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如何选择自动控制过程调节阀

发布时间:2014年10月18日

如何选择自动控制过程调节阀
大连式手动调节阀文主要阐述了调节阀的组成和分类,以及调节阀的类型、执行机构、作用方式、流量特性等选择的原则和方活。
调节阀在过程控制中的作用是接受调节器或计算的控制信号,改变被调介质的流量,使被调参数维在所要求的范围内,从而达到生产过程的自动化。如果把自动调节系统与人工调节过程相比较,检测单元是人的眼睛,调节控制单元是人的大脑,那么执行单元——调节阀就是人的手和脚。要实现对工艺过程某一参数如温度、压力、流量、液位等的调节控制,都离不开调节阀。因此正确选择调节阀在过程自动化中具有重要意义。

一、调节阀的组成与分类
调节阀又称控制阀,是执行器的主要类型,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力,调节阀可以分为气动、电动、液位三种,即以压缩空气为动力源的气动调节阀,以电为动力源的电动调节阀,以液位介质(如油等)压力为动力的液动调节阀,另外,按其功能和特性分,还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节阀的产品类型很多,结构也多种多样,而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通用的,既可以与气动执行机构匹配,也可以与电动执行机构或其它执行机构匹配。

二、调节阀类型的选择
1、调节阀的阀体类型选择
阀体的选择是调节阀选中最重要的环节。调节阀阀体种类很多,常用的有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶开、套筒式、球形等10种。在选择阀门之前,要对控制过程的介质、工艺条件和参数进行细心的分析,收集足够的数据,了解系统对调节阀的要求,根据所收集的数据来确定所要使用的阀门类型。在具体选择时,可从以下几方面考虑:
①阀芯形状结构主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因累考虑。
②耐磨损性。当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时,阀芯、阀座接合面每一次关闭都会受到严重摩擦。因此阀门的流路要光滑,阀的内部材料要坚硬。③耐腐蚀。由于介质具有腐蚀性,在能满足调节功能的情况下,尽量选择结构简单的阀门。
④介质的温度、压力。当介质的温度、压力高且变化较大时,应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门
⑤防止闪蒸和空化闪蒸。在实际生产过程中,闪蒸和空化不仅影响流量系数的计算,还会形成振动和噪声,影响阀门流量与位移(阀门的相对开度)间的关系。理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种。但常用的理想流量特性只有直线、等百分比(对数)、快开三种。抛物线流量特性介于直线和等百分比之间,一般可用等百分比特性来代替,而快开特性主要用于二们调节及程序控制中,因此调节阀特性的选择实际上是直线和等百分比流量特性的选择。
2.调节阀执行机构的选择
①输出力的考虑
执行机构不论是何种类型,其输出力都是用于克服负荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力、等有关力的作用)。因此,为了
调节阀能正常工作,配用的执行机构要能产生足够的输出力来克服各种阻力,保证高度密封和阀门的开启。对于双作用的气动、液位、电动执行机构,一般都没
复位弹簧。作用力的大小与它的运行方向无关,因此,选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力和电机的转动力矩。对于单作用的气动执行机构,输出力与阀门的开度有关,因此要求在整个调节阀的开度范围建立力平衡。
②执行机构类型的确定
对执行机构的输出力确定以后,应根据工艺使用环境要求,选择相应的执行机构。对于现场有防爆要求时,应选用气动执行机构,且接线盒为防爆型,不能选择电动执行机构。如果没有防爆要求,则气动、电动执行机构都可选用,但从节能方面考虑,应尽量选用电动执行机构。对于液动执行机构,其使用不如气动、电动执行机构广泛,但具有调节精度高、动作速度和平稳的特点,因此,在某些情况下,为达到较好的调节效果,须选用液动执行机构,如发电厂透平机的速度调节、炼油厂的催化装置反应器的温度调节控制等。选择好调节阀的流量特性,就可根据其流量特性确定阀门阀芯的形状和结构,但对于像隔膜阀、蝶阀等,由于它们的结构特点,不可能用改变阀芯的曲面形状来达到成需要的流量特性,这时,可通过改变所配阀门定位器反馈凸轮外形来实现。

三、调节阀作用方式的选择
调节阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有,其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气开型),通过这四种组合形成的调节阀作用方式有气开和气关两种。对于调了阀作用方式的选择,主要从三方面考虑:a.工艺生产安全;b.介质的特性;c.保证产品质量,经济损失最小。
四、调节阀口径的选择
调节阀口径的选择和确定主要依据阀的流通能力,在各种工程的仪表设计和选型时,都要对调节阀进行计算,并提供调节阀设计说明书。