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化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型

  在化工生產(chǎn)過程中，一個工藝過程的控制是否平穩(wěn)，超調(diào)量、衰減比、擾動是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，除了工藝設(shè)計合理、設(shè)備*外，最重要的一點就是調(diào)節(jié)閥能否按照主體控制意識準(zhǔn)確動作，從而精確地改變物料或能量。如果調(diào)節(jié)閥的流量特性差、滲漏大、動作不可靠，就會使自動控制過程的質(zhì)量變差，甚至失去調(diào)節(jié)作用，從而增加了勞動強(qiáng)度，給生產(chǎn)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，調(diào)節(jié)閥的選擇顯得非常重要。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥因具有調(diào)節(jié)性能好、結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、維護(hù)方便、防火防爆及價廉等優(yōu)點，而被廣泛用于化工生產(chǎn)過程控制中。那么如何選擇合適的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥呢?這要從以下幾方面進(jìn)行。一、調(diào)節(jié)閥類型的選擇
   化工生產(chǎn)過程中，被調(diào)節(jié)的介質(zhì)特性千差萬別，有的高壓，有的高粘度，有的有腐蝕性，而且流體的流動狀態(tài)也各不相同，有的流量很小，有的流量很大。因此，必須選擇合適類型的調(diào)節(jié)閥去滿足不同的要求。

化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型氣動執(zhí)行器的作用方式

(1)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正、反作用。當(dāng)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入氣壓增加時，推桿向下運動，稱為正作用;相反，輸入氣壓增加時，推桿向上運動，稱為反作用

(2)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的正裝和反裝。閥芯有正裝和反裝兩種形式。閥芯下移，閥芯與閥座間的流通截面積減小的稱為正裝閥;相反，閥芯下移時，流通截面積增加的稱為反裝閥。對于雙導(dǎo)向正裝閥，只要將閥桿與閥芯下端相接，即為反裝閥。公稱直徑Dg< 25mm的閥，一般為單導(dǎo)向式，因此只有正裝閥。

(3)氣動執(zhí)行器的作用形式。氣動執(zhí)行器有氣開式和氣關(guān)式兩種形式。信號壓力增加時閥開，稱為氣開式;反之，信號壓力增大時閥關(guān)，稱為氣關(guān)式。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正、反作用，調(diào)節(jié)閥(具有雙導(dǎo)向閥芯)也有正、反作用，因此氣動執(zhí)行器的氣開或氣關(guān)即由此組合而成，如下圖所示。對于小口徑調(diào)節(jié)閥，通常采用改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正、反作用來實現(xiàn)氣開或氣關(guān);對于大口徑調(diào)節(jié)閥，則通常是改變調(diào)節(jié)閥的正、反作用來實現(xiàn)氣開或氣關(guān)。

三、化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型定位器工作形式

定位器是配合氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的。

1)閥門定位器的正作用：輸入信號增大時，輸出到膜頭的氣壓增大；

2)閥門定位器的反作用：輸入信號增大時，輸出到膜頭的氣壓減??；

正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)與正作用定位器配合實現(xiàn)正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能；

正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)與反作用定位器配合實現(xiàn)反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能；

反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)與正作用定位器配合實現(xiàn)反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能；

反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)與反作用定位器配合實現(xiàn)正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能；

三、化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型調(diào)節(jié)閥的FC氣開或FO氣關(guān)

氣開式調(diào)節(jié)閥隨信號壓力的增大而流通面積也增大；

而氣關(guān)式則相反，隨信號壓力的增大而流通面積減小。

調(diào)節(jié)閥是用于調(diào)節(jié)工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域中的介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)。根據(jù)自動化系統(tǒng)中的控制信號，自動調(diào)節(jié)閥門的開度，從而實現(xiàn)介質(zhì)流量、壓力、溫度和液位的調(diào)節(jié)。

     1、化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型結(jié)構(gòu)形式的選擇

   在選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式時，主要是根據(jù)現(xiàn)場被控工藝介質(zhì)的特點、工藝生產(chǎn)條件和控制要求等，結(jié)合調(diào)節(jié)閥本身的流量特性和結(jié)構(gòu)特點來選擇。如用于大口徑、大流量、低壓差或濃濁漿狀及懸浮顆粒物的介質(zhì)調(diào)節(jié)時，可選用氣動薄膜調(diào)節(jié)蝶閥；當(dāng)要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、含懸浮物和顆粒狀介質(zhì)的調(diào)節(jié)時，可選用流路簡單、阻力小、易于沖洗的氣動薄膜角型調(diào)節(jié)閥；當(dāng)調(diào)節(jié)脫鹽水介質(zhì)時，由于脫鹽水介質(zhì)中含有低濃度的酸或堿，它們對襯橡膠的蝶閥、隔膜調(diào)節(jié)閥有較大的腐蝕性，因此可選用水處理專用球閥，以延長使用壽命；當(dāng)要求閥在小開度時工作，就不應(yīng)選用雙座調(diào)節(jié)閥，因雙座閥有兩個閥芯，其下閥芯處于流閉狀態(tài)，穩(wěn)定性差，易引起閥的振蕩。

   此外，選用調(diào)節(jié)閥時，還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥的閥芯型式。閥芯是調(diào)節(jié)閥最關(guān)鍵的零件，有直行程閥芯和角行程閥芯兩大類。直行程調(diào)節(jié)閥閥芯是垂直節(jié)流的，而介質(zhì)是水平流進(jìn)流出的，閥腔內(nèi)流道必然轉(zhuǎn)彎倒拐，使閥的流路形狀如倒“S"型，因而存在許多死區(qū)，為介質(zhì)的沉淀提供了空間，易造成堵塞。角行程調(diào)節(jié)閥的閥芯是水平節(jié)流的，與介質(zhì)的進(jìn)出方向一致，因此易把不干凈介質(zhì)帶走，而且流路簡單，介質(zhì)沉淀空間少，故其防堵性能好。

   再次，還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥上閥蓋的形式和所用的填料。當(dāng)介質(zhì)溫度為-20~200℃時，應(yīng)選用普通型閥蓋；當(dāng)溫度高于200℃時，應(yīng)選用散熱型閥蓋；當(dāng)溫度低于-20℃時，應(yīng)選用長頸型閥蓋；在、易揮發(fā)、易滲透等重要介質(zhì)的場合，應(yīng)選用波紋管密封型閥蓋。上閥蓋填料室中的填料有聚四氟乙烯或石墨填料，前者摩擦系數(shù)小，可減少回差，且密封性好；后者使用壽命長，但密封性差。

    2、化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型調(diào)節(jié)閥作用方式的選擇
   調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇，主要從工藝生產(chǎn)上的安全要求出發(fā)，其原則是：當(dāng)儀表供氣系統(tǒng)發(fā)生故障中斷供氣或控制信號中斷時，調(diào)節(jié)閥處于打開或關(guān)閉的位置由其對生產(chǎn)造成危害性大小決定。如調(diào)節(jié)閥處于打開位置時危險性小，則應(yīng)選氣關(guān)閥。

二、化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型流量特性的選擇
   調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)通過閥門的相對流量與閥門的相對開度間的關(guān)系。在閥前后壓差保持不變時，稱為理想流量特性。生產(chǎn)中常用的有直線型、等百分比型、拋物線型和快開型四種。實際生產(chǎn)中，由于管道系統(tǒng)除了調(diào)節(jié)閥外，還有其它的串、并聯(lián)管道。因此，調(diào)節(jié)閥前后壓差通常是變化的，這種情況下的流量特性稱為工作流量特性。
   流量特性的選擇實質(zhì)是如何選擇直線和等百分比特性，因為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代替；而快開特性用于二位式調(diào)節(jié)及程序控制中。那么，如何選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性呢？

     1、從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)分析
    原則是：適當(dāng)選擇調(diào)節(jié)閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來補償調(diào)節(jié)對象放大系數(shù)的變化，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的放大系數(shù)保持不變的控制效果。若調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)隨負(fù)荷增加而變小，則應(yīng)選用等百分比特性的調(diào)節(jié)閥；若調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)為線性，則應(yīng)選用直線流量特性。
     2、從工藝配管情況分析
   由于系統(tǒng)配管的情況不同，配管阻力的存在會引起調(diào)節(jié)閥上壓降的變化，從而使流量特性變化。因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的特點來選擇希望得到的工作特性，然后再考慮配管情況來選擇相應(yīng)的理想特性。流量特性與配管情況對照如下：（S：稱為閥阻比，指調(diào)節(jié)閥全開時閥前后壓差ΔPmin與系統(tǒng)總壓差ΔP之比。）  

    3、從負(fù)荷變化情況分析
   直線閥在小開度時流量變化大，調(diào)節(jié)過于靈敏，容易引起振蕩，因此在S小、負(fù)荷變化大的場合不宜使用；快開閥一般用于雙位調(diào)節(jié)和程序控制的場合；等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門的行程增加而增大，流量相對變化是恒定不變的，因此適用于負(fù)荷變化大、幅度大的場合。生產(chǎn)過程自動化中，等百分比特性是應(yīng)用泛的一種。

三、化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型口徑的選擇
   當(dāng)選定了調(diào)節(jié)閥的類型和流量特性之后，就可進(jìn)一步確定它的尺寸。流通能力是確定調(diào)節(jié)閥口徑的主要依據(jù)。所謂流通能力C，是指在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100Kpa、水的密度為1000Kg/m3的條件下，每小時通過閥門的水的立方米數(shù)。調(diào)節(jié)閥口徑選擇按以下步驟進(jìn)行。
     1、確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流通能力Cmax、Cmin
    先根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷、介質(zhì)狀態(tài)，確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流量；其次根據(jù)工藝管路、設(shè)備等組成的系統(tǒng)總壓降大小的變化情況來確定調(diào)節(jié)閥上的最大最小壓差。然后，選擇合適的計算公式計算出Cmax、Cmin。
部分國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥流通能力C值表  

    2、根據(jù)計算得到的最大流通能力Cmax和已確定的調(diào)節(jié)閥類型，在調(diào)節(jié)閥選型樣板該系列調(diào)節(jié)閥額定流通能力Cmax中，選取大于并接近于此Cmax的C值，作為選定的C值，并確定對應(yīng)的公稱直徑和閥門直徑。

    3、化工工藝氣動調(diào)節(jié)閥流量計算選型驗算調(diào)節(jié)閥開度
    （1）根據(jù)所選擇的C值和流量特性，驗算閥的開度。一般閥的開度為應(yīng)全行程的90%~10%，即驗算：
   值得注意的是：調(diào)節(jié)閥的選型比計算重要得多，復(fù)雜得多。因為計算只是一個簡單的公式計算，它的本身不在于公式的精確度，而在于所給定的工藝參數(shù)是否準(zhǔn)確。選型涉及到的內(nèi)容較多，稍不慎，便會導(dǎo)致選型不當(dāng)，不僅造成人力、物力、財力的浪費，而且使用效果還不理想，帶來若干使用問題，如可靠性、壽命、運行質(zhì)量等。