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ZJHM型氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥在石化氫氣應(yīng)用
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是石油，化工，電力，冶金等工業(yè)企業(yè)廣泛使用的工業(yè)過程控制儀器之一。 化工生產(chǎn)中的調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。 它是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。 以下內(nèi)容帶您全面了解氣動(dòng)控制閥的工作原理及作用方式。氫氣長(zhǎng)輸管道的鋼管材料在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫致失效現(xiàn)象，該現(xiàn)象受材料的組成元素、顯微組織和帶狀組織等影響較大，本文討論了輸氫管道失效的原因及影響管道的主要因素，并分析了鋼材的選用方向。氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥形小、體輕、高性能、大容量，是新一代通用調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品。它廣泛應(yīng)用于石化、輕紡等行業(yè)中，一般流體介質(zhì)和工藝條件，且安裝空間緊湊的自動(dòng)控制系統(tǒng)。氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥由新型的氣動(dòng)多彈簧簿膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和低流阻套筒閥組成。
序號(hào) | 品 名 | 型 號(hào) 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 單 價(jià) （元） | 金 額 （元） | 閥體材質(zhì) 及其它 |
1 | 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 | 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 ZHB-100B PN100 DN20 介質(zhì)：氫氣 螺絲孔中心距90MM 4個(gè)18MM螺絲孔 進(jìn)法蘭到出法蘭長(zhǎng)度202MM 配YT1000定位器 信號(hào)：4-20MA 防護(hù)等級(jí)：CT6 | 臺(tái) | 1 | 閥體304不銹鋼 雙重密封 零泄漏 初始狀態(tài)打開， 通氣關(guān)閉
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ZJHM型氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥在石化氫氣應(yīng)用特點(diǎn)如下：
1、采用平衡型閥芯，不平衡力小，允許壓差大，操作穩(wěn)定。
2、閥芯導(dǎo)向面大，可改善由渦流和沖擊引起的振蕩，并減少損壞。
3、比普通單雙座調(diào)節(jié)閥噪聲降低10dB左右。
4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆維修方便。
氫氣會(huì)對(duì)長(zhǎng)期處于高溫高壓狀態(tài)下的管道產(chǎn)生氫損傷，進(jìn)而增加管道材料方面的失效風(fēng)險(xiǎn)。因此，氫氣長(zhǎng)輸管道對(duì)鋼管的選材和處理工藝方面具有一定的要求。氫氣會(huì)對(duì)長(zhǎng)期處于高溫高壓狀態(tài)下的管道產(chǎn)生氫損傷，進(jìn)而增加管道材料方面的失效風(fēng)險(xiǎn);管道失效通常由氫脆、氫致失效、氫鼓包和脫碳四類問題引起;其中，合金元素及內(nèi)部顯微和帶狀組織是失效的主要影響因素;選用低強(qiáng)度的無縫鋼管是較為理想的氫氣管道材料，但目前該工藝的生產(chǎn)成本較高，可以以降低工藝成本為研發(fā)方向，作為輸氫管道大規(guī)模商用的技術(shù)儲(chǔ)備。當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段。2021年，全球氫氣產(chǎn)量約為每年7000萬噸。中國(guó)是大的氫氣生產(chǎn)國(guó)，每年產(chǎn)量2200萬噸，約占世界產(chǎn)量的三分之一。但由于氫氣體積能量密度極低且液化困難，其運(yùn)輸成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過石油及天然氣等傳統(tǒng)燃料，達(dá)到交貨成本的6%左右。而且隨著規(guī)模經(jīng)濟(jì)與技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致的制氫成本下降，運(yùn)輸成本的比重還會(huì)不斷增加。
氫氣的輸運(yùn)包括工業(yè)鋼瓶、集裝格、長(zhǎng)管拖車、氣體管道、液態(tài)氫氣、有機(jī)液體、儲(chǔ)氫合金等方法。單個(gè)工業(yè)氫氣鋼瓶的容積為40L，壓力為15MPa，儲(chǔ)氫為0.5kg。集裝格由9~20個(gè)氫氣鋼瓶組成，儲(chǔ)氫3~10kg，主要是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的氫氣輸運(yùn)。100kg以上的氫氣輸運(yùn)方法主要是長(zhǎng)管拖車、氣體管道、液態(tài)氫氣。幾種氫氣運(yùn)輸方式對(duì)比如下圖所示。
三、 ZJHM型氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥在石化氫氣應(yīng)用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)：
型 號(hào) | ZHA-22 | ZHA-23 | ZHB-34 | ZHA-45 | ZHA-56 |
有效面積cm2 | 350 | 350 | 560 | 900 | 1600 |
行 程mm | 16 | 25 | 40 | 60 | 100 |
彈簧范圍KPa | 20～100(標(biāo)準(zhǔn)):40～200;80～240; 20～60; 60～100 | ||||
操作方式 | 普通型,帶手動(dòng)手輪操作型(側(cè)裝式,頂裝式) | ||||
四、ZJHM型氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥性能指標(biāo)：
項(xiàng)目 | 指標(biāo)值 | 項(xiàng)目 | 指標(biāo)值 | ||||
基本誤差% | 不帶定位器 | ±5.0 | 始 | 氣關(guān) | 不帶定位器 | 始點(diǎn) | ±5.0 |
帶定位器 | ±1.0 | 終點(diǎn) | ±2.5 | ||||
回差% | 不帶定位器 | ≤3.0 | 帶定位器 | 始點(diǎn) | ±1.0 | ||
終點(diǎn) | ±1.0 | ||||||
帶定位器 | ≤1.0 | 氣開 | 不帶定位器 | 始點(diǎn) | ±2.5 | ||
終點(diǎn) | ±5.0 | ||||||
死區(qū)% | 不帶定位器 | ≤3.0 | 帶定位器 | 始點(diǎn) | ±1.0 | ||
終點(diǎn) | ±1.0 | ||||||
帶定位器 | ≤0.4 | 允許泄漏量L/h | 1×10-3×閥額定容量 | ||||
額定行程偏差% | ±2.5 | ||||||
注:本產(chǎn)品執(zhí)行GB/T4213-92國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).
五、 ZJHM型氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥在石化氫氣應(yīng)用的主要零件材料：
材料代號(hào) | C(WCB) | P(304) | R(316) | |
主要 零件 | 閥體,閥蓋 | WCB(ZG230-450) | ZG1Cr18Ni9Ti(304) | ZG1Cr18Ni12Mo2Ti(304) |
閥芯,閥座 | 1Cr18Ni9Ti(304)或司鈦萊合金堆焊 | 1Cr18Ni9Ti(304)或司鈦萊合金堆焊 | 1Cr18Ni12Mo2Ti或司鈦萊合金堆焊 | |
閥桿 | 2Cr13 | 1Cr18Ni9Ti | 1Cr18Ni12Mo2Ti | |
填料 | V型聚四氟乙烯,柔性石墨,不銹鋼波紋管 | |||
墊片 | 增強(qiáng)聚四氟乙烯 ,不銹鋼墊片,金屬石墨纏繞墊片 | |||
上下膜蓋 | A3鋼板沖壓 | |||
波紡膜片 | 丁晴橡膠夾增強(qiáng)滌淪織物 | |||
彈簧 | 60Si2Mn | |||
推桿,襯套 | 2Cr13 | |||
軸套 | 聚氨酯(用于反作用) | |||
適用 工況 | 適用介質(zhì) | 水蒸汽油品類氣液體 | 硝酸堿類腐蝕性氣液體 | 醋酸類等腐蝕性氣液體 |
常溫型 | -30～+250 F4:≤200℃ | -40～+250 F4:≤200℃ | -40～+250℃ F4:≤200℃ | |
高溫型 | -30～+450℃ | -40～+550℃ | -40～+550℃ | |
低溫型 | -40～-60℃, -60～-100℃ | |||
六、 ZJHM型氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥在石化氫氣應(yīng)用的主要技術(shù)參數(shù)：
公稱通徑mm | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | |
閥座直徑mm | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | |
額定流量 | 直線 | 6.9 | 11 | 17.6 | 27.5 | 44 | 69 | 110 | 176 | 275 | 440 | 690 | 1100 | 1760 |
等百分比 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 40 | 63 | 100 | 160 | 250 | 400 | 630 | 1000 | 1600 | |
額定行程L(mm) | 10 | 16 | 25 | 40 | 60 | 100 | ||||||||
執(zhí)行器型號(hào) | ZHA/B-22 | ZHA/B-22 | ZHA/B-23 | ZHA/B-34 | ZHA/B-45 | ZHA/B-56 | ||||||||
薄膜有效面積Ae(cm2) | 350 | 350 | 350 | 560 | 900 | 1600 | ||||||||
氣源壓力Ps(MPa) | 0.14～0.4 | |||||||||||||
信號(hào)范圍Pr(KPa) | 20～100,40～200,80～240 段幅:20～60,60～100 | |||||||||||||
電信號(hào) | 4～20mA DC或0～10mA DC | |||||||||||||
作用模式 | 氣開式(K)型,氣關(guān)式(B)型 | |||||||||||||
流量特性 | 直線,等百分比,快開性 | |||||||||||||
允許泄漏量(L/h) | 硬密封:1×10-3×閥額定容量 | |||||||||||||
固有可調(diào)比R | 50:1 | |||||||||||||
氣源接頭 | M16×1.5 | |||||||||||||
公稱壓力PN(MPa) | 1.6 2.5 4.0 6.4 | |||||||||||||
ZJHM型氣動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥在石化氫氣應(yīng)用工作原理
以壓縮空氣為動(dòng)力源，氣缸為執(zhí)行器，并借助電動(dòng)閥門定位器，變矩器，電磁閥，保持閥等附件驅(qū)動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)開關(guān)量或比例調(diào)節(jié)。 自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)用于完成管道介質(zhì)的調(diào)整：流量，壓力，溫度和其他過程參數(shù)。特點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，本質(zhì)安全，無需采取額外的防爆措施。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常由氣動(dòng)執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的連接，安裝和調(diào)試組成。 氣動(dòng)執(zhí)行器可分為單作用和雙作用。 單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)中有復(fù)位彈簧，而雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)中沒有復(fù)位彈簧。 。 當(dāng)閥失去原點(diǎn)或突然失效時(shí)，單作用執(zhí)行器可以自動(dòng)返回到初始設(shè)置的打開或關(guān)閉狀態(tài)。
氣動(dòng)控制閥根據(jù)作用形式分為空氣開啟型和空氣關(guān)閉型兩種，即所謂的常開型和常閉型。 氣動(dòng)控制閥的氣動(dòng)開啟或關(guān)閉通常是通過執(zhí)行器的正反作用和閥的狀態(tài)結(jié)構(gòu)不同的組裝方法。
作用方式
空氣打開型（常閉型）是指當(dāng)膜頭上的氣壓增加時(shí)，閥朝打開度增加的方向移動(dòng)。 當(dāng)達(dá)到輸入氣壓的上*，閥*打開。 相反，當(dāng)氣壓降低時(shí)，閥沿關(guān)閉方向移動(dòng)，而當(dāng)沒有空氣輸入時(shí)，閥*關(guān)閉。 Gu通常將空氣打開控制閥稱為故障關(guān)閉閥。
空氣封閉型（常開型）的操作方向與空氣開放型相反。 當(dāng)氣壓升高時(shí)，閥門沿關(guān)閉方向移動(dòng)； 當(dāng)氣壓降低或不存在時(shí)，閥門沿打開方向移動(dòng)或直至*打開。 Gu通常將氣體關(guān)閉控制閥稱為故障打開閥。
根據(jù)工藝生產(chǎn)的安全性來考慮選擇開氣和閉氣。 切斷氣源后，調(diào)節(jié)閥在關(guān)閉或打開位置安全嗎？例如，加熱爐的燃燒控制，將調(diào)節(jié)閥安裝在燃?xì)夤艿郎?，并且根?jù)爐的溫度或爐出口處的加熱材料的溫度來控制燃料的供應(yīng)。 此時(shí)，選擇打開空氣的閥門更安全，因?yàn)橐坏┩Ｖ构?，關(guān)閉閥門比*打開閥門更合適。 如果空氣供應(yīng)中斷并且燃油閥*打開，則存在過熱的危險(xiǎn)。 另一個(gè)例子是由冷卻水冷卻的熱交換裝置。 熱的材料通過與熱交換器中的冷卻水進(jìn)行熱交換而被冷卻。 調(diào)節(jié)閥安裝在冷卻水管上。 熱交換后材料的溫度用于控制冷卻水的量。 當(dāng)空氣供應(yīng)中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于打開位置以更安全，并應(yīng)使用空氣關(guān)閉（即FO）調(diào)節(jié)閥。
