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| 控制回路中氣動(dòng)控制閥的選擇 發(fā)布時(shí)間：18-06-01 |
 控制回路中氣動(dòng)控制閥的選擇 摘要：介紹了氣動(dòng)控制閥選擇的幾個(gè)因素。根據(jù)化工生產(chǎn)工藝條件，選擇合適的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和類型;根據(jù)過(guò)程對(duì)象，選擇合適的流量特性;根據(jù)工藝參數(shù)，計(jì)算流量系數(shù)，選擇閥徑;根據(jù)工藝要求選擇材料和輔助設(shè)備。 現(xiàn)代化工公司的自動(dòng)化水平很高。在過(guò)程控制中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制質(zhì)量與生產(chǎn)條件的穩(wěn)定性密切相關(guān)。因此，執(zhí)行器的選擇尤為重要。對(duì)于安全性和爆炸性要求較高的化工企業(yè)，絕大多數(shù)執(zhí)行器使用氣動(dòng)控制閥。 氣動(dòng)控制閥的選擇一般從以下幾個(gè)方面考慮： （1）根據(jù)工藝條件選擇合適的閥門結(jié)構(gòu)和型號(hào)。 （2）根據(jù)過(guò)程對(duì)象，選擇合適的流量特性。 （3）根據(jù)工藝參數(shù)，計(jì)算流量系數(shù)并選擇閥門直徑。 （4）根據(jù)工藝要求選擇材料和輔助設(shè)備。 下面討論以下四點(diǎn)。 1調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和類型 氣動(dòng)控制閥由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收輸入氣源信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿位移，推動(dòng)閥門動(dòng)作;閥指管道連接。閥體的承受致動(dòng)器的推桿推力的主體部分改變閥桿的位移，從而改變閥的開(kāi)度并最終控制流體流量的變化。氣動(dòng)控制閥根據(jù)其行程可分為直行程和角行程兩種，按結(jié)構(gòu)類型分別通過(guò)單座閥，直通雙座閥，高壓閥，角閥，套閥，隔膜閥，蝶閥，偏心旋轉(zhuǎn)閥等。 其中，直通閥比較普遍，單座閥的泄漏量較小，但閥前后壓差不能太大，而雙座閥正好相反。高壓閥適用于高靜壓和高壓差的介質(zhì)測(cè)量。但是，在高壓差的情況下，該流體具有嚴(yán)重的材料侵蝕和空蝕現(xiàn)象。通常應(yīng)考慮閥芯和閥座的材質(zhì)，以提高使用壽命。角閥可用于控制高壓差，高粘度含懸浮固體和顆粒物質(zhì)的流體。隔膜閥更適用于控制強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，如強(qiáng)酸和強(qiáng)堿。蝶閥適用于大流量，低壓力的氣體介質(zhì)。套筒閥采用平衡閥芯結(jié)構(gòu)，噪音低。它是廣泛使用的閥門之一。 氣動(dòng)控制閥有兩種開(kāi)啟和關(guān)閉的方式。確定調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)方式的原則是：當(dāng)信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)確保工藝設(shè)備和生產(chǎn)的安全。如果信號(hào)中斷后閥門處于打開(kāi)位置，則流體不會(huì)中斷，并選擇最安全。如果閥門在信號(hào)壓力中斷并且流體沒(méi)有通過(guò)最安全的位置后處于關(guān)閉位置，則選擇閥門打開(kāi)閥門。如加熱爐燃?xì)饣蛉加凸艿勒{(diào)節(jié)閥，應(yīng)使用空氣打開(kāi)閥門，當(dāng)信號(hào)中斷時(shí)，閥門自動(dòng)關(guān)閉，燃料切斷，以免爐溫過(guò)高，事故發(fā)生;鍋爐進(jìn)水管調(diào)節(jié)閥，應(yīng)使用空氣截止閥。當(dāng)信號(hào)中斷時(shí)，閥門會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，并仍向鍋爐送水，以免鍋爐干燥。 2控制閥的流量特性 調(diào)節(jié)閥的流量特性是指作為閥芯的相對(duì)行程（閥門的相對(duì)開(kāi)度）的函數(shù)的流過(guò)閥Q的介質(zhì)的相對(duì)流量： Q = F（L） 當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端的壓差ΔP保持不變時(shí)，閥的流量特性稱為固有流量特性。固有的流量特性主要是線性的，等百分比（對(duì)數(shù)），折騰有4種類型的線和快速打開(kāi)，如圖1所示。 閥門的內(nèi)在流動(dòng)特性 圖1閥門的內(nèi)在流動(dòng)特性 生產(chǎn)中閥門固有的流量特性是線性的，等百分比和快速開(kāi)啟。 拋物線的特點(diǎn)是在直線和百分之一之間，通常被一百個(gè)特征取代。 快速開(kāi)啟功能主要用于雙位置控制。 在正常情況下，閥門兩端的壓差不一定保持不變，閥門固有的流量特性會(huì)發(fā)生扭曲，實(shí)際工況下閥門的特性稱為工作流量特性。 此時(shí)，引入稱為閥阻力比的因子S以確定流動(dòng)特性。 S =△P /ΣΔP ΣΔP是系統(tǒng)的總壓差，是閥門，所有工藝設(shè)備和管道系統(tǒng)的壓差總和。 從以下三個(gè)方面分析了閥門的工作流程特點(diǎn)： （1）控制系統(tǒng)控制質(zhì)量方面的分析對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，它由控制對(duì)象，變送器，調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥幾個(gè)基本步驟組成。系統(tǒng)的總放大系數(shù)為K = K1K2K3K4K5。 K1?K5分別代表發(fā)射器，調(diào)節(jié)器，執(zhí)行器，閥門和控制對(duì)象的放大系數(shù)。在負(fù)載變化的情況下，期望控制系統(tǒng)保持預(yù)定的控制指數(shù)，并且預(yù)期總控制系數(shù)在控制系統(tǒng)的整個(gè)工作范圍內(nèi)保持恒定。一般來(lái)說(shuō)，在一定的系統(tǒng)中，K1?K3的系數(shù)是固定的，只有物體的放大系數(shù)K5隨著負(fù)載的變化而變化。為此，選擇適當(dāng)?shù)牧髁刻匦詠?lái)補(bǔ)償物體特性的變化。 K4K5的產(chǎn)品是一個(gè)常數(shù)，以確保系統(tǒng)的總放大系數(shù)K是一個(gè)穩(wěn)定的值。 （2）分析控制閥始終與流程管道條件下的管道和設(shè)備一起使用。管道阻力閥門的存在將不可避免地導(dǎo)致閥門具有不同的操作特性和固有特性。因此，根據(jù)對(duì)象的特點(diǎn)，選擇合適的工作特性，然后根據(jù)管道狀況選擇相應(yīng)閥門的固有流量特性。在考慮過(guò)程管道時(shí)，參考表1選擇閥門的固有特性。 從表1可以看出，當(dāng)S = 1?0.6時(shí)，所選擇的固有流動(dòng)特性和工作流動(dòng)特性是相同的。當(dāng)S <0.3時(shí)，特性曲線失真不應(yīng)嚴(yán)格控制。 （3）負(fù)荷特性變化的分析線性特性控制閥在小開(kāi)度時(shí)流量變化量比較大，過(guò)于敏感，易引起振蕩，閥座易損壞。因此，不適用于S值小，負(fù)載變動(dòng)大的應(yīng)用。使用。當(dāng)閥門行程增加時(shí)，等百分比閥門放大系數(shù)增加，并且流量的相對(duì)變化是恒定的。 3調(diào)節(jié)閥的直徑 閥徑的確定基于閥流量系數(shù)CV的計(jì)算。流量系數(shù)的定義是，在閥門完全打開(kāi)的情況下，閥門兩端的壓差ΔP為100kPa，當(dāng)流體密度為ρ= 1g / cm3時(shí)，流體體積流過(guò)閥為Q（m3 / h），其節(jié)流公式為： 公式1） C是比例系數(shù)，它與流量系數(shù)的關(guān)系是m倍，即CV = mC。 當(dāng)流量特性為線性時(shí)，m = 1.63，當(dāng)流量特性等百分比時(shí)，m = 1.97。 公式（1）是當(dāng)測(cè)量介質(zhì)是液體時(shí)的計(jì)算方法。 當(dāng)測(cè)量介質(zhì)是氣體時(shí)，應(yīng)考慮溫度和壓力對(duì)介質(zhì)體積的影響。 C值的計(jì)算分為兩種情況：當(dāng)閥壓差ΔP<閥前P1壓力的0.5倍時(shí)，即△P <0.5P1： 式（2） 在公式（2）中，P2是閥門后面的壓力。 當(dāng)△P≥0.5P1時(shí)： 式（3） 另外，當(dāng)介質(zhì)是過(guò)熱蒸汽時(shí)，在計(jì)算C值時(shí)考慮蒸汽的過(guò)熱度。 CV值確定后，檢查調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。當(dāng)需要最大流量時(shí)，閥門開(kāi)度≤90％，最小流量≤10％。在正常情況下，閥門開(kāi)度應(yīng)在15％到85％之間。最后，根據(jù)CV值確定閥門直徑。 4控制閥材料和輔助裝置 調(diào)節(jié)閥的閥體通常由鑄鐵制成。其壓力等級(jí)，工作溫度范圍，耐腐蝕性等方面不應(yīng)低于工藝管道的要求，但在介質(zhì)易燃易爆時(shí)應(yīng)特別考慮。閥芯和閥座材料的選擇應(yīng)考慮流體磨損中產(chǎn)生的固體顆粒是否磨損以及氣蝕對(duì)閥芯的影響。通常對(duì)于非腐蝕性流體，經(jīng)常使用不銹鋼;對(duì)于高腐蝕性液體，可以使用哈氏合金;對(duì)于沖擊，振動(dòng)和嚴(yán)重磨損的流體，可以使用表面堆焊合金或噴涂材料。另外，當(dāng)運(yùn)行介質(zhì)溫度> 200°C時(shí)，選擇帶有散熱器的上部閥蓋。 調(diào)節(jié)閥的輔助裝置主要包括閥門定位器，電磁閥，反饋開(kāi)關(guān)，過(guò)濾減壓器，安全閥等。閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的重要附件有氣動(dòng)閥門定位器和電動(dòng)閥門定位器兩種。它主要用于： 高壓差的場(chǎng)合; 高壓，高溫或低溫介質(zhì)應(yīng)用; 介質(zhì)含有固體懸浮液或粘性流體; 當(dāng)閥門直徑較大時(shí); 實(shí)現(xiàn)分割控制; 改善調(diào)節(jié)閥的流量特性。 電磁閥的作用是迅速切斷并打開(kāi)供氣，使閥門處于完全打開(kāi)和關(guān)閉的位置，主要用于安全排氣閥。當(dāng)控制室實(shí)時(shí)監(jiān)控閥門位置時(shí)選擇混響開(kāi)關(guān)。位置閥的選擇基于工藝條件。當(dāng)氣源關(guān)閉時(shí)，閥門位置需要保持在某個(gè)位置，但這種情況很少見(jiàn)。 5結(jié)論 調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分。如果計(jì)算不準(zhǔn)確，不允許使用和維護(hù)，將直接影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。為此，必須高度重視調(diào)節(jié)閥的正確選擇，安裝和維護(hù)。 隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，對(duì)氣動(dòng)控制閥的要求越來(lái)越高。這些要求包括：新結(jié)構(gòu)，新材料，高性能，與電腦的溝通以及卓越的動(dòng)作國(guó)家表現(xiàn)等等。 因此，新型調(diào)節(jié)閥的研究和研究是一項(xiàng)艱巨而重要的任務(wù)。 |
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