1 壁角阀的分类及结构特点
1.1 分类
根据安装位置，贴壁角阀可分为罐壁安装角阀和管壁安装角阀。安装在罐壁上的可分为侧壁安装和罐底安装。不同安装位置对应的角阀功能也不同。根据功能，贴壁角阀可分为泄漏阀、冲洗阀（部分阀具有泄漏和冲洗功能）和液位控制阀。泄漏阀和冲洗阀一般安装在设备或管道底部，液位控制阀主要安装在设备侧壁。
1.2 结构特点
贴壁角阀的阀座位于与设备或主管相连的一侧，阀座暴露。普通角阀和直通阀安装时基本面对面连接阀门法兰和管道法兰，而贴壁角阀与设备或主管道一侧的连接采用侵入式连接，即在设备或主管道上配置凸缘法兰（也称鞍座）。贴壁角阀的阀座插入凸缘法兰，与设备或主管道内壁齐平，确保阀门与设备连接处无多余空间，无浆料积聚死角。与支管一侧的连接采用法兰和法兰之间的连接，但支管应向下倾斜，使内部材料在重力作用下排出。贴壁角阀在许多情况下被称为Y135型角阀°角阀是指阀体接管部分的中心线和设备罐壁或管壁部分的中心线夹角，也称为45°角阀是指阀体接管部分中心线与阀杆中心线之间的夹角。有些装置选择的角阀是120°角（或者60°其阀体形状为135°（或120°）弯头在转弯处光滑，无死角，可保证浆料顺畅流通。
2 壁角阀设计要点
2.1 阀门选材
在PTA装置的氧化单元物料中含有醋酸和少量氢溴酸，若温度不高（小于100℃），阀体和阀内部件的材料可选择316L不锈钢，阀芯表面用司太莱堆焊硬化。中温材料(100~135)℃），阀体和阀内部件的材料可选择317L不锈钢、双相钢或哈氏家族C合金，阀芯表面也要硬化。对于高温材料(135℃以上)，应选择钛材料作为阀体和阀内部件(含微量杂质)Ti2或Ti3)由于阀杆的硬度，选择钛合金Ti5.钛阀内部件需要硬化时，建议采用阳极氧化处理，不建议采用渗氮加硬处理。渗氮后的钛会降低耐腐蚀性。在精制单元中，除加氢反应外，其他工段材料中醋酸较少，阀体材料可选择304L不锈钢，阀内件材质选用316L不锈钢，阀芯表面用司太莱堆焊硬化。
2.2 阀芯类型及其作用形式
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。
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2.3 阀座外径的尺寸和主管连接方式的设计
设计阀座外径时，检查设备图纸，不仅要找出相应接口部件图纸上标注的尺寸，还要了解设备设计师对制造商提出的制造公差。如果设备图纸中要求的制造公差为+0.5mm，阀门制造商要求的制造公差为-0.5mm，此时设计的阀座外径小于相应接口法兰的内径mm可满足安装要求。如果设备和阀门制造商没有提出确切的公差要求，制造商通常会遵循±0.5mm在公差生产中，设计的阀座外径一般比相应的法兰内径小3mm。
安装在管道外壁上的角阀通常要求阀门制造商根据压力等级和尺寸，甚至连接到主管。T型接头，所以在设计阀门时，只需告知阀门制造商连接的主管尺寸和壁厚，而不用担心阀座外径与法兰内径不匹配。
2.4 阀门执行机构的选择
气动、电动和液动执行机构常用于控制阀。电动和液动执行机构比气动执行机构结构复杂，价格昂贵，在作者设计的几套PTA该装置很少使用，本文不再重复。以下主要讨论气动膜和气动活塞的设计和选择。
气动薄膜执行机构由薄膜、压缩弹簧、托盘、推杆、支架、轴套和膜盖组成，由丁腈橡胶和尼龙丝布制成。直接行程的执行机构分为正反作用。当信号压力增加时，推杆向下作用称为正作用执行机构；相反，它被称为反作用执行机构。由于气动薄膜执行机构配备了平衡弹簧，气动信号压力使薄膜室产生的推力减少了弹簧的反作用力，这是气动薄膜执行机构的输出力。F可以下式计算：
式中：F———输出力，N；p———信号压力，Pa；p0-弹簧启动压力，Pa；pr———弹簧范围，Pa；Ae———膜片有效面积，m2；l———阀门行程，cm；L———阀门全程，cm；pF———有效输出压力，Pa。
由于膜能承受的压力较低，一般情况下最大膜室压力不超过250kPa，在被弹簧抵消部分压力后，剩余的输出力变得非常小。气动膜执行机构选用高差压、高静压或大尺寸壁角阀，其膜的有效面积Ae为了使执行机构有足够的输出力来克服阀芯上的不平衡，必须足够大。增加膜片Ae这也意味着阀门的执行机构变得非常大，但由于安装空间的限制，特别是对于安装在设备底部裙子座椅上排放或冲洗的角阀，大型执行机构无法接受。
另一种方法是增加执行机构的输出而不增加其体积p。工厂的仪表气源压力通常为700kPa气动薄膜执行机构没有充分利用仪表气源的压力，而气动活塞执行机构可以解决这个问题。气动活塞执行机构可以输出更大的驱动力，并具有快速的驱动速度。气动活塞执行机构（直接行程）的输出力F计算公式与气动薄膜执行机构（直行程）相同，但气缸能承受的压力远大于薄膜，较小的体积可以产生较大的推力。由于没有弹簧的反应力，双作用气动活塞执行机构可以在两个方向上提供更大的驱动力。然而，由于没有弹簧复位功能，双作用气动活塞执行机构需要配置储气罐，以实现气体开启和气体关闭。气动活塞执行机构可分为两位式和比例式。双作用两位式执行机构通过两位五通电磁阀切换气路，将活塞从高压侧推至低压侧，驱动推杆推动阀芯，实现阀门的全开或全关。这种执行机构主要用于冲洗或泄漏的墙角阀。双作用两位气动活塞执行机构的气路如图1所示。双作用比例执行机构通过双作用阀定位器将推杆的行程与输入信号成比例，从而驱动阀芯的移动，实现阀门开度的变化用于调节的角阀主要选择这种执行机构。双功能比例气动活塞执行机构的气路如图2所示。
图1 气路两位式气动活塞执行机构
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图2 气路双作用比例气动活塞执行机构
墙角阀直接安装在设备壁或管壁上，不能设置旁路。因此，在设计和选择时，手轮通常配置在执行机构中。当阀门气路出现故障时，手轮可手动控制。为了减少阀门尺寸和操作方便，手轮主要采用侧安装。
3 智能阀定位器和预测性维护
在控制系统中，主要故障包括执行器故障、被控对象故障、传感器故障和控制器故障，执行器和传感器故障较多，特别是执行器故障往往危及整个系统的控制策略，因此对执行器的可靠性提出了较高的要求。由于安装位置的特殊性和管道材料的昂贵和大尺寸，一般不设计旁路阀。一个阀门的问题会影响整个生产线的运行。通过智能阀定位器传输的一些阀门性能参数，预测性维护是必要的选择。
智能阀定位器是一种基于微处理器的通信能力定位器。先进的智能阀定位器具有自适应、自校准和自诊断性能，集成了先进的微处理技术、信息技术和专家诊断软件，适用于调节阀，一些智能阀定位器还集成了低功耗电磁阀，可用于两位开关控制阀，并有一些行程测试（PST）全程测试（FST）功能。大多数品牌的智能阀定位器都支持它HART一些总线智能阀定位器支持通信协议FF或Profibus等待现场总线协议。通过专用软件插件集成智能阀定位器DCS或AMS通过调查智能阀门定位器中的特定功能模块，可实现远程校准、状态监测和故障诊断。
预测性维护通过故障识别和诊断技术预测状态参数的可能情况和预期时间，预测阀门的功能安全和时间依赖性。阀门故障诊断通过阀门（定位器）制造商的专用软件进行，实施在线预测性维护，提高墙角阀的性能，减少运行故障，提高使用寿命，可大大降低PTA由于墙角阀故障，设备停车时间异常，提高工厂生产能力，节省设备维护成本。此外，智能阀定位器还可以实现高质量的调整，提高过程控制的准确性和稳定性。
4 结束语
作为壁角阀PTA设备中一个特殊而关键的控制阀会影响整个设备的控制策略，从阀体材料、阀芯类型、功能形式到执行机构的设计和选择。材料的错误选择会使阀门在很短的时间内因过度腐蚀而泄漏，阀门将无法达到设计所需的控制效果，甚至完全失控。在施工和安装期间，会影响阀座外径的误差，执行机构的体积是否合适。在设备运行阶段，在长期恶劣的工况下，阀门参数会发生什么变化，有哪些故障隐患需要智能阀定位器和上位机DCS或AMS系统检查分析并进行预测性维护，通过这种主动维护实现阀门的长期高效运行。
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