氣動薄膜調節閥在調節系統的應用

摘要：氣動薄膜調節閥以其輕便、經濟、結構簡單、安全、容易檢修維修、配以閥門定位器可實現高精度連續調節的特點，被廣泛應用于各種流體控制領域。文章從韶鋼轉爐煉鋼、連鑄鋼坯生產過程所用的調節閥的相關經驗，探討了氣動薄膜調節閥在調節系統的應用。

關鍵詞：氣動薄膜調節閥；調節系統；閥門定位器；流體控制；轉爐煉鋼 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH134 文章編號：1009-2374（2015）17-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.028

轉爐煉鋼廠在冶煉鋼鐵時通常會借助各種流動性的介質，比如氧氣、氮氣、氬氣等氣體來完成冶煉，同時冶煉生產的轉爐設備需要冷卻水來冷卻，在生產時的不同階段要對使用到的這類流動介質的流量與壓力進行控制，從而優化鋼鐵的質量；另外要特別注意煉鋼廠里面設施的安全性，因為此區域里面通常有煤氣等易燃易爆氣體。所以控制信號的選擇通常是選擇低壓直流信號、壓縮空氣作為動力源，確保防爆的需要，在煉鋼系統中轉爐、連鑄鋼鐵的生產，通常是借助氣動薄膜來調節各類流動介質的流量調節系統。

1 氣動薄膜調節閥概述

1.1 氣動調節閥的構成和類型

通常是由執行設備、調節系統和附件電氣閥門三部分構成氣動調節閥。為了保證調節的準確性實現調節能力，要實現調節功能需要氣動調節閥借助電氣閥門定位設施來協作完成；在電氣閥門定位系統中輸入PLC控制設施里面的直流電流控制信號，然后經過電氣閥門定位器進行放大之后再變成氣信號后輸出到執行器，借助執行機構的運作，帶動閥芯移動，從而改變閥芯到閥座流通的面積，這樣可以實現對工藝參數進行控制。調節閥運作部分的動力源通常選擇壓縮空氣，因為選擇壓縮空氣這種動力源便于控制，反應靈敏，并且比較安全，不需要再運用其它的防爆手段。

按照閥芯的形式不同可以把這種調節閥分成單座閥、雙座閥、平衡套筒閥等，從而能夠實現根據工藝場合的不同而選擇合適閥芯種類的目的。

根據作用方式的不同，可以分為氣開式、氣關式調節閥，當輸入氣壓的信號P0.02MPa時候，根據調節閥的開關狀態來確定其是氣開閥還是氣關閥。調節型、切斷型、調節切斷型是根據運作形式不同而進行分類的。線性、等百分比、拋物線等是按照流量特點進行歸類的。

1.2 選擇氣動波薄膜的原則

進行氣動調節閥選擇的過程中，要首先對調節閥運用的場地以及生產技術的要求進行分析，同時整理健全調節閥運作的要求與流體的參數，最大壓差、最大與最小流量條件下的進出入壓力、正常流量、最大最小流量、溫度、密度等都屬于流體里面較重要的組成部分。而技術方面的要求就是要熟悉與調節閥自身的組成、流量特點、規定的流量系數、技術壓差計算和選擇允許機構、機構的材料以及機構組裝等方面的內容。

調節閥的流量特點：經過閥的物質的相對位移與流量直接的關系我們就把它認為是調節閥的流量特點。調節閥選擇的要求是調節閥的流量特征和調節對象的特點以及調節設施特點是相反的，這是為了讓調節系統的整體特征與線性相一致。

要考慮到介質的溫度、壓力差、壓力以及腐蝕性在進行調節閥的材料選擇時。

調節閥運作系統的輸出力：要與場地使用壓差的需要相一致，剛度也要和系統的穩定的需求相一致；開關的型式要與系統安全作業的需要相一致。

選擇調節閥過程中，不能忽視不同尋常的條件下，借助閥門的定位系統、電磁閥等別的裝置保證閥門應該滿足作業時間、分部調節等要求，也要根據具體的情況來對閥門定位器進行選擇，在自然環境特別差的條件下，通常采用機械式的閥門定位設施，自然環境不差、可控制性比較好的地方一般是使用電子智能樣式的閥門定位設施。

2 調節閥的使用

2.1 轉爐頂吹氧氣調節設施里面氣動調節閥的使用

用氧槍氧氣壓力和流量調節、控制是轉爐頂吹氧氣調節系統最常用的方法，其與鋼水質量息息相關。氧氣是易燃氣體，在預備組裝氧槍調節設備的調節閥時，要對調節閥與氧氣接觸的位置做脫脂處理，要進行脫脂處理對調節閥和氧氣接觸的地方，在進行氧槍調節系統的調節閥安裝之前，這樣可以避免在使用過程中出現爆炸的情況；因為氧槍通常安在轉爐上面，現場的溫度比較高，環境條件比較差，并且環境四周也不排除有煤氣存在的可能，算是煤氣危險地帶，采用隔爆型、技術條件比較好的機械樣式的閥門定位設施來保證此區域的安全。氧氣是一種危險性氣體，在出現停氣或者停電的情況下，為了使設施的安全性得到保障，應進行切斷氧氣的操作，調節閥采用氣開式的作用方式，防止事故擴大。自2003年投入生產到現在，韶鋼轉爐氧氣調節系統的調節閥始終正常運行，滿足了生產工藝的要求。

2.2 在轉爐底吹調節系統中氣動薄膜調節閥的應用

轉爐底吹氣體調節系統主要用于轉爐生產不同階段調節氮氣、氬氣的壓力與流量的高低與大小，通過攪拌爐內的鋼水均勻成分和化學反應來完成冶煉生產，存在調節流量大小變化快、壓力時高時低的要求，選用精小型高精度氣動薄膜雙座調節閥，通過多年的運行，調節系統良好，創造良好的經濟效益。

2.3 氣動薄膜調節閥里面轉爐汽包補水控制系統的使用情況

轉爐汽包的作用是回收冷卻水，輸出蒸汽，同時為了使汽包內水位平衡，在生產過程中，需按照汽包液位的變化不斷向汽包補充新水。新水一般都是除氧設施面的除氧水，為了使其安全性得到保證需要氣關式的調節閥與機械手槍，閥芯樣式的套筒配合使用。選擇閥座和閥芯為最高耐壓設計為6.4MPa的不銹鋼制造，具有耐高溫高壓的效果。為了避免受場地環境和夏季高溫或者粉塵的影響，通常使用SMC半機械樣式的電氣閥定位設施。轉爐汽包補水調節系統使用多年證明，該氣動調節閥維護工作量小，運行情況較好。

2.4 在連鑄機二冷水調節系統中氣動薄膜調節閥的應用

霧化氣是由連鑄機二冷水與二冷氣共同形成的，鑄坯上噴上霧化氣，可進行冷卻。因為鑄坯質量與二冷水、二冷氣的流量大小及穩定性有著密切的聯系，所以要準確地調節二冷水、二冷氣的流量，管內壓力比較低時，要用單座閥。通常是借助氣關式的運作辦法來選擇調節閥，可以確保設施的可靠性，即使遇到停電、停氣的過程，也可以提供冷卻水；為了實現高精度的流量調節，需配置智能樣式電子類型的閥門定位設施的調

節閥。

3 安裝時應注意的事項

（1）在進行動氣調節閥安裝工作時，要確保氣動調節閥的位置與地面有一定的距離，閥的上下也要有相應的余留空間，從而便于進行拆裝閥和閥的修理工作；（2）調節閥上下要與管道處于垂直狀態，在平面管道上安裝，目的是可以使其牢固可靠，并且在閥的下面也要有支撐物；（3）為了保證流量的特性不受到直管段長短的影響，要保證在調節閥上下兩面有管道直徑長度大于10倍的直管段；（4）當調節閥的口徑和工藝管道不一致時，要使用異徑管連接；（5）為方便轉換和隨手操作，在繼續行車的過程中也可以對調節閥進行檢查維修工作，需要進行旁通管道的安裝工作；（6）要認真掃除管道里面的污垢、焊渣等雜物，在實施調節閥安裝之前。

4 結語

從2003年進入生產至今，韶鋼煉鋼廠實施流體調節主要是在流量調節、流體壓力區域運用薄膜調節閥等方面，給煉鋼連鑄生產過程提供了有保證的流體原料，達到了經濟效益與社會效益雙贏的目的。

參考文獻

[1] 吳勤勤.控制儀表及裝置[M].北京：化學工業出版社，2002.

[2] 蔡夕忠.化工儀表[M].北京：化學工業出版社，2004.

作者簡介：朱應?。?969-），男，廣東曲江人，廣東韶鋼集團公司設備管理部衡器工程師，研究方向：自動化控制與計量。

（責任編輯：陳 倩）