoc13/02E有關(guān)章節(jié)中已對(duì)使用于氧氣介質(zhì)的多種材料的流速及耐壓限制情況進(jìn)行了界定，例如材料 Monel，IGCDoc13/02E中已明確說(shuō)明只要壓力在21MPa以內(nèi)，Monel材料可以豁免(exemption)流速限制。我國(guó)頒布實(shí)施的《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》（GB16912-1997）對(duì)氧氣的規(guī)定與歐洲標(biāo)準(zhǔn)基本相同。詳見(jiàn)表[1]

　　注：1.允許流速是指管系低工作壓力，工作溫度時(shí)的實(shí)際流速。
　　2.使流體流動(dòng)方向突然改變或產(chǎn)生漩渦的位置，從而引起流體中顆粒對(duì)管壁的撞擊，這樣的位置成為撞擊場(chǎng)合；否則，稱為非撞擊場(chǎng)合。
　　3.銅及銅合金（含鋁銅合金除外），鎳及鎳合金，在小于或等于21.0Mpa條件下，流速?zèng)]有限制。
　　3.閥內(nèi)件的選擇——閥芯及閥座的硬化處理
　　在壓差小于218psi(1.5Mpa)時(shí)，內(nèi)件可不需加硬，但壓力溫度等級(jí)等于或超過(guò) 900 磅的高壓閥時(shí)，應(yīng)對(duì)閥內(nèi)件進(jìn)行加硬處理。
　　在壓差大于218psi(1.5Mpa)時(shí)，內(nèi)件的選擇建議采用硬質(zhì)材料或進(jìn)行硬化處理。壓力范圍在218psi和500psi之間時(shí)，可采用堆焊司太萊（Alloy6）加硬處理；壓力范圍超過(guò)500psi時(shí)，可采用硬質(zhì)材料或NiCr-C(olmonoy6)堆焊。
　　閥籠的選擇，建議使用 ChromeCoating(鍍鉻)；化學(xué)鍍鎳（ENC）雖然具有良好的阻燃性，但易脫落，因此，不使用在氧氣工況；電鍍（Plating）鍍層極易脫落，禁止使用于氧氣工況。常用的閥體及閥內(nèi)件材質(zhì)，詳見(jiàn)表[2]常用閥體及閥內(nèi)件材質(zhì)
　　4.填料、墊片及密封方式的選擇
　　氧氣工況對(duì)填料的選擇，主要根據(jù)溫度條件：設(shè)計(jì)溫度范圍在-25℃~200℃時(shí)，多采用 PTFE(聚四氟乙烯)V 型填料；設(shè)計(jì)溫度范圍在-25℃~400℃時(shí)，選用石墨+Inconel填料；設(shè)計(jì)溫度范圍在-196℃~530℃時(shí)，選用純石墨填料；設(shè)計(jì)溫度范圍在-196℃~200℃時(shí)，選用石墨+PTFE填料。如閥后壓力小于14.5psi，則建議使用雙層PTFE填料或石墨填料。
　　墊片可使用適用于氧氣工況的特殊墊片。
　　密封建議采用金屬密封，軟密封雖可以使用，但不。

　　5.其他影響氧氣調(diào)節(jié)閥使用的重要因素
　　（1）氧閥的脫脂（Degreasing）
　　壓縮氧氣接觸到少量的油脂會(huì)立即劇烈燃燒而引發(fā)爆炸，因此氧氣管道的管子、配件、墊片以及所有與氧氣接觸的材料都必須在安裝使用前進(jìn)行嚴(yán)格的除銹、吹掃、脫脂。工業(yè)上常用的脫脂劑包括：四氯化碳、精餾酒精和工業(yè)用二氯乙烷等。碳素鋼、不銹鋼及銅的管道、管件的閥門(mén)宜用工業(yè)用四氯化碳。四氯化碳與二氯乙烷都是有毒的，在使用時(shí)必須有防毒措施。二氯乙烷與精餾酒精是易燃易爆的物質(zhì)，脫脂工作現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)禁煙火，遵守放火的有關(guān)規(guī)定。
　　脫脂完畢后，應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行脫脂質(zhì)量檢驗(yàn)。當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí)，脫脂質(zhì)量檢驗(yàn)的方法及合格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：
　　①用清潔干燥的白濾紙擦拭氧氣閥門(mén)通道內(nèi)壁，紙上應(yīng)無(wú)油脂痕跡。
　　②用紫外線燈照射，脫脂表面應(yīng)無(wú)紫藍(lán)熒光。
　　（2）氧氣調(diào)節(jié)閥的連接
　　①氧氣管道的連接，應(yīng)采用焊接，但與設(shè)備、閥門(mén)連接可采用法蘭式、絲扣連接。絲扣連接片，應(yīng)采用一氧化鉛、水玻璃或聚四氟乙烯薄膜作為填料，嚴(yán)禁用涂鉛用的麻或棉絲，或其他含油脂的材料。
　　②氧氣管道應(yīng)有導(dǎo)除靜電的接地裝置。廠區(qū)管道可在管道分岔處無(wú)分支管道每80～100m處以及進(jìn)出車(chē)間建筑物處設(shè)一接地裝置。直接埋地管道可在埋地之前及出地后各接地一次；車(chē)間內(nèi)部管道，可與本車(chē)間的靜電干線連接，接地電阻值應(yīng)符合規(guī)范。當(dāng)每對(duì)法蘭或螺紋接頭間電阻值超過(guò)0.03Ω時(shí)，應(yīng)設(shè)跨接導(dǎo)線。對(duì)有陰板保護(hù)的管道，不應(yīng)作接地。
　　③氧氣管道的彎頭、分叉頭，不應(yīng)緊接安裝在閥門(mén)的下游，閥門(mén)的下游側(cè)宜設(shè)長(zhǎng)度不小于管外徑5倍的直管段。

　　總結(jié)語(yǔ)
閥門(mén)制造商們，正在努力致力于為的工況設(shè)計(jì)和生產(chǎn)閥體類(lèi)型、材質(zhì)和內(nèi)件組合，只有充分仔細(xì)地考慮閥的流通能力、系統(tǒng)壓力、溫度以及介質(zhì)等各方面的指標(biāo)，才能夠選擇出控制閥，以確保整個(gè)控制系統(tǒng)能夠完整順利運(yùn)行，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。氧氣調(diào)節(jié)閥是現(xiàn)代煤化工應(yīng)用技術(shù)中*的關(guān)鍵設(shè)備。目前由于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)正不斷的加快,加之我國(guó)是煤炭大國(guó),煤炭資源量居*三。對(duì)資源的要求日益增強(qiáng),煤化工的項(xiàng)目已經(jīng)在全國(guó)各地加緊上馬,同時(shí)對(duì)于高性能氧氣調(diào)節(jié)閥在煤化工主氧路的需求增長(zhǎng)十分強(qiáng)烈。這就對(duì)氧氣調(diào)節(jié)閥運(yùn)行的可靠性和安全性提出較高要求。從而起到打破國(guó)外對(duì)氧氣調(diào)節(jié)閥的技術(shù)壁壘、滿足維護(hù)和保證氣化爐安全運(yùn)行的重要作用。
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