电动调节阀在化工装置控制系统中的应用

    一、前言

    调节阀在生产过程自动化中用来控制流体流量，在稳定生产、优化控制、维护及检修成本控制等方面起着举足轻重的作用。在调节阀的应用中，计算与选型是前提，安装与调试是关键，使用与维护是目的。调节阀如果安装不当，或者调试不好，就起不到调节的作用，甚至会成为系统的累赘。所以蒸汽锅炉给水自动控制系统，对锅炉的安全运行起到非常重要的作用，主要表现在给水量增加引起汽温、汽压下降，给水量减少引起汽压、汽温上升。锅炉水位过高会出现蒸汽带水，甚至发生满水事故；锅炉水位过低酿成锅炉爆炸事故，危机人身安全和设备损失；因负荷突然变化造成假水位，还会造成调节系统误操作等。

    二、故障分析

    1.现场给水调节阀故障：1阀震荡、鸣叫，表现在灵敏度调得太高，执行机构产生震荡；压力变化太大，执行机构推力不足；调节阀选择太大，阀常在小开度工作；阀芯和衬套磨损严重。2阀动作迟钝，表现在有堵塞现象；填料老化，填料压的太紧。3泄露量大，阀芯或阀座被腐蚀、磨损；阀座松动或螺纹被腐蚀；阀座、阀芯上有异物4填料及上、下阀盖连接处渗漏，表现在填料压盖没压紧；阀杆损坏；紧固螺母松动；密封垫损坏。

    2.锅炉电动给水调节阀产品选型不佳，主要表现在1锅炉供水压力表指针不停地摆动，供水压力及水位波动较大2调节阀杆不停地上下动作，造成阀杆磨损严重3调节时间长使调节阀杆变曲4电动执行器，电机易烧毁。

    3.锅炉电动给水调节阀与系统匹配程度不够，主要表现在1给水温度高一般在102—104℃，使给水调节阀体温度较高，不利于电机散热，极易烧毁电动调节阀的电机2电动给水调节阀两端压差大，出口压力随蒸汽压力而定，电动给水调节阀两端压差大，电动执行器电机输出力矩大，所以在低负荷时给水调节阀会关不小造成水位不稳3锅炉汽包液位控制参量时间常数小负荷变化大，调节过程易出现系统震荡，特别是采用三冲量调节器控制，选取三个参量时间常数都很小，高精度控制且周期较短，若不采取有效的抗干扰措施，给水调节阀杆会上下频繁动作，造成摩擦、磨损过快，密封处会出现严重漏水。

    4.锅炉电动调节阀使用单相交流电动机作为伺服电动，单相交流电动机有两个弱点1单机电机都为电容分相式起动。起动力矩比较小，具有调速功能2单机电动机启动电流却很大，近7倍额定电流频繁操作会使电机始终处在大电流的工作状态，导致电机发热严重时电机烧毁。

    三、采取的措施

    1.电动给水调节阀的选用，按照锅炉生产系统工艺流程要求选用给水阀门流量可调比应大些。锅炉给水阀门压差范围较大，可达1—3.82Mpa，负荷小时阀门开度小，压差大，正常运行流量大时压差较小。运行中调节阀动作较频繁，可将变频电动调节阀两次动作时间，正、反转动作时间间隔设定较长一些，并设定软启动时间较长一些。

    2.电动调节阀的安装1要求环境温度应在-25—60℃范围，相对湿度≤95%，如安装在露天式高温场合，应采取防水，降温措施2调节阀一般应垂直安装，特殊情况下可以倾斜。如倾斜角度很大或者阀本身自重太大时应增加支承件保护3安装调节阀的管道一般不要离地面或地板太高，管道高度大于2m时应设置平台，以利于操作手轮和便于进行维修4调节阀安装前应对管道进行清洗，排除污物和焊渣，安装后，为保证不使杂质残留在阀体内，还应再次对阀门进行清洗5为了使调节阀在发生故障或维修的情况下使生产过程能继续进行，调节阀应加旁通管路。

    3.采用智能控制器来进行控制，实现控制过程最优化，减少电机启停次数减少阀门磨损，主要表现在内置智能控制模块是一种自适应多功能控制器，即动作过程始终随控制信号和阀位反馈偏着自适应调整，可确保以最小的启停次数来实现最高的控制精度，从而实现控制过程最优化。也可因启停次数的减少而减少阀门的磨损。另外正反向动作间隔时间设定可有效避免干扰信号对阀门造成的不必要的震动。

    4.采用三相交流异步电动机，功率大，可靠性。强智能型变频电动给水调节阀伺服电机由单向可逆交流电机改为三相交流电机，由于三相交流电机结构简单、可靠性强，同体积情况下功率要大近3倍，因此智能变频给水电动调节阀采用三相交流异步电动机输出功率加大，可靠性提高。

    5.实行软启动可避免对阀门的冲击，以最大力矩的低速度渐进调整阀门开度，并配以柔性软启动使启动电流大大减小，即使负荷变化非常频繁引起启动次数很多的场合也不会烧毁电机。在接近设定或极限位置时，变频器启动调整电机供电的频率和电压，降低电机转速，以最低速度慢慢到达位置，避免因惯性对阀门造成的过度调节和冲撞而施加电制动功能，使执行机构的输出力矩永远都不会超过原先设定的关断力矩。

    6.改善阀门的线性特性，使用更为简单的阀门，完成复杂的控制。根据阀门的特性，内置智能控制模块自动调整全行程的运行速度，将全行程运行时间分为10挡，每一档都以不同的速度运行，通过参数设定来完成设置。同时还具备改善阀门的流量特性，内置智能控制模块通过参数设定可实行线性、等比近似快开流量特性之间的转换，满足给水系统控制要求。

    7.掌握阀门的状态，阀门长期的磨损和锈蚀会造成阀门运转不够灵活，内置智能模块内含自诊断、自累加功能，自动提升下限频率提高电机输出功率，解决阀门运转不够灵活问题。

    四、结束语

    调节阀的安装和投运最复杂、最有难度又最容易出问题，所以要结合实际使用经验来综合分析判断，做到理论和实践科学地结合起来。在资源日趋减少的今天，为了企业能有效降低运行成本，提高生产效益，就要不断强化生产管理，尽可能采用比较合理的生产方式，利用一切有效途径来实现节能和安全运行的目的。