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閱讀：514發(fā)布時(shí)間：2015-10-7
金奧閥門是一家專業(yè)生產(chǎn)調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠家，下面給大家講解一下關(guān)于氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型及應(yīng)用。
人們常把測(cè)量?jī)x表稱之為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的“眼睛"，把控制器稱之為“大腦"，把執(zhí)行器稱之為“手腳"。自動(dòng)控制系統(tǒng)一切*的控制理論、巧妙的控制思想、復(fù)雜的控制策略都是通過(guò)執(zhí)行器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行作用的。調(diào)節(jié)閥是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中zui常見(jiàn)的一種執(zhí)行器，一般的自動(dòng)控制系統(tǒng)是由對(duì)象、檢測(cè)儀表、控制器、執(zhí)型器等組成。如果選擇不當(dāng)，將直接影響控制系統(tǒng)的性能，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是以壓縮空氣為動(dòng)力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于電氣閥門定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、保位閥等附件去驅(qū)動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)就是控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成，其中氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動(dòng)部分，它按控制信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，通過(guò)閥桿使氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥芯產(chǎn)生相應(yīng)的位移。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它與調(diào)節(jié)介質(zhì)直接接觸，在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的
氣動(dòng)閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，它與氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥配套使用，接收調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，然后它的輸出信號(hào)去控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作后，閥桿的位移又通過(guò)機(jī)械裝置反饋到閥門定位器。可以改善調(diào)節(jié)閥的定位精度并提高靈敏度，從而使調(diào)節(jié)閥能按調(diào)節(jié)器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。
氣動(dòng)閥門的種類1 按調(diào)節(jié)方式分類
氣動(dòng)閥門按照調(diào)節(jié)方式可分為調(diào)節(jié)型、切斷型、調(diào)節(jié)切斷型三種。
2 按作用方式分類
2.1 正作用式
當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)失去空氣壓力時(shí)彈簧力促使閥瓣上升，閥門開(kāi)啟；通入壓縮空氣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的空氣壓力克服彈簧壓力使閥瓣下降，從而關(guān)閉閥門。這類氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥也叫“失氣開(kāi)"式。
2.2 反作用式
當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)失去空氣壓力時(shí)，在彈簧力的作用下促使閥瓣下降，閥門關(guān)閉；通入壓縮空氣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的空氣壓力克服彈簧壓力使閥瓣上升，打開(kāi)閥門。這類氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥也叫“失氣關(guān)"式。
對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的作用方向取決于是氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥。當(dāng)控制器輸出信號(hào)增加時(shí)，氣開(kāi)閥的開(kāi)度增加，因而流過(guò)閥的流體流量也增加，故氣開(kāi)閥是“正"方向。反之，由于當(dāng)氣關(guān)閥接收的信號(hào)增加時(shí)，流過(guò)閥的流體流量反而減少，所以是“反"作用。
在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，閥有正裝和反裝兩種類型，當(dāng)閥芯向下移動(dòng)時(shí)，閥芯與閥座之間流通面積減小，稱為正裝；反之，稱為反裝。
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正、反兩種作用方式，而閥也有正裝和反裝兩種方式，因此，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)就有四種組合方式。
在生產(chǎn)過(guò)程中，調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)、氣關(guān)形式的選擇，主要是從工藝生產(chǎn)的安全來(lái)考慮。例蒸氣加熱器選用氣開(kāi)閥；鍋爐進(jìn)水的調(diào)節(jié)閥則選用氣關(guān)式。
3 按動(dòng)作方式分類
3.1 直行程式
該類別是指在閥體部分，閥籠對(duì)流量的調(diào)節(jié)是通過(guò)上下運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)獲得的，此種形式在東海氧化鋁廠現(xiàn)在應(yīng)用比較多。
3.2 角行程式
是指在閥體部分，閥瓣為球閥或蝶閥形式，對(duì)流量的調(diào)節(jié)是通過(guò)閥體的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，一般轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90°（-5°/+0°）。
4 按驅(qū)動(dòng)方式分類
按驅(qū)動(dòng)方式可分為活塞式、隔膜式、兩面進(jìn)氣式（雙作用式）。
5 按控制閥的結(jié)構(gòu)分類
按控制閥的結(jié)構(gòu)可分為籠式閥門、單座式、雙座閥、球閥、碟閥、三通閥、角閥等。
6 按氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類
按氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)、活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)、長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)、滾動(dòng)膜片執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選用
選擇氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥項(xiàng)目有：結(jié)構(gòu)型式、公稱通經(jīng)、壓力－溫度等級(jí)、管道連接、上閥蓋型式、流量特性、材料及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、定位器等。深入研究各個(gè)項(xiàng)目和它們之間的相互關(guān)系，是極其重要的。選擇調(diào)節(jié)閥必須知道控制系統(tǒng)的各種工藝參數(shù)以及調(diào)節(jié)儀表、管道連接等基本條件，才能正確地選擇調(diào)節(jié)閥。下面為一般選用調(diào)節(jié)閥的基本準(zhǔn)則。
1 工藝流體條件
流體腐蝕性的影響主要體現(xiàn)在閥體和閥芯材料的選擇上。由于不能排除某些材料只許在某種特殊的閥型中使用的限制條件，因此并不是每種閥型均可任意選擇材料。閥體材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、靜壓和材料的許用溫度。閥芯材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、材料的許用溫度以及材料耐沖蝕的性能（即考慮液體的阻塞流，閥壓差和流體的清凈程度）。阻塞與否在初選時(shí)尚不能確定，需計(jì)算后再進(jìn)行校核。同時(shí)滿足以上各項(xiàng)要求的材料方為合選。
調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有的zui低公稱壓力等級(jí)是選型的必要條件。它可根據(jù)流體溫度、閥入口zui大壓力，按照初選閥體材料在一定溫度條件下與許用壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)確定。
2 調(diào)節(jié)閥流通能力計(jì)算和尺寸選擇值
選擇調(diào)節(jié)閥尺寸大小的根本依據(jù)是閥的流通能力能否滿足工藝的要求。調(diào)節(jié)閥的額定流通能力和公稱通徑有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是有產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。由此，必須按照工藝條件和初選閥型計(jì)算出流通能力，從初選的閥型中定出合適的公稱通徑。
2.1 調(diào)節(jié)閥流通能力的計(jì)算（以液體加以說(shuō)明）
計(jì)算公式：CV值是用來(lái)表示調(diào)節(jié)閥的英制單位流量系數(shù)。其定義是，閥處于全開(kāi)狀態(tài)，兩端壓差為1磅（7kPa）的條件下，60℉（15.6℃）的清水，每分鐘通過(guò)閥的流量，以加侖/分（gpm）表示。
式中：公制Q＝zui大流量gpm（加侖/分）；
G＝比重（水＝1）；
P1＝進(jìn)口壓力Psia（zui大流量時(shí)）；
P2＝出口壓力Psia（zui大流量時(shí)）。
英制Q＝zui大流量m3/h
G＝比重（水＝1）；
P1＝進(jìn)口壓力，kgf/cm2（zui大流量時(shí)）；
P2＝出口壓力，kgf/cm2（zui大流量時(shí)）。
Kv值定義為在閥門全開(kāi)，閥兩端的壓差為1巴的條件下，溫度20℃的水一小時(shí)內(nèi)流經(jīng)閥的流量，以米/小時(shí)表示（CMPH）。
Kv=0.86Cv
2.2 公稱通徑的選擇
調(diào)節(jié)閥公稱通徑選擇，是由zui大Cv值、zui小Cv值、額定Cv值、可調(diào)范圍以及調(diào)節(jié)閥有足夠的調(diào)節(jié)余量，這幾個(gè)因素來(lái)決定的。
zui大Cv值和zui小Cv值是分別在zui大流量和zui小流量條件下計(jì)算出的兩個(gè)數(shù)值。
2.2.1 zui大Cv值
鑒于額定Cv值有+20%、-10%的調(diào)節(jié)誤差，建議等百分比閥在90%～95%開(kāi)度內(nèi)的值作為zui大Cv值，線性調(diào)節(jié)閥在80%～90%開(kāi)度內(nèi)的值作為zui大Cv值。
2.2.2 常用Cv值
常在低開(kāi)度下工作，閥芯易于磨損，再?gòu)目刂菩阅苌峡紤]，希望閥在50%～80%開(kāi)度范圍工作。
2.2.3 zui小Cv值
閥的zui小Cv值應(yīng)在固有的可調(diào)范圍之內(nèi)，實(shí)際上大多調(diào)節(jié)閥控制流體時(shí)，開(kāi)度變化、閥上壓差也相應(yīng)變化。開(kāi)度與流量之間的固有流量特性，變成了實(shí)際的流量特性，可調(diào)范圍也變小了。閥達(dá)到zui小Cv值時(shí)，希望閥在10%～20%開(kāi)度上工作，如果要使閥在zui小的開(kāi)度范圍內(nèi)工作，應(yīng)選擇可調(diào)范圍較大的調(diào)節(jié)閥，或者改用一臺(tái)大、一臺(tái)小的切換閥，用這兩臺(tái)閥分程控制流量。
2.3 調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍的驗(yàn)算
為了保證調(diào)節(jié)閥在工藝要求的zui大到zui小流量的整個(gè)范圍內(nèi)滿意地調(diào)節(jié)，就必須進(jìn)一步驗(yàn)算可調(diào)范圍R。以往有用規(guī)定zui小流量時(shí)的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度極限作為指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)的，但這種做法并不十分合適。應(yīng)采用以zui小流量計(jì)算所得的zui小Cv值作為校驗(yàn)指標(biāo)才為合理，如果zui小Cv值滿足條件Cvmin≥2Cv/R，說(shuō)明所選閥門滿足了可調(diào)范圍的要求，否則此閥應(yīng)慎用或采用分程控制。
3 調(diào)節(jié)閥流量特性選擇
調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與相對(duì)位移（閥門的相對(duì)開(kāi)度）間的關(guān)系，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：
Q/Qmax=f（l/L）
式中：Q/Qmax為相對(duì)流量，調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)流量Q與全開(kāi)Qmax之比；
l/L為相對(duì)位移，調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)閥芯未予以l與L之比。
一般來(lái)說(shuō)，改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的流通面積，便可以控制流量，實(shí)際上，由于多種因素的影響，如在節(jié)流面積變化的同時(shí)，還發(fā)生閥前、閥后的壓差變化，而壓差變化又將引起流量變化。為了便于分析，先假定閥前、閥后的壓差不變，然后再引申到真實(shí)情況進(jìn)行研究。前者稱為理想流量特性，后者稱為工作流量特性。
理想流量特性又稱為固有流量特性，它不同于閥的結(jié)構(gòu)特性。閥的結(jié)構(gòu)特性是指閥芯位移與流體通過(guò)的截面積之間的關(guān)系，不考慮壓差的影響，純粹由閥芯大小和幾何形狀所決定，因此就有快開(kāi)、直線、拋物線等百分比四種流量特性。
對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有影響的是工作特性。閥本身只具備固有特性（在閥兩端壓差不變的情況下，不可壓縮流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量與開(kāi)度之間的關(guān)系）。而工作特性是由閥的固有特性結(jié)合管路系統(tǒng)阻力情況得到的。因此，先按調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求確定所需的工作流量特性，然后再確定與其相應(yīng)的固有流量特性。
結(jié)束語(yǔ)
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇和合理應(yīng)用是關(guān)系到整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的好壞，直接影響到被調(diào)的參數(shù)是否滿足工藝要求，決定能否生產(chǎn)出合格的工藝產(chǎn)品。因此，合理選用不同的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在自動(dòng)控制系統(tǒng)和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中有著十分重要的作用。
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