气动薄膜调节阀在调节系统的应用

摘要：气动薄膜调节阀以其轻便、经济、结构简单、安全、容易检修维修、配以阀门定位器可实现高精度连续调节的特点，被广泛应用于各种流体控制领域。文章从韶钢转炉炼钢、连铸钢坯生产过程所用的调节阀的相关经验，探讨了气动薄膜调节阀在调节系统的应用。

关键词：气动薄膜调节阀；调节系统；阀门定位器；流体控制；转炉炼钢 文献标识码：A

中图分类号：TH134 文章编号：1009-2374（2015）17-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.028

转炉炼钢厂在冶炼钢铁时通常会借助各种流动性的介质，比如氧气、氮气、氩气等气体来完成冶炼，同时冶炼生产的转炉设备需要冷却水来冷却，在生产时的不同阶段要对使用到的这类流动介质的流量与压力进行控制，从而优化钢铁的质量；另外要特别注意炼钢厂里面设施的安全性，因为此区域里面通常有煤气等易燃易爆气体。所以控制信号的选择通常是选择低压直流信号、压缩空气作为动力源，确保防爆的需要，在炼钢系统中转炉、连铸钢铁的生产，通常是借助气动薄膜来调节各类流动介质的流量调节系统。

1 气动薄膜调节阀概述

1.1 气动调节阀的构成和类型

通常是由执行设备、调节系统和附件电气阀门三部分构成气动调节阀。为了保证调节的准确性实现调节能力，要实现调节功能需要气动调节阀借助电气阀门定位设施来协作完成；在电气阀门定位系统中输入PLC控制设施里面的直流电流控制信号，然后经过电气阀门定位器进行放大之后再变成气信号后输出到执行器，借助执行机构的运作，带动阀芯移动，从而改变阀芯到阀座流通的面积，这样可以实现对工艺参数进行控制。调节阀运作部分的动力源通常选择压缩空气，因为选择压缩空气这种动力源便于控制，反应灵敏，并且比较安全，不需要再运用其它的防爆手段。

按照阀芯的形式不同可以把这种调节阀分成单座阀、双座阀、平衡套筒阀等，从而能够实现根据工艺场合的不同而选择合适阀芯种类的目的。

根据作用方式的不同，可以分为气开式、气关式调节阀，当输入气压的信号P0.02MPa时候，根据调节阀的开关状态来确定其是气开阀还是气关阀。调节型、切断型、调节切断型是根据运作形式不同而进行分类的。线性、等百分比、抛物线等是按照流量特点进行归类的。

1.2 选择气动波薄膜的原则

进行气动调节阀选择的过程中，要首先对调节阀运用的场地以及生产技术的要求进行分析，同时整理健全调节阀运作的要求与流体的参数，最大压差、最大与最小流量条件下的进出入压力、正常流量、最大最小流量、温度、密度等都属于流体里面较重要的组成部分。而技术方面的要求就是要熟悉与调节阀自身的组成、流量特点、规定的流量系数、技术压差计算和选择允许机构、机构的材料以及机构组装等方面的内容。

调节阀的流量特点：经过阀的物质的相对位移与流量直接的关系我们就把它认为是调节阀的流量特点。调节阀选择的要求是调节阀的流量特征和调节对象的特点以及调节设施特点是相反的，这是为了让调节系统的整体特征与线性相一致。

要考虑到介质的温度、压力差、压力以及腐蚀性在进行调节阀的材料选择时。

调节阀运作系统的输出力：要与场地使用压差的需要相一致，刚度也要和系统的稳定的需求相一致；开关的型式要与系统安全作业的需要相一致。

选择调节阀过程中，不能忽视不同寻常的条件下，借助阀门的定位系统、电磁阀等别的装置保证阀门应该满足作业时间、分部调节等要求，也要根据具体的情况来对阀门定位器进行选择，在自然环境特别差的条件下，通常采用机械式的阀门定位设施，自然环境不差、可控制性比较好的地方一般是使用电子智能样式的阀门定位设施。

2 调节阀的使用

2.1 转炉顶吹氧气调节设施里面气动调节阀的使用

用氧枪氧气压力和流量调节、控制是转炉顶吹氧气调节系统最常用的方法，其与钢水质量息息相关。氧气是易燃气体，在预备组装氧枪调节设备的调节阀时，要对调节阀与氧气接触的位置做脱脂处理，要进行脱脂处理对调节阀和氧气接触的地方，在进行氧枪调节系统的调节阀安装之前，这样可以避免在使用过程中出现爆炸的情况；因为氧枪通常安在转炉上面，现场的温度比较高，环境条件比较差，并且环境四周也不排除有煤气存在的可能，算是煤气危险地带，采用隔爆型、技术条件比较好的机械样式的阀门定位设施来保证此区域的安全。氧气是一种危险性气体，在出现停气或者停电的情况下，为了使设施的安全性得到保障，应进行切断氧气的操作，调节阀采用气开式的作用方式，防止事故扩大。自2003年投入生产到现在，韶钢转炉氧气调节系统的调节阀始终正常运行，满足了生产工艺的要求。

2.2 在转炉底吹调节系统中气动薄膜调节阀的应用

转炉底吹气体调节系统主要用于转炉生产不同阶段调节氮气、氩气的压力与流量的高低与大小，通过搅拌炉内的钢水均匀成分和化学反应来完成冶炼生产，存在调节流量大小变化快、压力时高时低的要求，选用精小型高精度气动薄膜双座调节阀，通过多年的运行，调节系统良好，创造良好的经济效益。

2.3 气动薄膜调节阀里面转炉汽包补水控制系统的使用情况

转炉汽包的作用是回收冷却水，输出蒸汽，同时为了使汽包内水位平衡，在生产过程中，需按照汽包液位的变化不断向汽包补充新水。新水一般都是除氧设施面的除氧水，为了使其安全性得到保证需要气关式的调节阀与机械手枪，阀芯样式的套筒配合使用。选择阀座和阀芯为最高耐压设计为6.4MPa的不锈钢制造，具有耐高温高压的效果。为了避免受场地环境和夏季高温或者粉尘的影响，通常使用SMC半机械样式的电气阀定位设施。转炉汽包补水调节系统使用多年证明，该气动调节阀维护工作量小，运行情况较好。

2.4 在连铸机二冷水调节系统中气动薄膜调节阀的应用

雾化气是由连铸机二冷水与二冷气共同形成的，铸坯上喷上雾化气，可进行冷却。因为铸坯质量与二冷水、二冷气的流量大小及稳定性有着密切的联系，所以要准确地调节二冷水、二冷气的流量，管内压力比较低时，要用单座阀。通常是借助气关式的运作办法来选择调节阀，可以确保设施的可靠性，即使遇到停电、停气的过程，也可以提供冷却水；为了实现高精度的流量调节，需配置智能样式电子类型的阀门定位设施的调

节阀。

3 安装时应注意的事项

（1）在进行动气调节阀安装工作时，要确保气动调节阀的位置与地面有一定的距离，阀的上下也要有相应的余留空间，从而便于进行拆装阀和阀的修理工作；（2）调节阀上下要与管道处于垂直状态，在平面管道上安装，目的是可以使其牢固可靠，并且在阀的下面也要有支撑物；（3）为了保证流量的特性不受到直管段长短的影响，要保证在调节阀上下两面有管道直径长度大于10倍的直管段；（4）当调节阀的口径和工艺管道不一致时，要使用异径管连接；（5）为方便转换和随手操作，在继续行车的过程中也可以对调节阀进行检查维修工作，需要进行旁通管道的安装工作；（6）要认真扫除管道里面的污垢、焊渣等杂物，在实施调节阀安装之前。

4 结语

从2003年进入生产至今，韶钢炼钢厂实施流体调节主要是在流量调节、流体压力区域运用薄膜调节阀等方面，给炼钢连铸生产过程提供了有保证的流体原料，达到了经济效益与社会效益双赢的目的。

参考文献

[1] 吴勤勤.控制仪表及装置[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2] 蔡夕忠.化工仪表[M].北京：化学工业出版社，2004.

作者简介：朱应丁（1969-），男，广东曲江人，广东韶钢集团公司设备管理部衡器工程师，研究方向：自动化控制与计量。

（责任编辑：陈 倩）