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PTA装置中贴壁角型控制阀的设计和应用

编辑:zhongxuda 时间:2015-9-19
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PTA装置中贴壁角型控制阀的设计和应用   
近几年来精对苯二甲酸(PTA)产业在国内得到迅猛发展,尤其是国内的民营企业进入该产业后,不仅将PTA的整体产能推高,而且使得单套装置的生产能力迅速突破百万吨级,甚至达到2Mt/a以上。单套装置生产能力的增加需要更大尺寸的管道和更大容积的设备,而在过程控制方面也就需要更大尺寸的控制阀。在PTA生产装置中,主工艺介质自氧化反应器开始就多以浆料的形态存在于流程当中。因浆料本身的黏稠和易结晶特性,用于浆料控制的阀门多采用一种特殊结构的角阀———贴壁角阀。
在PTA生产工艺中使用高腐蚀性的醋酸作为溶剂,并且在一些工段操作温度较高,普通不锈钢材质的阀门已经不能满足过程控制的需求,需要采用一些特殊的材料来加工阀体和阀门内件,比如钛材、哈氏合金、双相钢及317L奥氏体不锈钢等。特殊的结构,较大的尺寸和特殊的材质使得贴壁角阀成为PTA装置仪控设计的重点之一,贴壁角阀设计选用的好坏往往会影响整套装置的试车工期。

角式程控阀
安装在罐体外壁上用于调节的贴壁角阀,阀芯近似于倒锥形,锥面曲线依据阀门的固有流量特性设计;而用于开关的贴壁角阀,阀芯近似于碟片。为了防止浆料阻塞阀门,安装在罐体外壁上的角阀一般选用反作用形式,阀芯伸向罐内阀门打开,该设计还可以减少阀门的行程,缩小执行机构的体积,节省安装空间,降低成本。但另一方面存储浆料的设备都带有搅拌器,旋转流动的浆料会冲刷伸到设备内的阀芯,减少阀芯的使用寿命。安装在管道外壁上小尺寸的贴壁角阀无论是用于调节还是开关,阀芯一般都选用柱塞式,依照所需流量特性,柱塞顶端加工成相应的曲面,开关阀的阀芯则是圆柱形的柱塞,顶端加工成同主管内壁等半径的弧度,尺寸较大的则与安装在设备上的贴壁角阀相似。安装在管道外壁上的贴壁角阀一般选用正作用形式,阀芯向阀的腔体内回缩阀门打开。这主要是管道内浆料的流速更快,若阀芯伸到主管内,所受的冲刷会更厉害;另一方面,阀芯伸到主管内,会减小主管的流通面积,降低主管的流通能力。
在控制系统中,主要故障有执行器故障、被控对象故障、传感器故障和控制器故障,而执行器和传感器的故障发生较多,特别是执行器的故障往往危及整个系统的控制策略,因而对执行器的可靠性提出了较高的要求。应用于主物料流程中的贴壁角阀因安装位置的特殊性以及管道材质贵重并且尺寸也较大,一般都不设计旁通阀,1台阀门出现问题就会影响整条生产线的运行。通过智能阀门定位器传递的一些阀门性能参数,对贴壁角阀进行预测性维护是很必要的选择。
预测性维护在贴壁角阀还没有产生故障前就通过故障识别和诊断技术对状态参数预测可能出现的情况和预期的时间,预测阀门的功能安全和时间依存性。通过阀门(定位器)厂商的专用软件对阀门进行故障诊断,实施在线预测性维护,提升贴壁角阀的性能,减少运行故障,提高使用寿命,可大大降低PTA装置因贴壁角阀故障造成的非正常停车的时间,提高工厂产能,节省设备维护成本。另外利用智能阀门定位器还可实现高品质调节,增加过程控制的精确性和稳定性。
贴壁角阀作为PTA装置中一种特殊又关键的控制阀,从阀体材质、阀芯类型、作用形式到执行机构的设计选择都会影响到整套装置的控制策略。材质的选择错误会使阀门在很短时间内就会因过度腐蚀而产生内漏,阀门将无法实现设计需要的控制效果,甚至完全失控。阀座外径的误差,执行机构的体积大小选择的是否合适,在建造安装时期就会产生影响。在装置运行阶段,贴壁角阀在长时间苛刻的工况下运行,阀门的参数会有哪些变化,存在哪些故障隐患,则需要通过智能阀门定位器和作为上位机的DCS或AMS系统进行查看分析并做出预测性的维护,通过这种“主动性维护”实现阀门的长时间高效率的运行。


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