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過程控製調節閥的選擇

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:399时间:2019-12-06

摘要:首要闡述了調節閥的構成和分類,和調節間的類型、履行機構、感化方式 、流量特性等選擇原則和方法,並對調節閻選擇的方法 、原則進行了分析。

關鍵詞:控製閥;調節閥;分類;選擇;分析

調節閥在過程控製中的感化是接受調節器或計算機的控製信號,改變被調介質的流量,使被調參數維持在所要求的範圍內 ,從而達到生產過程的主動化。假如把主動調節係統與人工調節過程相比較,檢測單元是人的眼睛,調節控製單元是人的大腦,那麽履行單元是人的手和腳,調節閥就是人的手和腳。要實現對工藝過程某一參數如溫度、壓力、流量、液位等的調節控製,都離不開調節閥。是以精確選擇調節閥在過程主動化中具有首要意義。

1 調節閥的構成與分類

調節閥又稱控製閥,是履行器的首要類型,通過接受調節控製單元輸出的控製信號,借助動力操縱往改變流體流量。調節閥一般由履行機構和閥門構成。假如按其所配履行機構使用的動力,調節閥可以分為氣動、電動、液動三種,即以壓縮空氣為動力源的氣動調節閥,以電為動力源的電動調節閥,以液體介質(如油等)壓力為動力的電液動調節閥,另外,按其功能和特性分,還有電磁閥、電子式、智能式、現場總線型調節閥等 。調節閥的產品類型很多,結構也多種多樣,而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的,既可以與氣動履行機構匹配,也可以與電動履行機構或其他履行機構匹配。

2 調節閥類型的選擇

2.1 調節閥的閥體類型選擇閥體的選擇是調節閥選擇中最首要的環節。調節閥閥體種類很多,常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前 ,要對控製過程的介質、工藝條件和參數進行細心的分析,收集足夠的數據,了解係統對調節閥的要求,根據所收集的數據來確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時,可從以下幾方麵考慮 :

(1)閥芯外形結構首要根據所選擇的流量特性和不平衡力等身分考慮。

(2)耐磨損性當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時,閥芯、閥座接合麵每一次封閉都會受到嚴重摩擦。是以閥門的流路要光滑,閥的內部材料要堅硬 。

(3)耐腐蝕由於介質具有腐蝕性,在能滿足調節功能的情況下,盡量選擇結構簡單閥門。

(4)介質的溫度、壓力當介質的溫度、壓力高且變化大時,應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。

(5) 防止閃蒸和空化閃蒸和空化隻產生在液體介質。在實際生產過程中,閃蒸和空化不僅影響流量係數的計算 ,還會形成振動和噪聲,使閥門的使用壽命變短,是以在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。

2.2 調節閥履行機構的選擇

2.2.1 輸出力的考慮

履行機構不論是何種類型,其輸出力都是用於克服負荷的有效力(首要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有關力的感化)。是以,為了使調節閥正常工作,配用的履行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力,保證高度密封和閥門的開啟。

對於雙感化的氣動、液動、電動履行機構,一般都沒有複位彈簧 。感化力的大小與它的運行方向無關 ,是以,選擇履行機構的關鍵在於弄清最大的輸出力和電機的轉動力矩。對於單感化的氣動履行機構 ,輸出力與閥門的開度有關 ,調節閥上的出現的力也將影響活動特性 ,是以要求在全部調節閥的開度範圍建立力平衡 。

2.2.2 履行機構類型的確定

對履行機構輸出力確定後,根據工藝使用環境要求,選擇相應的履行機構 。對於現場有防爆要求時,應選用氣動履行機構,且接線盒為防爆型,不能選擇電動履行機構。假如沒有防爆要求,則氣動、電動履行機構都可選用,但從節能方麵考慮 ,應盡量選用電動履行機構。對於液動履行機構 ,其使用不如氣動、電動履行機構廣泛,但具有調節精度高 、動作速度快和平穩的特點,是以,在某些情況下,為了達到較好調節效果,必須選用液動履行機構,如發電廠透明機的速度調節、煉油廠的催化裝配反應器的溫度調節控製等。

3 調節閥的感化方式選擇

調節閥的感化方式隻是在選用氣動履行機構時才有,其感化方式通過履行機構正反感化和閥門的正反感化組合形成。組合形式有4種即正正(氣關型)、正反(氣開型)、反正(氣開型)、反反(氣關型),通過這四種組合形成的調節閥感化方式有氣開和氣關兩種。對於調節閥感化方式的選擇,首要從三方麵考慮 :a)工藝生產安全;b)介質的特性;c)保證產品質量,經濟損失最小。

4 調節閥流,特性的選擇

調節閥的流量特性是指介質流過閥門的相對流量與位移(閥門的相對開度)間的關係 ,理想流量特性首要有直線、等百分比(對數) 、拋物線和快開等4種,特性曲線和閥芯外形如圖1和圖2所示。常用的理想流量特性隻有直線 、等百分比(對數)、快開三種。拋物線流量特性介於直線和等百分比之間,一般可用等百分比特性來代替,而快開特性首要用於二位調節及程序控製中,是以調節閥特性的選擇實際上是直線和等百分比流量特性的選擇。

調節閥流量特性的選擇可以通過理論計算,但所用的方法和方程都很複雜。目前多采用經驗準則,具體從下幾方麵考慮:①從調節係統的調節質量分析並選擇;②從工藝配管情況考慮;③從負荷變化情況分析。

選擇好調節閥的流量特性,就可以根據其流量特性確定閥門閥芯的外形和結構,但對於像隔膜閥 、蝶閥等,由於它們的結構特點,不可能用改變閥芯的曲麵外形來達到所需要的流量特性,這時候,可通過改變所配閥門定位器的反饋凸輪外形來實現。

5 調節閥口徑的選擇

調節閥口徑的選擇和確定首要根據閥的流通能力即Cv。在各種工程的儀表設計和選型時,都要對調節閥進行Cv計算,並提供調節閥設計說明書。從調節閥的Cv計算到閥的口徑確定,一般需經以下步驟 :

1)計算流量的確定。現有的生產能力、設備負荷及介質的狀況,決定計算流量的Qmax和Qmin。

2)閥前後壓差的確定。根據已選擇的閥流量特性及係統特點選定S(阻力係數),再確定計算壓差。

3)計算Cv 。根據所調節的介質選擇合適的計算公式和圖表,求得Cmax和Cmin。

4)選用Cv。根據Cmax,在所選擇的產品標準係列當選取>Cmax且與其最接近的一級C。

5)調節閥開度驗算。一般要求最大計算流量時的開度≯90% ,最小計算流量時的開度≮10%。

6)調節閥實際可調比的驗算。一般要求實際可調比≮10。

7)閥座直徑和公稱直徑的確定。驗證合適後,根據C確定 。

6 結束語

調節閥的選擇是非常細致的工作,不僅要有紮實的專業理論常識,還要有豐富實踐經驗。選擇得好不僅有益於調節控製回路PID參數的整定,使被調參數得到較好地控製效果 ,也使調節閥的使用壽命大大增加。調節閥的選摘要隨機應變,並非一成不變,要在實踐的過程中不斷總結和創新,特別隨著機電一體化技術、計算機和數字信息技術的利用,調節閥的結構功能變得更好、更全麵,為選擇調節閥提供了極大的方便。

參考文獻:

[1] 中國冶金建設協會.鋼鐵企業過程檢測和控製主動化設計手冊[z].2000.

[2] 吳國熙.調節閥使用與維修[M]。北京:化學產業出版社,1999.

[3] 夏煥彬.氣動調節儀表[M].北京 :化學產業出版社,1989

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