儀表控制閥的分類及在化工行業中的選型

謝輝

摘要：儀表控制閥在化工行業中的應用十分普遍，不同的儀表控制閥有不同的特點，且應用的具體場合也有所不同。所以需要對儀表控制閥的分類進行了解，并對其在化工行業中的選型進行探究，然后對在化工行業中的選型進行分析。

關鍵詞：儀表控制閥;化工行業;分類;選型

儀表控制閥在實際應用中具有多種功能，比如流體流量的調節與參數的調節控制等。在整個化工行業中，控制閥在實際運行期間，會受到所處環境、長期的疲勞運行等影響，對其使用功能造成極大影響。所以化工行業要科學合理的選擇儀表控制閥，確保在實際應用中的安全性與可靠性。下面就對儀表控制閥的分類及在化工行業中的選型進行探究。

1.儀表控制閥的分類

1.1角行程控制閥

角形閥也有適用的場合，較多的使用在要求直角連接的場合，在實際應用中優勢比較明顯，安裝空間充足，流路比較簡單等。但是由于控制閥是單導向的，切換過程中要通過正作用或者反作用來實現。比較常見的角行程控制閥有：

（1）球閥。球閥的轉角為90°，能進行旋轉控制，動力源為壓縮空氣，DCS系統的應用比較常見[1]。閥門要想實現快速的關與閉，可以利用編程控制器進行控制。閥門由于具有流通能力大、使用年限長等特點，在實際應用中比較廣泛;（2）蝶閥。蝶閥在實際應用中，能提供較大的流通能力，使用范圍為石油化工的物流單元等，在實際應用中具有良好的密封效果，且密封材料的實用性更高，相比于同口徑直行程閥的流通能力，球閥的流通能力更大;（3）偏心旋轉閥。偏心旋轉閥、直行程閥與角行程控制閥幾個控制閥的優點都能在偏心旋轉閥身上看到，可以說集眾多控制閥的優勢于一身。偏心旋轉閥在實際應用中通用性較差，但是替換可縮減流通能力較高[2]。比如國外的一家閥門生產企業，就用偏心旋轉閥在更換了直行程控制閥，還可以安裝閥內件（氣蝕與消除噪音的閥內件），但是偏心旋轉閥的流通能力并不低，與同口徑直行程閥的基本一樣。

1.2直行程控制閥

直行程控制閥是眾多控制閥中發展比較成熟與完備的一種，而且我國對直行程控制閥的應用歷史較久，積累了較多的應用與管理經驗[3]。閥門的緊固性較高，而且具有良好的密封性，且可以在各種化學環境中使用，具有良好的應用效果。直行程控制閥具體可以分為直通雙座閥、三通控制閥、直通單座閥與套筒閥套筒閥又稱籠式閥等。

1.3儀表控制閥選擇前需注意的要素

（1）成本。化工企業在儀表控制閥的選擇前，首先要了解的一定是成本，必須與企業的實際情況相符，對保證質量與安全的前提下，一定要控制好成本;（2）工藝介質氣蝕。在設計儀表控制閥時，都會對工藝流體氣蝕的影響進行考慮，并進行適當的調整;（3）能耗的節約。在化工行業，選擇儀表控制閥時，一定要順應時代發展潮流，嚴格控制能耗，降低能源損耗。

2.儀表控制閥在化工行業中的選型

在化工行業是儀表控制閥應用比較多的行業，儀表控制閥的選型會直接影響到行業的安全與發展。所以下面就對儀表控制閥在化工行業中的選型進行介紹：

2.1控制閥結構形式的選擇

儀表控制閥的選型過程中，十分重要的一個步驟就是對結構形式的確定，結構的確定并不簡單，需要根據化工行業的實際工藝條件與介質等的相關要求進行確定，比如化工企業有對噪音與泄漏的要求，結構一定要符合要求，綜合考慮各種因素。直通單座閥適用于流量小、壓差小的環境，而且對泄漏的要求較小，因此對于這種場合可以優先選擇直通單座閥。但是當化工企業震動較大，而且介質的壓差較大，一般要選擇套筒控制閥。如果是公用工程水裝置這類場所，管道的口徑較大，所以可以選擇蝶閥。

2.2控制閥材質的選擇

控制閥材質的選擇尤為重要，對控制閥的應用年限及應用期間的安全性具有重要意義。閥體與閥內組件是材質選擇的兩個關鍵，所以需要從這兩個方面對材質進行選擇。在選擇閥體時，需要對材質的整體性能進行考慮，比如材質是否具有良好的腐蝕性與耐壓性能等，閥體與壓力容器的作用相當，所以一定要做好材質的性能試驗[4]。就比如常見的氟橡膠的密封材料，當溫度在260℃時，依然可以正常工作運行。氟橡膠的密封材料相比于乙丙橡膠，能適應的溫度更高。再比如柔性石墨的應用也比較廣泛，柔性石墨由于適用的范圍較廣，在整個化學品種中都有良好的應用效果，同時柔性石墨具有純度高與耐高溫與耐高壓的特征，多被應用在乙烯裂解爐上的減溫降壓水閥上。柔性石墨在溫度為700℃的環境中，依然具有良好的運行效果。

控制閥門的選擇，需要對其在特殊環境中的工作情況進行了解，比如在腐蝕環境與高溫等環境下，控制閥門是否能保持良好的工作性能。同時在實際應用中，節流也十分重要[5]。這些年，控制閥門在科學技術不斷進步與創新過程中，控制閥門越來越先進，適用的環境也更加復雜與多元。新興金屬材料和合成材料的發展與應用，為控制閥門的發展提供了新的可能，相比于傳統的材料，新興金屬材料和合成材料整體性能更加優越。比如鈦金屬在控制閥門中的應用，由于其能生成牢固的氧化物保護膜，可以確保閥門的使用期限。同時鈮和鎳的應用，則有效保障了材料的防腐蝕性能，在閥球表面的應用十分廣泛。

2.3閥門固有流量特性的選擇

保持閥門前后壓差恒定，閥門開度與流通能力的關系是控制閥的固有流量特性。這種關系屬于線性關系，比較好理解，線性的流量特征，更接近的是偏心旋轉閥。所以在選擇控制閥時，流量特性是必須考慮的因素，對控制系統的可靠性會產生直接影響，所以需要對其進行有效的控制[6]。

2.4控制閥口徑的計算

閥門的口徑、噪聲等相關數值的計算十分重要，在計算前，要確定控制閥的結構形式，掌握流量特性，然后通過C值計算法的應用，計算出對應的數值。在控制閥選型期間，控制閥口徑的計算十分重要，通過數據驗算，如果發現與工藝要求相距甚遠，這時就要地控制閥門進行重新思考，并在多次的實驗后，如果依然相差較大，這時就要制定有效的應對措施[7]。

通過上面的分析，其實不難發現，除了成本因素外，控制閥門的選擇，更多的要考慮材質，只有保證材質符合企業要求，才能確保控制閥門在實際應用中的效果。安全性是控制閥門材質的基本要求，確保材質具有可靠的、穩定的防腐蝕與耐高溫性能;同時也要確保材質的使用年限，能夠給有效延長控制閥門的使用年限，降低企業運行成本。所以在選擇控制閥門時，需要綜合考慮各項因素，這樣才能選擇合適自身實際情況的閥門，在保證安全性與可靠性的基礎上，也能有效控制成本。

3.案例分析

某污水處理廠的控制閥門由于使用年限到期需要更換，經過研究該企業選擇了應用德國技術生產的一款閥門。該閥門價格更低、可靠性更高，且可以適用于各種環境中，尤其是在含氯離子、污水、海水、強堿的工況中，能發揮其良好的效果。具體情況如表1所示。由于閥門所用材質為TA2、TA10，具有良好的抗腐蝕性，能夠適應污水處理的特殊環境。該企業在該型號的控制閥門應用下，不僅滿足了日常的工作需求，還降低了經濟成本，為企業的發展提供了保障。

4 結束語

化工行業是我國社會經濟的支出型行業，很多因素都會影響到其安全運行與經濟效益。儀表控制閥門在化工行業中的應用十分普遍，所以在選擇控制閥門時，首先要確保材質的安全性與可靠性，能夠適應各類化工環境，其次要保證材質的低成本，有效減少企業支出，為企業的可持續發展奠定基礎。通過對儀表控制閥的分類及在化工行業中的選型的研究，相信在未來會對化工企業的發展有所啟發，也能促進行業的轉型升級。

參考文獻：

[1]謝海龍，陳國順，謝海勇，等.淺談工業過程控制系統用電磁閥的分類與選型[J].儀器儀表用戶，2020，027（005 ）：106-108，85.

[2]秦凱戈.關于流量儀表在石油化工行業中的選型及應用分析[J].數字化用戶，2019，025（008 ）：102.

[3]王印松，吳軍超.一種基于PCA和貝葉斯分類的氣動調節閥故障診斷方法[J].中國測試，2019，045（012 ）：112-118.

[4]金杏興.化工電氣儀表工程安裝和調試要點探討[J].科學與信息化，2019，000（035 ）：P.77-77.

[5]周曉普.閥門動密封的常用結構、材料及特性[J].中國室內裝飾裝修天地，2019，000（005 ）：235.

[6]尚群立，馬良威，龐仁貴，等.基于希爾伯特—黃變換的控制閥氣密性故障診斷研究[J].計算機測量與控制，2019，027（001 ）：5-12.

[7]王杰.流量儀表在石油化工行業中的選型及應用[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（24 ）：106-107.