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控制阀–更新

   日期:2020-02-08     浏览:68    评论:0    
核心提示:在1980年代和1990年代的繁忙活动之后,尤其是通过国际电工委员会(IEC)在国际上的忙碌活动之后,完善或创建新标准的努力已经大大减慢了。过去的活动导致一系列标准产生了更准确的尺寸,这是由于对阀门相关的流体动力学有了更好的理解,甚至是用来预测由液体和气体引起的流体引起的噪声的方程式。但是,ISA和IEC-TC 65B,WG 9工作组当前所做的工作主要围绕维护现有标准。

在1980年代和1990年代的繁忙活动之后,尤其是通过国际电工委员会(IEC)在国际上的忙碌活动之后,完善或创建新标准的努力已经大大减慢了。过去的活动导致一系列标准产生了更准确的尺寸,这是由于对阀门相关的流体动力学有了更好的理解,甚至是用来预测由液体和气体引起的流体引起的噪声的方程式。但是,ISA和IEC-TC 65B,WG 9工作组当前所做的工作主要围绕维护现有标准。

尽管这种不活动和缺乏基础研究可能为公司节省了金钱,但这表明一个可悲的事实,即我们不再看到基于大型阀门公司的实验室实验的科学论文。反过来,这反映了市场上缺少基本的新型阀门类型。当然,这可能只是控制阀行业日趋成熟的标志,这一事实也很明显,因为当今市场上销售的所有控制阀中有85%以上是在1960年代开发的。大部分“新”阀门仍旧依赖旧技术。从会计的角度来看,尽管新控制阀技术的发展停滞不前,但成熟的现有产品确实缺乏专利保护,很容易被“逆向工程”。

新的控制阀替代品

在过去的40年中,市场已经适应使用旋转型控制阀代替球形阀,特别是在较大尺寸(通常大于3英寸)和更温和的使用条件下。旋转阀中最便宜的类型是蝶阀。但是,直到最近,许多缺陷还限制了它们作为最终控制元素的接受程度:

  1. 它们没有提供相等的百分比流量特性(超过80%的用户首选)。

  2. 除回转型外,大多数蝶形阀都具有很高的“分离”摩擦力,这往往会导致行程超调,从而导致不稳定。这也限制了这种阀的可调范围或调低范围,因为一个阀不应控制在五个开度以下,以避免这种缺陷。

  3. 由于平坦叶片表面的飞机机翼效应,常规蝶形阀具有高动态扭矩。同样,这可能会导致不稳定性以及需要更大,更昂贵的执行器。

为了克服这些负面影响,最近市场上出现了几种新的蝶阀创新。其中一个称为控制盘,由艾默生的一个部门Fisher Fishers制造,其工程师在基本为金属的双偏心蝶阀上添加了控制曲线,从而为阀提供了相同百分比的固有流量特性。伊塔斯卡州伊利卡州的礼来工程公司(Lilly Engineering Company,Inc.)提出了另一种以橡胶衬里阀门为中心的专利概念,并带有Z盘。它声称克服了上述所有不利因素,使该阀也成为球形控制阀和其他更昂贵的旋转阀的重要竞争对手。

此处感兴趣的是,叶片没有轮廓表面以产生相等的百分流量特性,而仅依赖于打开角度的余弦的指数变化。

对抗噪音和气蚀的新方法

为了升级蝶阀以提供更苛刻的服务,芝加哥的Yeary Controls提出了一种新颖的方式来升级传统的开关蝶阀,以满足更苛刻的控制应用。他们使用了一种成本相对较低的蝶阀,并增加了一个由开槽结构组成的控制装置,其中开槽由具有内部曲面的齿分开,这些曲面的尺寸与旋转叶片的凸轮部分配合。这使选定的缝隙露出来,以将基本蝶形阀的迄今接近线性的特性转换为相等的百分比。除此功能外,还可以选择齿的宽度来产生具有较高峰值频率的气体的射流尺寸,从而使声音更容易被管壁吸收,从而将噪音降低多达15 dBA。由于初始空化系数的增加,狭槽还允许液体的更高的压降。但是,即使发生气穴现象,狭槽也可以确保发出的气穴射流的长度非常短,从而保护管道免受结构损坏。较高的峰值频率也降低了节流液体的总体噪声水平。

与保护环境免受有害噪音有关,Yeary Controls还提出了一种新颖的方法。控制阀始终依靠两种基本方法来减少节流噪声。一种方法是使用特殊的内件,通常是开槽的阀塞或笼式阀,以减少阀门本身的声音。另一种方法是使用下游的吸声装置,例如消音器或具有许多小孔的板。如果流量保持相当恒定,例如在额定流量的100%到50%之间,则后者非常有效。这是由于穿孔的数量和大小恒定。为了克服这个问题,Yeary设备被称为可变面积扩散器(VAD),它具有一个压力激活的滑动活塞,该活塞具有多个孔,这些孔与静态气缸中的相同数量的孔配合。此处,活塞行进的距离略大于一个孔的直径。通过按比例移动活塞,孔会部分重叠,因此可根据需要更改总节流面积。此过程效果很好,该设备同样适用于气体和液体。通常,只有15或20 psi被分配给伴随的常规控制阀上的压降,该阀响应来自过程控制器的控制信号,而其余的压差则由VAD吸收。该设备的响应时间非常短,通常在一秒钟之内。因此,在主控制阀能够响应之前,它可以吸收轻微的过程不适。这产生了非常稳定的控制回路。同样令人惊讶的是,压力恢复系数(FL)很高(0.98)。

电脑有帮助

我很记得控制阀的尺寸是根据特殊的滑尺确定的。值得庆幸的是,我们现在拥有非常先进的计算机程序,不仅可以处理尺寸方程式(这些方程式多年来变得越来越复杂),而且还可以处理相当准确的噪声预测。

但是,此外,还有一些程序对于阀流设计中的流量优化非常有用。例如,一个这样的程序可以预测通过拟议的控制阀体通道的虚拟流体的速度和压力分布。这节省了构建和流程测试实际硬件的大量时间。在所示的示例中,Watson-McDaniel Co.使用了这样的程序来最大化新设计的2英寸截止阀的流量,从而帮助设计人员简化流道以实现具有竞争力的流量,尽管只有6英寸的面对面尺寸。

经济前景

控制阀制造商们并不孤单,他们参与了始于2000年的外包趋势。它始于寻找价格较低的材料,例如来自巴西的铁铸件或来自韩国的不锈钢精铸件。后来,低薪机会吸引了阀门公司在中国和印度等国家成立子公司。但是,这些国家工资的迅速上涨导致控制阀生产转移到了更近的地方,例如墨西哥。外国工厂主要成为本地市场的供应商。

幸运的是,外国控制阀制造商试图进口到美国市场几乎没有什么可担心的。控制阀,特别是用于大型美国石化市场的控制阀,通常是定制制造的,以满足特定的工艺条件。另外,由于本地供应商的声誉和易于沟通,它们是首选。

目前,市场前景温和乐观,这主要是由于最近在天然气压裂以及发电厂从煤炭到天然气的转换中发现了新的机会。考虑到核电站的高建设率,中国还有更多的出口机会。


 
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