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案例详细
标题阀体部件参数的改进
技术领域工厂信息化
行业
简介
内容

 

 

孟祥斌 史云飞

 

    大庆石化公司水气厂脱盐水车间担负着为腈纶厂、化工一厂、化工二厂、塑料厂、销售处、化工厂等装置供应一、二级脱盐水的任务。其水质合格率的高低直接影响各装置产品质量的好坏。而酸浓度计控制率是影响水质合格率高低的一个重要因素。酸浓度控制得好，再生后，床体出水水质就好。酸浓度过高，不但易与阳床Ca+2反应结成块状硫酸钙，从而失去交换作用，床体再生效果不好，造成水质合格率降低，造成酸的浪费。酸浓度过低再生不充分，出水合格率同样降低，且会造成水、时间、能源的浪费。通过调查数据显示，2004年1～4月酸浓度控制率一直处于70%以下，这严重威胁着生产。为解决这一生产瓶颈问题，笔者通过对影响酸浓度控制率主要参数调节阀结构和性能的认真分析，科学地对阀体部件的一些参数进行修正，科学地对阀门定位器进行更换。

 

1  脱盐水装置工艺原理流程简述

 

    本装置使用工业水场低硅水，经泵升压后进入高效过滤器、活性过滤器，先除去水中悬浮物和杂质；后进入阳双室沸腾浮动床，除去水中Na+、K+、Ca2+等阳离子；再进入除碳水箱除去水中CO2；后进入阳双室沸腾浮动床，除去水中SO42－、Cl－、NO3－、SiO32－等阴离子，从而除去水中盐份；从阴床出水一部分进入一级水箱形成一级水外送，其控制指标为：水电导率≤1×10-3s/m，SiO2含量≤0.1mg/L。另一部分进入混床，在阴阳树脂作用下进一步除去水中盐离子，从混床出来后形成二级水进入二级水箱外送，其控制指标为：水电导率≤5×10-5s/m，SiO2含量≤0.02mg/L。

 

2  酸浓度控制原理

 

    根据工况要求，将酸浓度设为某一定值，通过调节器自动控制调节阀的开关来控制浓度值的变化。当酸浓度值低于设定值时，

 

    阀门开大增加进酸量；当酸浓度值高于设定值时，阀门关小减少进酸量。

 

3  阀门的结构和性能

(1)  原阀门结构的技术参数（如表1所示）

表1  原阀门结构的技术参数

(2)  阀门性能和使用情况

    酸浓度调节阀ACIC-805、ACIC-806自2002年初更新投入使用后，阀门灵敏性一直不是很高。在现有环境和设计参数的影响下，到2004年4月，ACIC-805阀已经达到阀杆动作阀芯不动作的严重程度，这显然已失去了调节作用。ACIC-806阀阀芯和阀杆动作不成比例，造成调节滞后，而工艺人员被迫用手阀看液位，凭经验操作。

 

(3)  阀门结构和性能分析

    为了彻底解决调节阀灵敏性差和使用寿命短这一问题，笔者对调节阀阀体各部件参数进行了认真的研究和分析，结果发现有6个原因对其有影响。

    ?  阀杆短，实际行程超阀芯运动范围；

    ?  阀杆限位台尺寸不对。当阀芯运动到顶部时限位台还有5mm的运动量；

    ?  阀杆螺纹为M10×10，阀芯为四氟材质，连接强度低；

    ?  阀门上盖平面压在四氟阀芯上，将内孔压变形使阀芯抱住阀杆增加运动阻力，对校验工作影响很大；

    ?  阀与阀座之间有块状物，阀芯、阀座磨损，影响阀门流量特性和密封性；

    ?  相对小行程调节阀而言，阀门定位器不易校准，其死区、滞环给阀的灵敏性带来一定的影响。

 

4  解决方案

 

    通过对阀体各部件参数测量和科学分析计算，笔者决定对部分参数进行改进，方案如下：

(1)  改造部件

    ?  阀杆长度、限位台及直径

    本阀门为气开阀，没有气的时候阀应为关闭状态。因原阀杆短，在无气时不能关闭阀，经测量在原杆120mm的基础上加长14.5mm，保证关闭时有20kPa的力作用在阀座上。

    ?  限位台长度的确定

    当阀芯处于压缩状态时，限位台应顶到上阀盖的限位台上，为确保阀芯的寿命，防止阀芯与阀杆的连接螺纹损坏，阀杆的限位台在实测的基础上加1.5mm，阀芯压缩长度为5mm减去1.5mm，实际压缩量为3.5mm，阀芯在自由状态下最大伸长量为10mm，阀芯实际行程为13.5mm。

    ?  阀杆限位台部直径的确定

    原阀杆限位台部的直径为14mm，阀芯的直径为14mm，当压紧阀上盖时，阀芯内径变形，尺寸变为13.5mm，紧紧抱住阀杆，此状态容易磨坏阀芯。在阀门校验时，因阀杆运动慢容易造成行程到位的错觉，影响阀门的正常使用，所以将限位台的直径定为13.3mm，这样就可以保证阀杆的自由运动。

    ?  阀杆的螺纹度尺寸确定

    原阀杆与四氟阀芯连接螺纹为M10，长度10mm。因四氟软，容易造成变形和损坏，故将阀杆的螺纹长度由10mm改为18mm，这样增大了接触面，有效防止因螺纹变形和损坏原因造成阀芯损坏。

    ?  上阀盖密封面尺寸确定

    上阀盖平面在四氟阀芯上，使阀芯密封面向水平中心变形，它改变了阀芯内孔尺寸，影响正常使用。为了防止在水平方向上过度变形，现将上阀盖密封面加工一个2mm的圆孔，在上阀盖压在四氟阀芯上时，增加了阀芯的垂直方向变形，减小了水平方向的变形。

 

(2)  气转换器的更换

    笔者通过分析认为用电气转换器代替阀门定位器，能克服阀门定位器对于小行程调节阀死区、滞环带来的影响，更合理的与阀输入信号匹配，使调节阀的灵敏性显著提高。

 

(3)  改造前后阀体部件对比图

    如图1所示。

 

5  实际应用情况

 

    通过上述方法，2004年5月笔者成功地解决了影响脱盐水装置生产的瓶颈问题。酸浓度控制率一跃超过99.6%，

 

图1  改造前后阀体部件对比图

    水质合格率也大幅度提高。

(1)  有形效益（人民币）

    年节酸效益为12万元（按三天一个周期节约酸0.5吨，每吨2000元计算）。

    年节能效益为1.2万元（按一个周期省水电能耗100元计算）。

    合计年效益为：13.2万元。

(2)  无形效益：按年避免出现2次质量事故计算，其效益是不可估量的。