上海申弘閥門有限公司
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氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型
一、氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型氣動(dòng)控制閥控制回路包括：
閥門、定位器（帶反饋裝置）、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器、傳感器、調(diào)節(jié)過(guò)濾單元（三聯(lián)件）。
控制閥功能：生產(chǎn)過(guò)程的負(fù)荷變化或操作條件改變時(shí)，通過(guò)檢測(cè)元件和變送器的檢測(cè)和變送，將過(guò)程的被控變量送控制器，經(jīng)控制規(guī)律運(yùn)算后的輸出送執(zhí)行器，改變過(guò)程中相應(yīng)的流體流量，使被控變量與設(shè)定值保持一致。
二、傳感器
傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被檢測(cè)的信息，并能將此信息按一定規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。他是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的首要環(huán)節(jié)。
我們常見(jiàn)的傳感器：
溫度傳感器、壓力變送器、液位計(jì)、流量計(jì)。
三、控制器(controller)
將傳感器檢測(cè)變送環(huán)節(jié)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較，獲得偏差信號(hào)，按一定控制規(guī)律對(duì)偏差信號(hào)(errorsignal)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算輸出送執(zhí)行器。控制器可用模擬儀表實(shí)現(xiàn)，也可用微處理器組成的數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)，例如DCS 和FCS 中采用的PID 控制功能模塊等。
四、定位器
閥門定位器是氣動(dòng)執(zhí)行器的主要附件，它與氣動(dòng)執(zhí)行器配套使用，用來(lái)提高閥門的位置精度，克服閥桿摩擦力和介質(zhì)不平衡力的影響，從而保證閥門按照調(diào)節(jié)器來(lái)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)正確定位，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。
用電信號(hào)去操作氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，必須配電-氣閥門定位器。
使閥門實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)和氣關(guān)兩種動(dòng)作，也必須由定位器來(lái)轉(zhuǎn)換。
五、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制閥中起著執(zhí)行器(actuator)的作用，處于控制環(huán)路的終位置，因此也稱為終元件(finalelement)。執(zhí)行器用于接收控制器的輸出信號(hào)，并控制操縱變量變化。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將控制器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制閥閥桿直線位移或閥軸角位移的裝置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供推動(dòng)力或推動(dòng)力矩，用于克服不平衡力、閥壓緊力和摩擦力等，使位移量與輸入信號(hào)成比例變化。
氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，維護(hù)方便，成本低廉，得到廣泛應(yīng)用。它分正作用和反作用兩種執(zhí)行方式。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向外；反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向內(nèi)。
當(dāng)輸入信號(hào)增加時(shí)，在薄膜膜片上產(chǎn)生一個(gè)推力，克服彈簧的作用力后，推桿位移，位移方向向外。因此，稱為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。反之，輸入信號(hào)連接口在下膜蓋上，信號(hào)增加時(shí)，推桿位移向內(nèi)，縮到膜盒里，稱為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)如下：
氣動(dòng)薄膜直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)
1.正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本相同，由上膜蓋、下膜蓋、薄膜膜片、推桿、彈簧、調(diào)節(jié)件、支架和行程顯示板等組成。
2.正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)在膜盒下部，引出的推桿也在下部，因此，閥桿引出處要用密封套進(jìn)行密封，而正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)在膜盒上部，推桿引出處在膜盒下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在閥桿引出處不需要進(jìn)行密封。
3.可通過(guò)調(diào)節(jié)件的調(diào)整，改變彈簧初始力，從而改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力。
4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入輸出特性呈現(xiàn)線性關(guān)系，即輸出位移量與輸入信號(hào)壓力之間成線性關(guān)系。輸出的位移稱為行程，由行程顯示板顯示。一些反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)還在膜盒上部安裝閥位顯示器，用于顯示閥位。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程有l(wèi)Omm、16mm、25mm、40mm、60mm和lOOmm 等六種規(guī)格。
5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片有效面積與推力成正比，有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力也越大。
6.可添加位移轉(zhuǎn)換裝置，使直線位移轉(zhuǎn)換為角位移，用于旋轉(zhuǎn)閥體。
7.可添加閥門定位器，實(shí)現(xiàn)閥位檢測(cè)和反饋，提高控制閥性能。
8.可添加手輪機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制失效時(shí)采用手輪進(jìn)行降級(jí)操作，提高系統(tǒng)可靠性。
9.可添加自鎖裝置，實(shí)現(xiàn)控制閥的自鎖和保位。
精小型氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)上作了重要改進(jìn)，它采用多個(gè)彈簧代替原來(lái)的一個(gè)彈簧，降低了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高度和重量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能、輸出推力大等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較，高度和重量約可降低30％。是采用四個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)的精小型氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖。
六、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移變化轉(zhuǎn)換為控制閥閥芯和閥座間流通面積變化的裝置。通常稱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為閥，例如直通單座閥、角形閥等。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可從下列幾方面分析。從結(jié)構(gòu)看，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由閥體、閥內(nèi)件、上閥蓋組件、下閥蓋等組成。
從閥芯位移看，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分為直線位移閥和角位移閥。它們分別與直線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和角位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合使用。直通閥、角形閥、套筒閥等屬于直線位移閥，也稱為滑動(dòng)閥桿閥(SlidingStemValve)o 蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥等屬于角位移閥，也稱為旋轉(zhuǎn)閥
從閥芯導(dǎo)向看，可分為頂導(dǎo)向、頂?shù)讓?dǎo)向、套筒導(dǎo)向、閥桿導(dǎo)向和閥座導(dǎo)向等類型。
對(duì)于流體的控制和關(guān)閉等，閥芯的導(dǎo)向十分重要，閥芯導(dǎo)向用于閥芯和閥座的對(duì)中配合。頂導(dǎo)向采用閥蓋或閥體內(nèi)的一個(gè)導(dǎo)向套或填料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向；頂?shù)讓?dǎo)向采用閥蓋和下閥蓋的導(dǎo)向套實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，對(duì)雙座閥和需要導(dǎo)向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)需采用頂?shù)讓?dǎo)向；套筒導(dǎo)向采用閥芯的外表面與套筒的內(nèi)表面進(jìn)行導(dǎo)向，這種導(dǎo)向方式具有自對(duì)中性能，能夠?qū)崿F(xiàn)閥芯和閥座的對(duì)中；閥桿導(dǎo)向采用上閥蓋上的導(dǎo)向套與閥座環(huán)對(duì)中，用軸套與閥桿實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向；閥座導(dǎo)向在小流量控制閥中被采用，它用閥座直接進(jìn)行對(duì)中。
從流量特性看，根據(jù)流通面積的不同變化，可分為線性特、等百分比特性、快開(kāi)特性、拋物線特性、雙曲線特性及一些修正特性等。
控制閥的組成
控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分解為兩部分：力或力矩轉(zhuǎn)換部件和位移轉(zhuǎn)換部件。將控制器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制閥的推力或力矩的部件稱為力或力矩轉(zhuǎn)換部件；
將力或力矩轉(zhuǎn)換為直線位移或角位移的部件稱為位移轉(zhuǎn)換部件。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為閥芯和閥座之間流通面積的變化，改變操縱變量的數(shù)值。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型切斷閥
切斷閥與控制閥的區(qū)別是，切斷閥不需要定位器，用電磁閥取代，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)切斷的功能。
1、電磁閥
當(dāng)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)程序控制或兩位開(kāi)關(guān)控制時(shí)，需要配用電磁閥。選用電磁閥時(shí)，除要考慮交、直流電源及電壓、頻率外，必須注意電磁閥與調(diào)節(jié)閥作用型式的關(guān)系，可配用“常開(kāi)型”或“常閉型”。如果要求加大電磁閥的容量，來(lái)縮短動(dòng)作時(shí)間，可以并列使用兩臺(tái)電磁閥或把電磁閥作為先導(dǎo)閥與大容量氣動(dòng)繼動(dòng)器組合使用。
其他附件
1、氣動(dòng)繼電器（氣動(dòng)放大器）
氣動(dòng)繼電器是一種功率放大器，也稱氣動(dòng)放大器、氣動(dòng)加速器。它能將氣壓信號(hào)送到較遠(yuǎn)的地方，消除由于信號(hào)管線加長(zhǎng)所帶來(lái)的滯后，主要用于現(xiàn)場(chǎng)變送器與中央控制室的調(diào)節(jié)儀表之間，或在調(diào)節(jié)器與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥之間，還有一種作用就是放大或縮小信號(hào)。
2、轉(zhuǎn)換器
轉(zhuǎn)換器分為氣-電轉(zhuǎn)換器和電-氣轉(zhuǎn)換器，其功能是實(shí)現(xiàn)氣、電信號(hào)之間一定關(guān)系相互轉(zhuǎn)換，主要用于在用電訊號(hào)操縱氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)將0～10mA 或4～20mA 電訊號(hào)轉(zhuǎn)換或20～100KPa 氣訊號(hào)轉(zhuǎn)換成0～10mA 或4～20mA 電訊號(hào)。
3、空氣過(guò)濾減壓閥
空氣過(guò)濾減壓閥是工業(yè)自動(dòng)化儀表中的一種附件，其主要功能是將來(lái)自空壓機(jī)的壓縮空氣進(jìn)行過(guò)濾凈化并將壓力穩(wěn)定在所需要的數(shù)值上，可用于各類氣動(dòng)儀表、電磁閥、氣缸、噴涂設(shè)備及小型氣動(dòng)工具的供氣源和穩(wěn)壓裝置。
4、自鎖閥（保位閥）
自鎖閥是保持閥位的一種裝置。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥當(dāng)氣源發(fā)生故障時(shí)該裝置能將氣源訊號(hào)切斷，使膜室或氣缸的壓力訊號(hào)保持在故障前一瞬間的狀態(tài)，這樣就使閥位也維持在故障前的位置上，起到保位作用。
5、閥位傳送器
當(dāng)調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)離控制室時(shí)為了不到現(xiàn)場(chǎng)就能準(zhǔn)確了解閥的開(kāi)關(guān)位置，就要配備閥位傳送器，即將閥開(kāi)度的機(jī)構(gòu)位移量，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)送到控制室，此訊號(hào)可以是反映閥門任何開(kāi)度的連續(xù)信號(hào)，也可以認(rèn)為是閥門定位器的逆動(dòng)作。
6、行程開(kāi)關(guān)（回訊器）
行程開(kāi)關(guān)反映閥門開(kāi)關(guān)兩個(gè)位置，并同時(shí)送出指示訊號(hào)的裝置，控制室可以根據(jù)此訊號(hào)，叛斷閥門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以便采取相應(yīng)措施。
7、信號(hào)檢測(cè)開(kāi)關(guān)
電流信號(hào)檢測(cè)開(kāi)關(guān)VA-100 是用來(lái)檢測(cè)4-20mA 電流信號(hào)故障的裝置。內(nèi)置固態(tài)繼電器，一旦輸入信號(hào)低于4mA 以下的設(shè)定值，電流信號(hào)檢測(cè)開(kāi)關(guān)將使固態(tài)繼電器觸發(fā)，接通或切斷控制電源。特點(diǎn)：
控制電源可選擇；斷信號(hào)點(diǎn)可設(shè)置。
8、三斷保護(hù)裝置
閥門特殊控制及故障保護(hù)裝置與閥門定位器等配套使用，在氣源、信號(hào)、電源發(fā)生故障時(shí)，能夠按照控制要求使調(diào)節(jié)閥保持原位、或者全開(kāi)、全關(guān)，處于安全位置，直至狀態(tài)恢復(fù)。不同控制要求，內(nèi)部配置不同。
9、常見(jiàn)的控制形式
有三斷保護(hù)：在氣源、信號(hào)、電源故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)閥門的保位或復(fù)位
兩斷保護(hù)：在氣源、信號(hào)、電源故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)閥門的保位或復(fù)位。
正常調(diào)節(jié)式工作，緊急情況，兩位式緊急開(kāi)或緊急關(guān)
氣源故障，仍保持短時(shí)間工作
10、帶智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥
這類控制閥的結(jié)構(gòu)與普通控制閥相同，因附帶智能閥門定位器而使控制閥具有智能化功能智能閥門定位器與普通閥門定位器的主要區(qū)別如下
1）.控制閥流量特性的實(shí)現(xiàn)方式不同。智能定位器的反饋部分采用線性反饋，所需控制閥流量特性是在設(shè)定回路實(shí)現(xiàn)的。普通定位器的反饋部分是不同形狀的凸輪，通過(guò)改變凸輪形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)所需控制閥流量特性。
2）.輸入輸出方式不同。通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一般電氣閥門定位器比較，智能電氣閥門定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA 或1～5V 電信號(hào)，它需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后作為微處理器的輸入信號(hào)。而一般電氣閥門定位器輸入信號(hào)雖然是4—20mA 或l～5V 電信號(hào)，但它不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可直接送電磁線圈產(chǎn)生電磁力，實(shí)現(xiàn)力平衡。智能閥門定位器的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，它通常送壓電閥組，通過(guò)壓電閥組的開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)送控制閥膜頭的氣壓，一般電氣閥門定位器的輸出信號(hào)是經(jīng)氣動(dòng)放大器放大后的氣信號(hào)。
3）.采用的控制方式不同。智能閥門定位器與一般的計(jì)算機(jī)控制裝置類似，采用離散控制方式，因此，在采樣間隔內(nèi)，控制閥開(kāi)度不變化。運(yùn)行過(guò)程中，控制閥開(kāi)度呈現(xiàn)階梯形變化。一般閥門定位器采用連續(xù)控制方式，因此，整個(gè)控制過(guò)程中，控制閥開(kāi)度的變化是連續(xù)的(除了因死區(qū)造成的躍變外)。
4）.反饋信號(hào)檢測(cè)處理不同。智能閥門定位器中控制閥反饋信號(hào)需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送微處理器處理，而一般閥門定位器反饋信號(hào)直接作為反饋力(力矩)，不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
一些智能閥門定位器輸入信號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，在同一導(dǎo)線還傳輸HART 數(shù)字信號(hào)，組成混合信號(hào)的智能閥門定位器，它不屬于現(xiàn)場(chǎng)總線智能閥門定位器，但仍屬于智能閥門定位器。
5）帶現(xiàn)場(chǎng)總線智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥與一般智能閥門定位器比較，這類控制閥所帶閥門定位器的特點(diǎn)如下。
a．輸入信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)模擬電流或電壓信號(hào)，而是現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的數(shù)字信號(hào)。
b．具有通信功能，能夠方便地與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享。
c．可采用直接供電方式和本安方式運(yùn)行，符合現(xiàn)場(chǎng)總線有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
d，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)放系統(tǒng)互連的有關(guān)功能，例如可互換性、可互操作性等。
e．全數(shù)字、雙向通信。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型控制閥的控制系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)三個(gè)基本性能：安全性、穩(wěn)定性和性。
一、為了選擇正確的控制閥，需要詳細(xì)了解應(yīng)用和制程本身的需求。主要包含如下幾個(gè)因素：
1.現(xiàn)場(chǎng)安全性的要求。
例如：A、在電源故障時(shí)閥門應(yīng)該處于閥開(kāi)還是閥關(guān)的狀態(tài)？也就是閥門選型時(shí)需要說(shuō)明是“氣開(kāi)”還是“氣關(guān)”。
B、是否需要高位和低位報(bào)警？
2、被控制的參數(shù)是什么？如，溫度、壓力、液位、流量？
3、被控介質(zhì)是什么？其物理性能是什么？
4、流經(jīng)控制閥的介質(zhì)是什么（蒸汽、水、油等），其流量是多少？
5、控制閥前壓力、閥后壓力，大壓降是多少？
6、閥門的材質(zhì)和連接方式要求
7、控制閥后連接的是什么換熱系統(tǒng)？制程有什么要求？
例如：A、換熱器是用于供熱還是制程應(yīng)用？是連續(xù)生產(chǎn)還是間歇性生產(chǎn)？
B、對(duì)溫度控制，設(shè)定溫度是固定的還是過(guò)程變化的？
C、負(fù)載是穩(wěn)定的還是變化的？如果是變化的，變化是快速的還是緩慢的？
D、大允許控制偏差是多少？
E、需要單回路還是多回路控制？
F、安裝環(huán)境：是否具有腐蝕性？控制閥安裝室內(nèi)還是室外？管線是否干凈？是否需要防爆？
G、現(xiàn)場(chǎng)可提供的動(dòng)力源:電\壓縮空氣，電壓和氣源壓力是多少？
二、選擇控制閥類型
1、閥門類型：截止閥型、球閥、蝶閥。
2、控制類型：氣動(dòng)、電動(dòng)、電氣控制、自作用式。
如果在危險(xiǎn)的區(qū)域使用，氣動(dòng)或自作用控制要比昂貴的本安型或防爆型電動(dòng)控制更加適合。
在考慮具體應(yīng)用和所需要的動(dòng)力源時(shí)需要考慮三個(gè)因素：負(fù)載的改變。設(shè)定值的控制關(guān)鍵與否。
設(shè)定值是否變化。
A、電氣控制：結(jié)合了電動(dòng)控制和氣動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)由氣動(dòng)閥、電子控制器、傳感器和控制系統(tǒng)，以及電氣定位器和轉(zhuǎn)換器組成。
這種組合控制既具有氣動(dòng)閥控制的平穩(wěn)性，又具有電動(dòng)控制系統(tǒng)的快速和正確。分為氣開(kāi)型和氣關(guān)型；
目前工業(yè)上使用多的就是這種控制方式，常見(jiàn)產(chǎn)品有：氣動(dòng)控制閥或調(diào)節(jié)閥。如Way′s波紋管密封氣動(dòng)控制閥PCV3000-B。
B、氣動(dòng)控制：
1）結(jié)實(shí)，動(dòng)作迅速，適用于制程改變迅速的場(chǎng)合。
2）執(zhí)行器可以提供很大的關(guān)閉力或開(kāi)啟力，可克服流體壓差。
常見(jiàn)產(chǎn)品有：氣動(dòng)波紋管截止閥，氣動(dòng)球閥和氣動(dòng)蝶閥。
C、電動(dòng)控制：動(dòng)作相對(duì)比較慢，不如氣動(dòng)執(zhí)行器平穩(wěn)，不適合于制程參數(shù)快速改變的應(yīng)用，如負(fù)載快速改變的壓力控制。執(zhí)行器的關(guān)閉力相對(duì)較小，還需要較大耗電量，使用成本很高。
D、自作用控制：結(jié)實(shí)、簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，適用于惡劣的工作環(huán)境中。但反應(yīng)比較慢，不能提供積分和微分控制功能，控制偏差相對(duì)大一點(diǎn)。典型應(yīng)用為大型油罐控溫。
三、設(shè)定點(diǎn)或期望值附近的振蕩，通常是不能接受的。產(chǎn)生振蕩需的原因如下：
A、控制器、感應(yīng)器或執(zhí)行器閥門口徑選擇錯(cuò)誤
B、控制器設(shè)定錯(cuò)誤
C、感應(yīng)器的安裝位置錯(cuò)誤引起很長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間
四、特殊說(shuō)明
1、對(duì)于一些換熱器系統(tǒng)，為了既保證溫度準(zhǔn)確，又避免因超壓引起冒頂事故等安全問(wèn)題，建議采用在控制溫度的同時(shí)，另外控制壓力。對(duì)于溫控閥采用溫度信號(hào)來(lái)控制，用4-20mA電流輸出，這樣可確保溫度非常準(zhǔn)確。用另一個(gè)控制閥來(lái)控制壓力，出于節(jié)能考慮，采用氣關(guān)型。采集壓力信號(hào)，繼電器輸出，起超壓保護(hù)作用。這樣兩個(gè)控制閥串聯(lián)，若壓力超過(guò)上限設(shè)定時(shí)，馬上可以切斷汽源。
2、因?yàn)轱柡驼羝膲毫蜏囟仍诶碚撋鲜且灰粚?duì)應(yīng)的，但在容積非常大的情況下，溫度會(huì)受介質(zhì)流速、容器內(nèi)不同部件不同金屬材質(zhì)的換熱效率以及傳感器的安裝位置等因素影響，而無(wú)法確保換熱器內(nèi)任一點(diǎn)的溫度都能及時(shí)均衡，而壓力信號(hào)則不受上述因素影響。所以對(duì)于容積很大的換熱器的控制方式也可調(diào)換使用，主控壓力，繼電器采集溫度信號(hào)。如石化行業(yè)50萬(wàn)噸級(jí)以上的重油罐一般采用這種方式控制。
3、控制閥選型時(shí)，一定要計(jì)算并確認(rèn)閥門的Kv值（即閥門的流量系數(shù)），否則很有可能造成閥門選擇過(guò)大或過(guò)小，尤其對(duì)于使用蒸汽作熱媒進(jìn)行加熱的工況，更要慎重計(jì)算，否則很容易產(chǎn)生水錘、管線振動(dòng)、控制不穩(wěn)定等現(xiàn)象發(fā)生，原因如下：
1）當(dāng)閥門選型過(guò)大時(shí)，閥門將長(zhǎng)期處于低開(kāi)度運(yùn)行，這樣不僅使閥門本身密封面容易損害，還會(huì)造成大量蒸汽長(zhǎng)期滯留于閥前，從而形成積水，在閥前疏水不及時(shí)的情況下，很容易產(chǎn)生水錘而使管線劇烈振動(dòng)，對(duì)換熱器及管線設(shè)備造成損害。
2）當(dāng)閥門選型過(guò)小時(shí)，閥門將長(zhǎng)期處于全開(kāi)狀態(tài)，從而失去了本身具備的調(diào)節(jié)功能，從而造成控制極不穩(wěn)定，偏差會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于控制要求。
1、氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型Kv值是什么？
Kv值是指控制閥的大流量系數(shù)，這個(gè)Kv值隨控制閥開(kāi)度的變化而變化。當(dāng)控制閥從全關(guān)到全開(kāi)時(shí)，其流量系數(shù)逐漸增大。因此，控制閥銘牌或說(shuō)明書(shū)提供的流量系數(shù)Kv或Cv是控制閥全開(kāi)時(shí)具有的流量系數(shù)，即該控制閥的大流量系數(shù)，通常稱為控制閥額定流量系數(shù)。
控制閥容量以控制閥在全開(kāi)的流量系數(shù)作為其額定流量系數(shù)。因此，額定流量系數(shù)Kv=50的控制閥表示控制閥全開(kāi)，控制閥兩端壓降為100kpa時(shí)，每小時(shí)可通過(guò)5～40℃的水量是50M3。
2、Kv值與哪些因素有關(guān)
控制閥的工程設(shè)計(jì)和選型，一定要計(jì)算流量系數(shù)Kv值。流量系數(shù)是表征控制閥容量大小、內(nèi)部流道形式、控制閥類型等綜合因素對(duì)流通能力影響的特征參數(shù)，與下列因素有關(guān)：
A、 流通類型，如蒸汽、液體、其他氣體等；
B、 控制閥類型，如直通單座控制閥、直通雙座減壓閥等；
C、 流通工作狀態(tài)，如工作壓力、工作溫度、流通成分和密度、兩端壓降等；
D、 流體的流量大小。
3、Kv值計(jì)算公式
以下公式僅適用于牛頓型不可壓縮流體（液體）和可壓縮流體（蒸汽和氣體），對(duì)于非牛頓型不可壓縮流體及其混合流體則不適用，如泥漿、膠體等。以下是采用平均重度法來(lái)計(jì)算流量系數(shù)的。
表中的工程單位如下：
Q—液體流量(LiquidFlow Rate)，m3/h；
QN—氣體流量(Air Flow Rate)，m3(標(biāo)準(zhǔn))/h，在0℃，760mmHg絕壓條件下的氣體流量；
Gs—蒸汽流量(Steam Flow Rate)，kg/h；
γ—液體重度(SpecificGravity of Liquid)，gf/cm3；
γN—氣體重度(Specific Gravity of Air)，kgf/m3；
P1—閥前絕壓(Primary Pressure)，kgf/cm2；
P2—閥后絕壓(Secondary Pressure)，kgf/cm2；
ΔP—閥兩端壓差(P1－P2)，kgf/cm2；
t—閥前流體溫度(PrimaryTemperature)，℃；
tsh—蒸汽過(guò)熱溫度(Degree of Superheat Steam)，℃（指相同壓力下，過(guò)熱蒸汽比飽和蒸汽過(guò)熱的溫度，飽和溫度的tsh=0）。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型
一、理想可調(diào)比
調(diào)節(jié)閥前后壓差保持不變時(shí)的可調(diào)比，稱為理想可調(diào)比，其計(jì)算公式為R=Qmax/Qmin=Kvmax/Kvmin。可以看出，理想可調(diào)比等于Kvmax(大流量系數(shù))與Kvmin(小流量系數(shù))之比。它反映了調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能力的大小。如果單從自控角度考慮，希望可調(diào)比越大越好，但由于受到調(diào)節(jié)閥閥瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝的限制，Kvmin不能太小，一般國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)取R=30或R=50，維遠(yuǎn)的控制閥均為R=50。
二、流量特性
控制閥流量特性是流體通過(guò)控制閥的相對(duì)流量和相對(duì)行程（位移）之間的函數(shù)關(guān)系。
用數(shù)學(xué)的方式表示q=Q/Qmax=f(L/Lmax)=f（l），式中Q是行程在L時(shí)的流量，Qmax是閥門的大流量； L是某開(kāi)度時(shí)的行程，Lmax是大流量時(shí)的行程；因此，Q/Qmax表示相對(duì)流量，無(wú)量綱，即調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)流量Q與全開(kāi)流量Qmax之比; L/Lmax為相對(duì)行程（位移），無(wú)量綱，即調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)閥芯位移L與全開(kāi)位移Lmax之比。
根據(jù)控制閥兩端的壓降，控制閥流量特性分為固有流量特性和工作流量特性。固有流量特性是控制閥兩端壓降恒定時(shí)的流量特性，亦稱為理想流量特性。工作流量特性是在工作狀況下(壓降變化)控制閥的流量特性。控制閥出廠所提供的流量特性指固有流量特性。
控制閥的結(jié)構(gòu)特性是閥芯的位移與流體通過(guò)的截面積之間的關(guān)系，它不考慮閥兩端的壓降，因此，只與閥芯的形狀、大小等幾何因子有關(guān)。但在實(shí)際工況中，由于多種因素的影響，通過(guò)閥門的流量可能隨壓降而變化。為了便于分析，設(shè)定閥門的壓降不變，然后再引申到真實(shí)情況進(jìn)行分析，前者稱為閥門固有流量特性，后者稱為閥門工作流量特性。
固有流量特性是控制閥制造廠商在控制閥出廠時(shí)檢查的特性，有線性、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線、雙曲線、快開(kāi)、平方根等不同類型。常用的固有流量特性有線性、等百分比、快開(kāi)等幾種。
1、線性流量特性：控制閥在不同的行程，如果行程變化量相同，則流量的相對(duì)變化量不同。
線性流量特性的控制閥在小開(kāi)度時(shí)，流量小，但流量相對(duì)變化量大，靈敏度很高，行程稍有變化就會(huì)引起流量的較大變化，因此，在小開(kāi)度時(shí)容易發(fā)生振蕩。在大開(kāi)度時(shí)，流量大，但流量相對(duì)變化量小，靈敏度很低，行程要有較大變化才能夠使流量有所變化，因此，在大開(kāi)度時(shí)控制呆滯，調(diào)節(jié)不及時(shí)，容易超調(diào)，使調(diào)節(jié)過(guò)程變慢。
2、等百分比流量特性：也稱為對(duì)數(shù)流量特性，因?yàn)榭刂崎y相對(duì)流量的對(duì)數(shù)與相對(duì)行程成正比。等百分比流量特性的控制閥在不同開(kāi)度下，相同的行程變化引起流量的相對(duì)變化是相等的，因此，稱為百分比流量特性。在全行程范圍內(nèi)具有相同的控制精度。在小開(kāi)度時(shí)，增益較小，因此，調(diào)節(jié)平緩，在大開(kāi)度時(shí)，增益較大，能夠有效進(jìn)行調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)及時(shí)。
3、快開(kāi)流量特性：這種流量特性的控制閥，在小開(kāi)度時(shí)就有較大流量，再增大開(kāi)度，流量變化已很小，因此稱為理想快開(kāi)流量特性。通常有效調(diào)節(jié)的行程在1/4閥座直徑處。對(duì)于需要快速切斷或位置控制的場(chǎng)合，常選用快開(kāi)流量特性。
三、流量特性的選擇原則
生產(chǎn)過(guò)程中常用的調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有直線、等百分比和快開(kāi)三種。拋物線流量特性介于直線與百分比之間，一般可用等百分比來(lái)代替，而快開(kāi)特性主要用于二位調(diào)節(jié)及程序控制中。因此，調(diào)節(jié)閥的特性選擇實(shí)際上是指如何選擇直線和等百分比流量特性。調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇可以通過(guò)理論計(jì)算，但使用的方法和方程都很復(fù)雜，而且由于干擾的不同，高階響應(yīng)方程計(jì)算就更加繁雜。目前對(duì)調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇多采用經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則。
1、若用于控制溫度，則選用等百分比特性；
2、若用于控制流量，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，采用等百分比特性；當(dāng)設(shè)定值變化時(shí)，采用線性；
3、 若用于控制液位或壓力，當(dāng)控制閥兩端▽Pv恒定時(shí)，選用線性，其他情況選用等百分比。
由此可見(jiàn)，實(shí)際工況中，應(yīng)該絕大部分工況都需要選用等百分比控制閥。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型實(shí)際生產(chǎn)中，常見(jiàn)控制閥應(yīng)用包括：溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等。
一、溫度控制
1、對(duì)于工業(yè)物料，需要通過(guò)蒸汽加熱來(lái)升溫，以達(dá)到工藝要求溫度，對(duì)于這些制程，必須要將物料溫度控制在接近于設(shè)定溫度的范圍內(nèi)，以免物料或產(chǎn)品被破壞，甚至產(chǎn)品報(bào)廢的問(wèn)題，因此，需要使用氣動(dòng)控制閥來(lái)進(jìn)行比例控制。
2、控制好溫度，可以更加節(jié)能，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)度加熱的問(wèn)題，也就不會(huì)損耗更多沒(méi)必要消耗的蒸汽。
3、采用氣動(dòng)控制閥自動(dòng)控制溫度，相比于通過(guò)人工手動(dòng)去調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度來(lái)控制溫度，要節(jié)省人力，控制精度也要高得多，自動(dòng)控制非常，人工控制則不準(zhǔn)確，不穩(wěn)定。
對(duì)于一些不太好探測(cè)物料溫度的制程，如調(diào)質(zhì)器，可能還有很多工廠采用手動(dòng)控制，不過(guò)現(xiàn)在越來(lái)越多的工廠正在使用氣動(dòng)控制來(lái)代替手動(dòng)控制。
對(duì)于一些非常大型的系統(tǒng)，如儲(chǔ)油罐，因?yàn)闇囟茸兓瘯?huì)非常慢，而且控制要求也不是很高，有部分工廠會(huì)采用自作用溫控閥來(lái)自動(dòng)控制油溫。
4、典型的溫度控制系統(tǒng)包括：氣動(dòng)控制閥+溫度控制器+溫度傳感器（PT100）
二、液位控制
也是常見(jiàn)的一種工況，例如制程水箱的液位控制，清洗用的熱水水箱（CIP）的液位控制，需要為下一個(gè)沖洗循環(huán)維持一定的水位。液位控制中，常常會(huì)設(shè)置高低位報(bào)警。
高位報(bào)警：當(dāng)水箱的溢流或者熱流體的溢出會(huì)造成人員危險(xiǎn)時(shí)，需要設(shè)置高位報(bào)警。
典型的液位控制系統(tǒng)包括：氣動(dòng)控制閥+液位控制器+液位計(jì)
三、壓力控制
有個(gè)別用戶在蒸汽管道上，因?yàn)樽宰饔脺p壓閥故障率較高，所以選用氣動(dòng)控制閥來(lái)控制蒸汽壓力，替代減壓閥使用，可以選用維遠(yuǎn)的波紋管密封氣動(dòng)控制閥(PCV3000-B)+壓力控制器+壓力傳感器+散熱器；也可以選用維遠(yuǎn)如右圖的氣缸式氣動(dòng)控制閥(S16FGBH-PC)+壓力控制器+壓力傳感器。
四、蒸汽流量控制
蒸汽的流量控制不如壓力和溫度控制這么多見(jiàn)，流量控制常常用在壓力控制或溫度控制不能實(shí)現(xiàn)或者不能正確達(dá)到制程要求的應(yīng)用中。
典型應(yīng)用:
1. 有些制程中，需要噴射一定量的蒸汽進(jìn)到產(chǎn)品里，產(chǎn)品曾經(jīng)由于運(yùn)輸或存儲(chǔ)而被干燥過(guò)，或者產(chǎn)品生產(chǎn)需要，這時(shí)需要做蒸汽流量控制。例如在煙草行業(yè)中的潤(rùn)葉過(guò)程、咖啡和飼料行業(yè)的制粒過(guò)程、糧油行業(yè)的調(diào)質(zhì)塔等。
2. 典型的流量控制系統(tǒng)包括：氣動(dòng)控制閥+控制器+流量計(jì)
其中流量計(jì)建議安裝在流量控制閥的上游，因?yàn)樯嫌螇毫^高，可以減小流量計(jì)的口徑，降低其成本。同時(shí)，流量計(jì)若裝在控制閥后面，則流量計(jì)的蒸汽壓力（和密度）會(huì)受到控制閥下游蒸汽流動(dòng)狀態(tài)的影響較大。
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