1 偏心旋轉(zhuǎn)閥概述
1.1 偏心旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)
生產(chǎn)聚丙烯的系統(tǒng)的偏心旋轉(zhuǎn)閥主要是由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及偏心旋轉(zhuǎn)閥兩個部分組成，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括兩種形式。由下圖1可以看出，與其他閥所不同的是，偏心旋轉(zhuǎn)閥的構(gòu)造十分新穎，主要在于旋轉(zhuǎn)閥的閥體接近一個圓筒的形狀，閥芯球面的中心線與閥軸旋轉(zhuǎn)中心之間設(shè)計(jì)了一個偏心距，當(dāng)閥軸帶動閥芯旋轉(zhuǎn)時，閥芯球面相對于閥體中心做偏心旋轉(zhuǎn)，其軌跡呈凸輪狀曲線，當(dāng)閥關(guān)閉時，閥芯的柔臂發(fā)生彈性變形，使閥芯球面與閥座緊密貼合，達(dá)到可靠的密封。下圖1就是偏心旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
由上圖可以看出，偏心旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)確實(shí)比較新穎，在設(shè)計(jì)上面與其他的旋轉(zhuǎn)閥不同。其具體的工作原理為：首先，生產(chǎn)聚丙烯的兩種原料——丙烯及氫氣經(jīng)過最上端的減壓閥1和2，然后上述氣體主要分為兩路：一路是經(jīng)過減壓閥1給位于反應(yīng)設(shè)備內(nèi)部的定位器進(jìn)行供氣，一般將此定位器的壓強(qiáng)設(shè)置為27000Pa；另一路通過減壓閥2給左面的汽缸進(jìn)行供氣，設(shè)定為上述壓強(qiáng)的一半，即為13500Pa。在這個過程中，一般將通過恒壓閥對汽缸內(nèi)的壓力進(jìn)行控制，控制在一個特定的值，一般通過恒壓閥將其壓力設(shè)定在13500Pa。上述定位器主要采用的是單向輸出電氣閥門定位器，其所起的作用為正作用。當(dāng)定位器的輸入信號逐漸增加時，那么此時需要輸出的氣體的壓強(qiáng)就會增加，右面的汽缸的壓強(qiáng)也會隨之而增加，此時上述所增加的壓強(qiáng)推動了活塞向左進(jìn)行移動，從而關(guān)閉了閥門，氣體就不能通過閥門輸出了。這個時候，左面的汽缸的壓力也逐漸增大。通過恒壓閥的作用，向外排氣使得汽缸的壓力保持在13500Pa。偏心旋轉(zhuǎn)閥主要就是通過上述的壓力反饋而使得左右兩個汽缸內(nèi)的壓力達(dá)到平衡，最終使得閥位控制在一定的角度。
1.2 偏心旋轉(zhuǎn)閥的優(yōu)點(diǎn)
與普通的壓力控制閥相比，上述系統(tǒng)的偏心旋轉(zhuǎn)閥具有如下幾個方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）質(zhì)量較輕，容積較小，而且氣密性非常好；（2）流程較為簡單，阻力小，流通能力非常大；（3）能夠適用范圍較大的溫度，最高可以適應(yīng)450℃的溫度；（4）可以抗氣體腐蝕，在流程工業(yè)中節(jié)流可引起大量的氣蝕，氣蝕可能損壞管道，產(chǎn)生不可接受的噪音等級，同時還可對計(jì)量系統(tǒng)產(chǎn)生擾動而引起不清楚或不可靠的讀數(shù)，旋轉(zhuǎn)閥具有堅(jiān)同的設(shè)計(jì)，大大減少了由于水錘現(xiàn)象造成閥門動作失敗，同時其閥芯可以吸收部分多余的能量，明顯地降低氣蝕及相關(guān)的問題；（5）適合于有懸浮顆粒物、大流量、高粘度以及大差壓場合。閥芯球面可以產(chǎn)生偏心運(yùn)動，這樣可以大大地減少操作過程中而產(chǎn)生的力矩，且具體操作時，能夠保持穩(wěn)定。該閥在施加較小的力矩時，可以獲得高度密封的效果。存在兩種流向，且呈現(xiàn)動態(tài)流動，穩(wěn)定性也非常好，在流開及流關(guān)安裝過程中，流量的特性不會發(fā)生改變。
2 偏心旋轉(zhuǎn)閥應(yīng)用
2.1 應(yīng)用過程中需要注意的幾個問題
針對偏心旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及液相雙環(huán)管聚丙烯反應(yīng)過程中的特殊性，對偏心旋轉(zhuǎn)閥的使用過程中需要注意如下幾個方面的問題。
2.1.1 閥門Cv值的確定
在對偏心旋轉(zhuǎn)閥的閥門Cv值進(jìn)行確定及選擇時，需要考慮兩個方面的限制因素：（1）對下游設(shè)備的負(fù)荷能力的考慮，偏心旋轉(zhuǎn)閥的流通能力的大小不能超過事先所設(shè)定好的限制；（2）對未來裝置擴(kuò)大生產(chǎn)能力的考慮，可以選擇較大Cv值的偏心旋轉(zhuǎn)閥的閥門，并且需要通過的DCS組態(tài)過程中對輸出回路設(shè)置輸出上線設(shè)置使之不會超過工藝要求的上限。
2.1.2 對流體流動的方向的確定
按照閥體的箭頭方向來對流體流動的方向進(jìn)行確定。在這里需要特別注意的是，由于從原則上而言，偏心旋轉(zhuǎn)閥可以選擇雙向流向，除執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩不同外不會影響調(diào)節(jié)特性。
2.1.3 閥門定位器的選擇
為實(shí)現(xiàn)閥門的精確可靠控制，經(jīng)過比較，決定選用西門子SIPARTPSI智能型電氣閥門定位器。
2.2 偏心旋轉(zhuǎn)閥的改進(jìn)
由上面對偏心旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹可知，偏心旋轉(zhuǎn)閥具有設(shè)計(jì)上的不合理性，主要表現(xiàn)在：閥的響應(yīng)能力較差，響應(yīng)較慢；設(shè)定的時間常數(shù)非常之大；閥盤根泄漏較為嚴(yán)重；而且裝置在較高溫度，較高壓強(qiáng)的條件下進(jìn)行，因此存在著極大的安全隱患。在圖1的基礎(chǔ)上，將偏心旋轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)作如下圖2的改進(jìn)：
將圖1和圖2作了一下比較，主要是對如下兩個方面進(jìn)行了調(diào)整及改進(jìn)。
2.2.1 閥門執(zhí)行器氣缸驅(qū)動控制方式的改變
由恒壓閥保持恒壓驅(qū)動左氣缸，與單輸出電氣閥門定位器驅(qū)動右氣缸的組合驅(qū)動方式，改為采用高精度的雙輸出定位器驅(qū)動方式。取消減壓閥2、恒壓閥氣路組件，將單輸出定位器更換成高精度的雙輸出定位器，所有的氣源控制集成在一臺定位器中實(shí)現(xiàn)，從而減少外部的一些性能較差的輔助組件。使現(xiàn)有的控制精度更高，閥門更趨于經(jīng)濟(jì)。
2.2.2 SIPARTPSI定位器的功能特點(diǎn)
該定位器由微控制器（CPU）、A/D（D/A）轉(zhuǎn)換器、壓電導(dǎo)向控制的氣動閥等組成，其主要特點(diǎn)：用壓電控制閥取代了噴嘴擋板機(jī)構(gòu)，給定值和實(shí)際值的比較完全是電信號，不再是力的平衡，大大提高了可靠性，降低了能耗；采用微處理器，實(shí)現(xiàn)智能化，通過軟件組態(tài)，可自動修改控制參數(shù)（在線自適應(yīng)控制算法），補(bǔ)償機(jī)械摩擦的變化和填料老化所造成的問題，達(dá)到良好的控制效果。
3 結(jié)論
綜上所述可知，當(dāng)前石油化工化以及煉化裝置一體化裝置規(guī)模大大擴(kuò)大，在生產(chǎn)過程中，對于儀表及其控制系統(tǒng)的要求也越來越嚴(yán)格。偏心旋轉(zhuǎn)閥由于能夠達(dá)到上述要求，因此被廣泛地應(yīng)用。但是在實(shí)際的使用過程中，需要注意安全生產(chǎn)的要求，對其生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)以及流程進(jìn)行很好地把握，對裝置進(jìn)行一定程度的改進(jìn)，這樣方能提供較為安全可靠的生產(chǎn)。
