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1、化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析引言

   化工企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程控制要求精度高，安全可靠性嚴(yán)，其終端控制元件的準(zhǔn)確、快速調(diào)節(jié)是的重要一環(huán)，控制結(jié)果必須保證工藝指標(biāo)要求，衰減比、超調(diào)量不超出工藝允許范圍。對(duì)此，如何選擇適用的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥類(lèi)型，使之在工藝控制回路中安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用，是儀控設(shè)計(jì)和管理人員普遍關(guān)心的問(wèn)題。是一種頂導(dǎo)向單閥座調(diào)節(jié)閥，具 有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、流量大、使用可靠等特點(diǎn)。有效而足夠的頂部導(dǎo)向系統(tǒng)克服小開(kāi)度時(shí)的震動(dòng)，有效使用壽命更長(zhǎng)?？蛇x擇多彈簧氣動(dòng)簿膜機(jī)構(gòu)或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。

ZJHP氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥由氣動(dòng)多彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和低流阻單座閥組成，新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)高底低、重量輕、裝校簡(jiǎn)便，新型閥體結(jié)構(gòu)緊湊、流道通暢，具有大的流量系數(shù)。氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥操作穩(wěn)定，具有動(dòng)作特性可靠，精確的流量特性，可調(diào)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。在廣泛應(yīng)用中取得高質(zhì)量的控制效果。

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇一般從以下四個(gè)方面考慮：

1）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和類(lèi)型。

2）流量特性。

3）流量系數(shù)與閥的口徑。

4）材料和輔助裝置。

2、化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型

   氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門(mén)組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收輸入氣源信號(hào)，產(chǎn)生推力，使推桿位移，推動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；閥門(mén)是與管路聯(lián)接的閥體組件，它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿推力，改變閥桿位移，改變閥門(mén)開(kāi)度，控制流量的變化。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類(lèi)型很多，結(jié)構(gòu)多種多樣，選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮調(diào)節(jié)功能、泄漏等級(jí)、耐壓能力、切斷壓差、腐蝕性、沖蝕和汽蝕、性價(jià)比、維護(hù)保養(yǎng)方便程度。從經(jīng)驗(yàn)而言，選擇順序應(yīng)為：?jiǎn)危p）座控制閥、籠式控制閥。

    氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有氣開(kāi)與氣關(guān)兩種類(lèi)型。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)保證工藝設(shè)備和生產(chǎn)的安全。如果閥門(mén)在信號(hào)中斷后處于打開(kāi)位置，流體不中斷，則選用氣關(guān)閥；如果閥門(mén)在信號(hào)壓力中斷后處于關(guān)閉位置，流體不通過(guò)，則選用氣開(kāi)閥。

其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的推動(dòng)裝置，它按信號(hào)壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從而帶動(dòng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的閥芯動(dòng)作；閥體部件是氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部份，它直接與介質(zhì)接觸，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿的位移，改變氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的節(jié)流面積，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。調(diào)節(jié)閥按其能源方式不同主要分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥三大類(lèi)。它們的差別在于所配的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。前者配的是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，中間一種配的是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，后者配的是液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析功能

1 、調(diào)節(jié)功能

1) 流量特性

流量特性是反映氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度與流量的變化關(guān)系，以適應(yīng)不同的系統(tǒng)特性要求，如對(duì)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應(yīng)速度快需對(duì)數(shù)特性；對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應(yīng)速度慢，需直線流量特性。流量特性反映了氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

2) 可調(diào)范圍R

可調(diào)范圍反映氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥可控制的流量范圍，用R＝Qmax：Qmin之比表示。R越大，調(diào)節(jié)流量的范圍越寬，性能指標(biāo)就越好。通常閥的R＝30，好的閥，如V型球閥、全功能超輕型氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，R可達(dá)100～200。

3) 小開(kāi)度工作性能

有些閥受到結(jié)構(gòu)的限制，小開(kāi)度工作性能差，產(chǎn)生啟跳、振蕩，R變得很小 (即Qmin很大)，如雙座閥、襯膠蝶閥。好的閥小開(kāi)度應(yīng)有微調(diào)功能，即可滿足很小流量的調(diào)節(jié)，且工作又要求十分平衡，這類(lèi)閥如V型球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、全功能超輕型氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥。

4) 流量系數(shù)Cv或Kv

流量系數(shù)表示通過(guò)流量的能力，同口徑Kv值越大越好，它們的Cv/Kv值是單座閥、雙座閥、套筒閥的2～3倍。

5) 調(diào)節(jié)速度

滿足系統(tǒng)對(duì)閥動(dòng)作的速度要求。

2 、切斷功能

切斷功能由閥的泄漏量指標(biāo)來(lái)表示，切斷通常指泄漏量小于0.001％，它反映閥的內(nèi)在的質(zhì)量。在閥的使用中，對(duì)國(guó)產(chǎn)閥泄漏量大的呼聲反映很大。

3 、克服壓差功能

它通常用閥關(guān)閉時(shí)的允許壓差來(lái)表示，允許壓差越大，此功能也就越好。如果考慮不周到，閥芯就會(huì)被壓差頂開(kāi)，造成閥關(guān)不到位，泄漏量超標(biāo)。因此，保證閥切斷就必須克服閥關(guān)閉時(shí)的工作壓差。

4、 防堵功能

對(duì)不干凈介質(zhì)的調(diào)節(jié)或者即使是干凈介質(zhì)，管道中的焊渣等雜物都可能造成閥堵塞或被卡住，因此要求閥應(yīng)有較好的防堵功能，使之正常調(diào)節(jié)。防堵性是流路的單座角閥和旋轉(zhuǎn)類(lèi)閥，如球閥、蝶閥、偏心閥；流路復(fù)雜的閥、上下襯套導(dǎo)向的閥，迷宮式多級(jí)降壓閥易造成堵卡。

5、 耐蝕功能

抵抗介質(zhì)的腐蝕和沖蝕和氣蝕，以提高閥的使用壽命。閥的腐蝕是由介質(zhì)的化學(xué)性能引起的材質(zhì)腐蝕問(wèn)題，通常選用耐腐蝕的材料來(lái)解決；沖蝕是由高速流動(dòng)的介質(zhì)、含顆粒的 介質(zhì)所致。解決的途徑是選用耐磨的材料，如堆焊斯泰萊合金或碳化鎢。氣蝕則要在機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上采用反汽蝕措施，對(duì)高壓閥、大壓差工作的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥 要采用多級(jí)降壓的形式。

6 、耐壓功能

它反映閥的強(qiáng)度和安全指標(biāo)，即介質(zhì)不能通過(guò)密封處和閥體缺陷處向外滲漏。出廠時(shí)通常用1.5倍公稱(chēng)壓力作試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。對(duì)高壓介質(zhì)最好是采用鍛件結(jié)構(gòu)；鑄鐵閥的耐壓強(qiáng)度是的，通常應(yīng)選鑄鋼閥。

7 、耐溫功能

滿足不同溫度條件下閥的強(qiáng)度和性能，溫度的較大變化會(huì)使閥體材質(zhì)的強(qiáng)度降低，因此閥必須滿足介質(zhì)的溫度變化范圍的要求，使閥在工作溫度下有較好的強(qiáng)度和安全保證。

8 、外觀和重量

反映閥的外觀質(zhì)量且要求儀表化、輕型化、小型化。其重量應(yīng)越輕越好，以方便使用，如起吊、安裝、維護(hù)等。3、化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析的流量特性

  介質(zhì)流過(guò)閥的相對(duì)流量Q與閥芯相對(duì)行程L之間的函數(shù)關(guān)系：當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差保持不變時(shí)，閥的流量特性稱(chēng)為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比、拋物線和快開(kāi)等四種類(lèi)型。

    在生產(chǎn)中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開(kāi)3種。拋物線特性介于直線與等百分比之間，一般用等百分比特性來(lái)代替。快開(kāi)特性主要用于二位式控制，一般情況下，閥兩端壓差不可能永遠(yuǎn)保持不變，這時(shí)閥的固有流量特性發(fā)生畸變，閥在工作條件下的特性稱(chēng)為工作流量特性。這時(shí)在確定流量特性時(shí)要引入一個(gè)稱(chēng)為閥阻比的系數(shù)S=△Р/∑△Р

    ∑△Р為系統(tǒng)總壓差，是閥、全部工藝設(shè)備和管路系統(tǒng)上的各壓差之和。

從以下3個(gè)方面內(nèi)容對(duì)閥的工作流量特性進(jìn)行分析：

  1）從控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量方面分析

    對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，它是由控制對(duì)象、變送器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥幾個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的，系統(tǒng)的總放大系數(shù)K=K1K2K3K4K5

    K1-K5分別表示變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥、控制對(duì)象的放大系數(shù)。在負(fù)荷變動(dòng)的情況下，要使控制系統(tǒng)能保持預(yù)定的控制指標(biāo)，希望總放大系數(shù)在控制系統(tǒng)的整個(gè)操作范圍內(nèi)保持不變。一般在一個(gè)確定的系統(tǒng)里，K1-K3的系數(shù)是固定不變的，只有對(duì)象的放大系數(shù)K隨負(fù)荷的變化而變，保證K4K5的乘積是個(gè)常數(shù)就保證了系統(tǒng)的總放大系數(shù)K是個(gè)穩(wěn)定值。

 2）工藝配管情況分析

    調(diào)節(jié)閥總是與管道設(shè)備連在一起使用的，管道阻力會(huì)使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應(yīng)根據(jù)對(duì)象的特性，選擇合適的工作 特性，再根據(jù)配管情況選擇相應(yīng)閥的固有流量特性。考慮工藝配管情況時(shí)，可參照表3-1來(lái)選擇閥的固有特性。當(dāng)S=1-0.6時(shí)，所選固有流量特性和工作流量特性一致。當(dāng)S<0.3時(shí)，特性曲線畸變嚴(yán)重不宜控制。

 3）從負(fù)荷變化情況分析

    直線特性調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)流量相對(duì)變化量大，過(guò)于靈敏，容易引起振蕩，閥芯閥座易損壞，故在S值小、負(fù)荷變化幅度大的場(chǎng)合不宜采用。等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門(mén)行程增大而增大，流量相對(duì)變化量恒定不變。

4、化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析的口徑

調(diào)節(jié)閥口徑的確定是在計(jì)算閥流量系數(shù)CV的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。流量系數(shù)是指在閥門(mén)全開(kāi)條件下，閥兩端壓差△Р為100Kpa，流體密度  另外，當(dāng)介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽時(shí)，計(jì)算C值要考慮蒸汽的過(guò)熱度。確定完Cv值以后，要對(duì)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行驗(yàn)算，要求最大流量時(shí)閥開(kāi)度不大于90%，最小流量時(shí)開(kāi)度不小于10%，在正常工況下，閥門(mén)開(kāi)度應(yīng)在1.5%-85%之間.最后根據(jù)C值確定調(diào)節(jié)閥口徑。

技術(shù)參數(shù)及性能：

閥體部分：

閥內(nèi)部件：

5、化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析的材料和輔助裝置

   調(diào)節(jié)閥的閥體選用鑄鐵材質(zhì)，耐壓等級(jí)，使用溫度范圍、耐腐蝕等方面應(yīng)不低于對(duì)工藝管道的要求，但在介質(zhì)為易燃易爆的流體時(shí)應(yīng)作特殊考慮。閥芯、閥座材質(zhì)的選用應(yīng)考慮到流體中是否有固體顆粒產(chǎn)生的磨損和氣蝕作用對(duì)閥內(nèi)件的沖擊。一般對(duì)于非腐蝕性流體，常選用不銹鋼；對(duì)于腐蝕性較強(qiáng)的流體，可選用堆焊硬質(zhì)合金或噴涂材質(zhì)。另外當(dāng)操作介質(zhì)高于+200℃時(shí)，要選擇帶散熱片的上閥蓋。調(diào)節(jié)閥的輔助裝置主要有閥門(mén)定位器、電磁閥、回訊開(kāi)關(guān)、過(guò)濾減壓器、保位閥等。閥門(mén)定位器是調(diào)節(jié)閥的一個(gè)重要附件，常見(jiàn)的有氣動(dòng)閥門(mén)定位器和電氣閥門(mén)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)的場(chǎng)合；介質(zhì)中含有固體懸浮物或黏性流體的場(chǎng)合；調(diào)節(jié)閥口徑較大的場(chǎng)合；實(shí)現(xiàn)分程控制；改善調(diào)節(jié)閥的流量特性。

    電磁閥的作用是快速地切斷和接通氣源，使閥處于*通、斷的位置，多用于安全放空閥?；赜嶉_(kāi)關(guān)是需要在控制室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到閥位的信號(hào)才選用的。保位閥的選擇是根據(jù)工藝狀況，當(dāng)氣源切斷時(shí)，閥位要求保持在一定的位置上，但這種情況不多見(jiàn)。

化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析表1．可提供的用戶選擇

6、化工企業(yè)氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥選型分析結(jié)束語(yǔ)

  況時(shí)，可參來(lái)選擇閥的固有特性調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，若選擇計(jì)算不準(zhǔn)確，使用維護(hù)不得當(dāng)，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，對(duì)調(diào)節(jié)閥的正確選用，安裝和維修等各項(xiàng)工作都必須高度重視。調(diào)節(jié)閥的選型和應(yīng)用是一個(gè)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣的系統(tǒng)工作，要做好這個(gè)工作，不僅要在理論上充分了解它的各種特性，而且要結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)綜合分析判斷，做到理論和實(shí)踐科學(xué)地結(jié)合起來(lái)。