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如何選擇自動(dòng)控制過(guò)程調(diào)節(jié)閥
日期：2024-12-22 14:11
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摘要：
本文主要闡述了調(diào)節(jié)閥的組成和分類，以及調(diào)節(jié)閥的類型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、作用方式、流量特性等選擇的原則和方活。
調(diào)節(jié)閥在過(guò)程控制中的作用是接受調(diào)節(jié)器或計(jì)算的控制信號(hào)，改變被調(diào)介質(zhì)的流量，使被調(diào)參數(shù)維在所要求的范圍內(nèi)，從而達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。如果把自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與人工調(diào)節(jié)過(guò)程相比較，檢測(cè)單元是人的眼睛，調(diào)節(jié)控制單元是人的大腦，那么執(zhí)行單元——調(diào)節(jié)閥就是人的手和腳。要實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程某一參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位等的調(diào)節(jié)控制，都離不開(kāi)調(diào)節(jié)閥。因此正確選擇調(diào)節(jié)閥在過(guò)程自動(dòng)化中具有重要意義。
一、調(diào)節(jié)閥的組成與分類
調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型，通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液位三種，即以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以電為動(dòng)力源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以液位介質(zhì)（如油等）壓力為動(dòng)力的液動(dòng)調(diào)節(jié)閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場(chǎng)總線型調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來(lái)說(shuō)閥是通用的，既可以與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配，也可以與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配。
二、調(diào)節(jié)閥類型的選擇
1、調(diào)節(jié)閥的閥體類型選擇
閥體的選擇是調(diào)節(jié)閥選中*重要的環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)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(zhuǎn)、蝶開(kāi)、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對(duì)控制過(guò)程的介質(zhì)、工藝條件和參數(shù)進(jìn)行細(xì)心的分析，收集足夠的數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)閥的要求，根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)來(lái)確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時(shí)，可從以下幾方面考慮：
①閥芯形狀結(jié)構(gòu)主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因累考慮。
②耐磨損性。當(dāng)流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時(shí)，閥芯、閥座接合面每一次關(guān)閉都會(huì)受到嚴(yán)重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內(nèi)部材料要堅(jiān)硬。③耐腐蝕。由于介質(zhì)具有腐蝕性，在能滿足調(diào)節(jié)功能的情況下，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的閥門。
④介質(zhì)的溫度、壓力。當(dāng)介質(zhì)的溫度、壓力高且變化較大時(shí)，應(yīng)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。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數(shù)的計(jì)算，還會(huì)形成振動(dòng)和噪聲，影響閥門流量與位移（閥門的相對(duì)開(kāi)度）間的關(guān)系。理想流量特性主要有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線和快開(kāi)等4種。但常用的理想流量特性只有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、快開(kāi)三種。拋物線流量特性介于直線和等百分比之間，一般可用等百分比特性來(lái)代替，而快開(kāi)特性主要用于二們調(diào)節(jié)及程序控制中，因此調(diào)節(jié)閥特性的選擇實(shí)際上是直線和等百分比流量特性的選擇。
2．調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇
①輸出力的考慮
執(zhí)行機(jī)構(gòu)不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負(fù)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、等有關(guān)力的作用）。因此，為了
調(diào)節(jié)閥能正常工作，配用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要能產(chǎn)生足夠的輸出力來(lái)克服各種阻力，保證高度密封和閥門的開(kāi)啟。對(duì)于雙作用的氣動(dòng)、液位、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般都沒(méi)
復(fù)位彈簧。作用力的大小與它的運(yùn)行方向無(wú)關(guān)，因此，選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵在于弄清*大的輸出力和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。對(duì)于單作用的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，輸出力與閥門的開(kāi)度有關(guān)，因此要求在整個(gè)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度范圍建立力平衡。
②執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型的確定
對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力確定以后，應(yīng)根據(jù)工藝使用環(huán)境要求，選擇相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有防爆要求時(shí)，應(yīng)選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且接線盒為防爆型，不能選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果沒(méi)有防爆要求，則氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都可選用，但從節(jié)能方面考慮，應(yīng)盡量選用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其使用不如氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛，但具有調(diào)節(jié)精度高、動(dòng)作速度和平穩(wěn)的特點(diǎn)，因此，在某些情況下，為達(dá)到較好的調(diào)節(jié)效果，須選用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如發(fā)電廠透平機(jī)的速度調(diào)節(jié)、煉油廠的催化裝置反應(yīng)器的溫度調(diào)節(jié)控制等。選擇好調(diào)節(jié)閥的流量特性，就可根據(jù)其流量特性確定閥門閥芯的形狀和結(jié)構(gòu)，但對(duì)于像隔膜閥、蝶閥等，由于它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不可能用改變閥芯的曲面形狀來(lái)達(dá)到成需要的流量特性，這時(shí)，可通過(guò)改變所配閥門定位器反饋凸輪外形來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、調(diào)節(jié)閥作用方式的選擇
調(diào)節(jié)閥的作用方式只是在選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)才有，其作用方式通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正（氣關(guān)型）、正反（氣開(kāi)型）、反正（氣開(kāi)型）、反反（氣開(kāi)型），通過(guò)這四種組合形成的調(diào)節(jié)閥作用方式有氣開(kāi)和氣關(guān)兩種。對(duì)于調(diào)了閥作用方式的選擇，主要從三方面考慮：a.工藝生產(chǎn)**;b.介質(zhì)的特性；c.保證產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)損失*小。
調(diào)節(jié)閥在過(guò)程控制中的作用是接受調(diào)節(jié)器或計(jì)算的控制信號(hào)，改變被調(diào)介質(zhì)的流量，使被調(diào)參數(shù)維在所要求的范圍內(nèi)，從而達(dá)到生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。如果把自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)與人工調(diào)節(jié)過(guò)程相比較，檢測(cè)單元是人的眼睛，調(diào)節(jié)控制單元是人的大腦，那么執(zhí)行單元——調(diào)節(jié)閥就是人的手和腳。要實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程某一參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位等的調(diào)節(jié)控制，都離不開(kāi)調(diào)節(jié)閥。因此正確選擇調(diào)節(jié)閥在過(guò)程自動(dòng)化中具有重要意義。
一、調(diào)節(jié)閥的組成與分類
調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型，通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液位三種，即以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以電為動(dòng)力源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以液位介質(zhì)（如油等）壓力為動(dòng)力的液動(dòng)調(diào)節(jié)閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場(chǎng)總線型調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來(lái)說(shuō)閥是通用的，既可以與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配，也可以與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配。
二、調(diào)節(jié)閥類型的選擇
1、調(diào)節(jié)閥的閥體類型選擇
閥體的選擇是調(diào)節(jié)閥選中*重要的環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)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(zhuǎn)、蝶開(kāi)、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對(duì)控制過(guò)程的介質(zhì)、工藝條件和參數(shù)進(jìn)行細(xì)心的分析，收集足夠的數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)閥的要求，根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)來(lái)確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時(shí)，可從以下幾方面考慮：
①閥芯形狀結(jié)構(gòu)主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因累考慮。
②耐磨損性。當(dāng)流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時(shí)，閥芯、閥座接合面每一次關(guān)閉都會(huì)受到嚴(yán)重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內(nèi)部材料要堅(jiān)硬。③耐腐蝕。由于介質(zhì)具有腐蝕性，在能滿足調(diào)節(jié)功能的情況下，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的閥門。
④介質(zhì)的溫度、壓力。當(dāng)介質(zhì)的溫度、壓力高且變化較大時(shí)，應(yīng)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。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數(shù)的計(jì)算，還會(huì)形成振動(dòng)和噪聲，影響閥門流量與位移（閥門的相對(duì)開(kāi)度）間的關(guān)系。理想流量特性主要有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線和快開(kāi)等4種。但常用的理想流量特性只有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、快開(kāi)三種。拋物線流量特性介于直線和等百分比之間，一般可用等百分比特性來(lái)代替，而快開(kāi)特性主要用于二們調(diào)節(jié)及程序控制中，因此調(diào)節(jié)閥特性的選擇實(shí)際上是直線和等百分比流量特性的選擇。
2．調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇
①輸出力的考慮
執(zhí)行機(jī)構(gòu)不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負(fù)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、等有關(guān)力的作用）。因此，為了
調(diào)節(jié)閥能正常工作，配用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要能產(chǎn)生足夠的輸出力來(lái)克服各種阻力，保證高度密封和閥門的開(kāi)啟。對(duì)于雙作用的氣動(dòng)、液位、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般都沒(méi)
復(fù)位彈簧。作用力的大小與它的運(yùn)行方向無(wú)關(guān)，因此，選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵在于弄清*大的輸出力和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。對(duì)于單作用的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，輸出力與閥門的開(kāi)度有關(guān)，因此要求在整個(gè)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度范圍建立力平衡。
②執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型的確定
對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力確定以后，應(yīng)根據(jù)工藝使用環(huán)境要求，選擇相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有防爆要求時(shí)，應(yīng)選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且接線盒為防爆型，不能選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果沒(méi)有防爆要求，則氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都可選用，但從節(jié)能方面考慮，應(yīng)盡量選用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其使用不如氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛，但具有調(diào)節(jié)精度高、動(dòng)作速度和平穩(wěn)的特點(diǎn)，因此，在某些情況下，為達(dá)到較好的調(diào)節(jié)效果，須選用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如發(fā)電廠透平機(jī)的速度調(diào)節(jié)、煉油廠的催化裝置反應(yīng)器的溫度調(diào)節(jié)控制等。選擇好調(diào)節(jié)閥的流量特性，就可根據(jù)其流量特性確定閥門閥芯的形狀和結(jié)構(gòu)，但對(duì)于像隔膜閥、蝶閥等，由于它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不可能用改變閥芯的曲面形狀來(lái)達(dá)到成需要的流量特性，這時(shí)，可通過(guò)改變所配閥門定位器反饋凸輪外形來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、調(diào)節(jié)閥作用方式的選擇
調(diào)節(jié)閥的作用方式只是在選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)才有，其作用方式通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正（氣關(guān)型）、正反（氣開(kāi)型）、反正（氣開(kāi)型）、反反（氣開(kāi)型），通過(guò)這四種組合形成的調(diào)節(jié)閥作用方式有氣開(kāi)和氣關(guān)兩種。對(duì)于調(diào)了閥作用方式的選擇，主要從三方面考慮：a.工藝生產(chǎn)**;b.介質(zhì)的特性；c.保證產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)損失*小。
四、調(diào)節(jié)閥口徑的選擇
調(diào)節(jié)閥口徑的選擇和確定主要依據(jù)閥的流通能力，在各種工程的儀表設(shè)計(jì)和選型時(shí)，都要對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行計(jì)算，并提供調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
調(diào)節(jié)閥口徑的選擇和確定主要依據(jù)閥的流通能力，在各種工程的儀表設(shè)計(jì)和選型時(shí)，都要對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行計(jì)算，并提供調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
