La válvula de control de doble asiento con diafragma neumáticoes un componente clave de control automático ampliamente utilizado en los sistemas de control de procesos industriales.Se prefiere en condiciones de trabajo de alta presión diferencial debido a su estructura única de doble bobina y doble asiento, que resuelve eficazmente el problema de la gran fuerza desequilibrada de las válvulas de asiento único.escenarios de aplicación y limitaciones, ayudar a los profesionales y profesionales de la industria a tener una comprensión completa y proporcionar una referencia eficaz para la selección y la aplicación.
1- Definición básica y composición estructural
Como su nombre indica, la válvula de control de doble asiento de diafragma neumático es un tipo de válvula de control con dos carretes y dos asientos dentro del cuerpo de la válvula.Adopta una estructura de doble guía y está compuesta principalmente por un actuador de diafragma neumático de tiempo recto de múltiples resortes y un cuerpo de válvula de control de doble asiento rectoA diferencia de las válvulas de control neumáticas ordinarias, su característica principal radica en el diseño de "doble asiento + doble bobina",que es la clave para lograr la compensación de presión y el funcionamiento estable en condiciones de alta presión diferencial.
Los principales componentes estructurales son los siguientes:
• Actuador de diafragma neumático:Adopta un diseño de múltiples resortes, que tiene las ventajas de una estructura compacta, un peso ligero y una acción sensible.El componente principal es un diafragma elástico de caucho nitril, sujetado con tela de poliéster reforzadaEl aire comprimido se introduce en la cámara del diafragma para generar empuje, que supera la fuerza del resorte para impulsar el tallo de la válvula a moverse linealmente,Realización de la apertura y cierre o ajuste de la válvulaEl rango de resorte es generalmente de 0,02 a 0,1 MPa o 0,04 a 0,20 MPa, y la presión de suministro de aire es de 0,14 a 0,28 MPa, que se puede ajustar de forma flexible según las condiciones de trabajo.
• Cuerpo de válvula de doble asiento recto:El cuerpo de la válvula es una estructura esférica fundida, con dos asientos independientes y bobinas que coinciden en el interior.Cuando la válvula está cerrada, los dos carretes presionan fuertemente los dos asientos al mismo tiempo para formar un doble sellado, de modo que se realice la compensación de presión y el cierre de la válvula.El cuerpo de la válvula tiene una variedad de formas de conexión y opciones de materiales, como el acero al carbono (C) y el acero inoxidable (P), que pueden adaptarse a diferentes características del medio.
• Esteban de válvula y dispositivo de guía:El tallo de la válvula está conectado con la barra de empuje del actuador y el carrete, y la estructura de doble guía asegura el movimiento estable del carrete, evita el atasco y mejora la precisión de ajuste.El tallo de la válvula y la barra de empuje generalmente están hechos de material 1Cr18Ni9Ti, que tiene buena resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste.
2Principio de trabajo
El principio de funcionamiento de la válvula de control de doble asiento de diafragma neumático se basa en el desplazamiento mutuo de las fuerzas medias y el ajuste del área de flujo mediante el movimiento del carrete, concretamente de la siguiente manera:
Cuando el sistema de control (como DCS, PLC) envía una señal eléctrica de 4-20mA, el posicionador de válvula convierte la señal eléctrica en una señal de presión de aire proporcional (generalmente 0,2-1,0 bar),que se introduce en la cámara del diafragma del actuador neumático del diafragmaLa presión del aire actúa sobre el diafragma para generar empuje, lo que impulsa el tallo de la válvula a moverse linealmente, y luego impulsa los carretes superior e inferior a moverse sincrónicamente.
El fluido entra en el cuerpo de la válvula desde el lado izquierdo, pasa por el espacio entre los dos asientos y los carretes, y luego sale por el lado derecho.Debido al diseño simétrico de los carretes superior e inferior, la fuerza del medio que actúa sobre los dos carretes es en dirección opuesta y puede compensarse entre sí, por lo que la fuerza desequilibrada de la válvula es pequeña,que permite que la válvula funcione de manera estable en condiciones de gran diferencia de presión entre la parte delantera y la parte trasera de la válvula.
En comparación con la válvula de control de un solo asiento con el mismo diámetro nominal, la vía de flujo de la válvula de control de dos asientos es más despejada,y su capacidad de circulación se incrementa en aproximadamente un 20%~25%El valor del coeficiente de caudal Kv varía según el diámetro nominal. Por ejemplo, el valor Kv de la válvula con diámetro nominal DN25 es de 4 y el de DN200 es de 630,que puede satisfacer las necesidades de grandes ocasiones de ajuste de flujo.
3Características de rendimiento
La válvula de control de doble asiento de diafragma neumático tiene ventajas obvias y ciertas limitaciones, que deben considerarse de manera exhaustiva en el proceso de selección.Sus principales características de rendimiento son las siguientes::
3.1 Ventajas
• Pequeña fuerza desequilibrada y gran presión diferencial admisible:El desplazamiento recíproco de la fuerza media sobre las bobinas dobles reduce en gran medida la fuerza desequilibrada, de modo que el actuador no necesita un empuje demasiado grande,y la válvula puede funcionar de manera estable en la condición de una gran diferencia de presión entre el frente y el traseroLa presión diferencial admisible de la válvula con diámetro nominal DN25 puede alcanzar los 5,8 MPa, muy superior a la de la válvula de un solo asiento de la misma especificación.
• Gran capacidad de las válvulas y características de flujo precisas:La estructura de doble asiento y el diseño optimizado de la vía de flujo hacen que la válvula tenga un gran coeficiente de flujo nominal, que es mayor que el de la válvula de asiento único del mismo calibre.tiene características de flujo precisas, incluidas las características lineales, las características porcentuales iguales y las características de apertura rápida, que pueden realizar un ajuste preciso del flujo medio y el error básico es solo del 1,5%.
• Estructura compacta y amplia adaptabilidad:El actuador de diafragma de múltiples resortes tiene una estructura compacta y un peso ligero, lo que es conveniente para la instalación y el desmontaje.tipo de fuelle sellado y tipo de chaqueta de conservación del calor, y la temperatura del fluido aplicable oscila entre -250°C y +560°C, lo que permite adaptarse a las duras condiciones de trabajo.
3.2 Limitaciones
• Gran fuga:Debido a las características estructurales de las bobinas dobles, es difícil que las bobinas superior e inferior se cierren completamente al mismo tiempo,por lo que la fuga cuando la válvula está cerrada es mayor que la de la válvula de un solo asientoLa fuga es inferior al 0,5% del coeficiente de caudal nominal Kv, que es adecuado para ocasiones en las que el requisito de fuga no es estricto.
• Erosión grave y daños por cavitación:La vía de flujo medio dentro del cuerpo de la válvula es relativamente compleja.el fluido de alta velocidad causará una erosión grave y daños por cavitación en el cuerpo de la válvula y los carretesEs necesario seleccionar materiales adecuados (como superficies de aleación de estelita) para mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a la cavitación.
• No adecuado para medios especiales:No es adecuado para el ajuste de medios de alta viscosidad y medios que contengan fibras, ya que dichos medios pueden bloquear fácilmente la vía de flujo entre los carretes y los asientos,afectando al funcionamiento normal de la válvula.
4. Escenarios de aplicación
Basándose en sus características de rendimiento, la válvula de control de doble asiento de diafragma neumático se utiliza ampliamente en departamentos de control industrial como petróleo, industria química, farmacia,metalurgia y centrales eléctricas, y se utiliza principalmente para controlar medios tales como gas, líquido y vapor, especialmente adecuado para las siguientes ocasiones:
• Oportunidades con grandes diferencias de presión y requisitos de fuga no estrictos:Por ejemplo, en el ajuste de flujo de tuberías de alta presión en plantas químicas y centrales eléctricas,la válvula puede soportar una gran diferencia de presión y cumplir con los requisitos básicos de control de caudal sin requisitos estrictos de estanqueidad de cierre.
• Oportunidades con una gran demanda de flujo:Por ejemplo, el ajuste del flujo de vapor de las calderas de las centrales térmicas, el ajuste del flujo de aceite de las refinerías de petróleo, etc.La gran capacidad de circulación de la válvula puede satisfacer las necesidades de control de medios de gran caudal, y garantizar la estabilidad del proceso de producción.
• Oportunidades limpias y medianas:Es adecuado para medios limpios sin impurezas, fibras y otras sustancias, como agua pura, vapor limpio, gas natural, etc. Puede evitar el atasco de la válvula y el daño causado por la contaminación del medio.
En aplicaciones prácticas, puede combinarse con posicionadores inteligentes para lograr un control de flujo más preciso.puede realizar un ajuste estable de un flujo pequeño (por debajo de 0.1 m3/h), garantizando el pleno desarrollo de las reacciones químicas y la calificación de la pureza del producto; en la industria eléctrica,puede utilizarse para ajustar la entrada de vapor de las turbinas de vapor para que coincida con la demanda de carga de la red.
5Puntos clave de selección
Cuando se seleccione una válvula de control de doble asiento de diafragma neumático, se deben centrar los siguientes puntos clave para garantizar su compatibilidad con las condiciones de trabajo:
• Características medianas:Confirmar el tipo de medio (gas, líquido, vapor), la viscosidad, la corrosividad, etc. Para los medios corrosivos, seleccionar materiales resistentes a la corrosión como el acero inoxidable; para los medios limpios,seleccionar núcleos y asientos de válvulas estándar.
• Condiciones de trabajo:Determinar la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera de la válvula, el caudal, la temperatura de funcionamiento y otros parámetros, seleccionar el diámetro nominal adecuado, la presión nominal (PN1.6, 4.0, 6,4 MPa) y el tipo de válvula (como el tipo de protección térmica de chaqueta para medios de alta temperatura) según los parámetros.
• Requisito de fuga:Si la ocasión tiene requisitos estrictos sobre fugas (como fugas cero), la válvula de control de doble asiento de diafragma neumático no es adecuada.y en su lugar se debe seleccionar una válvula de un solo asiento u otros tipos de válvulas de controlSi el requisito de fuga no es estricto, puede preferirse teniendo en cuenta su alta resistencia a la presión diferencial y su gran capacidad de flujo.
• Selección del actuador:Se seleccionará el actuador de diafragma de múltiples resortes adecuado de acuerdo con el empuje requerido y se confirmará el rango de resorte y la presión de suministro de aire para garantizar la acción sensible de la válvula.Para situaciones de alta presión diferencial y de gran calibre, se puede seleccionar un actuador de doble cabeza de diafragma para mejorar el empuje.
6. Resumen
La válvula de control de doble asiento de diafragma neumático es una importante válvula de control industrial con características de fuerza desequilibrada pequeña, gran presión diferencial admisible,gran capacidad de flujo y ajuste precisoResolve el problema del difícil ajuste de las válvulas de un solo asiento en condiciones de alta presión diferencial y se utiliza ampliamente en diversos campos industriales.debe tenerse en cuenta que tiene la limitación de grandes fugas y no es adecuado para medios especiales y ocasiones con requisitos estrictos de apagado.
En el proceso de aplicación real, seleccionando razonablemente la especificación de la válvula, el material y el actuador y combinándolos con las condiciones de trabajo específicas,el efecto de control óptimo puede lograrse, la estabilidad y fiabilidad del proceso de producción industrial pueden garantizarse y la eficiencia de la producción puede mejorarse.la válvula de control de doble asiento de diafragma neumático se optimizará aún más en estructura y rendimiento, y desempeñan un papel más importante en el control industrial.
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