化工企業(yè)氣動(dòng)調節閥選型要點(diǎn)研究
1、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，其終端控制元件的準確、快速調節是不可或缺的重要一環(huán)，控制結果必須保證工藝指標要求，衰減比、超調量不超出工藝允許范圍。對此，如何選擇適用的氣動(dòng)調節閥類(lèi)型，使之在工藝控制回路中安全可靠、經(jīng)濟適用，是儀控設計和管理人員普遍關(guān)心的問(wèn)題。氣動(dòng)調節閥的選擇一般從以下四個(gè)方面考慮：1)調節閥結構和類(lèi)型；2)流量特性；3)流量系數與閥的口徑；4)材料和輔助裝置。
2、氣動(dòng)調節閥的結構和類(lèi)型
氣動(dòng)調節閥由執行機構和閥門(mén)組成，執行機構接收輸入氣源信號，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，它接受執行機構的推桿推力，改變閥桿位移，改變閥門(mén)開(kāi)度，控制流量的變化。調節閥的產(chǎn)品類(lèi)型很多，結構多種多樣，選擇時(shí)應綜合考慮調節功能、泄漏等級、耐壓能力、切斷壓差、腐蝕性、沖蝕和汽蝕、性?xún)r(jià)比、維護保養方便程度。從經(jīng)驗而言，選擇順序應為：?jiǎn)?雙)座控制閥、籠式控制閥、偏心旋轉閥、蝶閥、角閥、球閥。
氣動(dòng)調節閥有氣開(kāi)與氣關(guān)兩種類(lèi)型。確定調節閥開(kāi)關(guān)方式的原則是：當信號壓力中斷時(shí)，應保證工藝設備和生產(chǎn)的安全。如果閥門(mén)在信號中斷后處于打開(kāi)位置，流體不中斷最安全，則選用氣關(guān)閥;如果閥門(mén)在信號壓力中斷后處于關(guān)閉位置，流體不通過(guò)最安全，則選用氣開(kāi)閥。
3、氣動(dòng)調節閥的流量特性
介質(zhì)流過(guò)閥的相對流量Q與閥芯相對行程L之間的函數關(guān)系：
Q=f(L)
當調節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(xiàn)、等百分比、拋物線(xiàn)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(xiàn)、等百分比和快開(kāi)3種。拋物線(xiàn)特性介于直線(xiàn)與等百分比之間，一般用等百分比特性來(lái)代替�？扉_(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S=△Р/∑△Р。
∑△Р為系統總壓差，是閥、全部工藝設備和管路系統上的各壓差之和。
從以下3個(gè)方面內容對閥的工作流量特性進(jìn)行分析：
1)從控制系統的控制質(zhì)量方面分析
對于一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統，它是由控制對象、變送器、調節器和調節閥幾個(gè)基本環(huán)節組成的，系統的總放大系數K=K1K2K3K4K5
K1-K5分別表示變送器、調節器、執行器、執行機構、閥、控制對象的放大系數。在負荷變動(dòng)的情況下，要使控制系統能保持預定的控制指標，希望總放大系數在控制系統的整個(gè)操作范圍內保持不變。一般在一個(gè)確定的系統里，K1-K3的系數是固定不變的，只有對象的放大系數K隨負荷的變化而變，保證K4K5的乘積是個(gè)常數就保證了系統的總放大系數K是個(gè)穩定值。
2)工藝配管情況分析
調節閥總是與管道設備連在一起使用的，管道阻力會(huì )使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應根據對象的特性，選擇合適的工作 特性，再根據配管情況選擇相應閥的固有流量特性�？紤]工藝配管情況時(shí)，可參照表3-1來(lái)選擇閥的固有特性。
從表3-1看，當S=1-0.6時(shí)，所選固有流量特性和工作流量特性一致。當S<0.3時(shí)，特性曲線(xiàn)畸變嚴重不宜控制。
3)從負荷變化情況分析
直線(xiàn)特性調節閥在小開(kāi)度時(shí)流量相對變化量大，過(guò)于靈敏，容易引起振蕩，閥芯閥座易損壞，故在S值小、負荷變化幅度大的場(chǎng)合不宜采用。等百分比閥的放大系數隨閥門(mén)行程增大而增大，流量相對變化量恒定不變。
4、氣動(dòng)調節閥的口徑
調節閥口徑的確定是在計算閥流量系數CV的基礎上進(jìn)行的。流量系數是指在閥門(mén)全開(kāi)條件下，閥兩端壓差△Р為100Kpa，流體密度
p為1g/cm3時(shí)，通過(guò)閥的流體體積流量為Q(m3/h)，其節流公式為：
Q=C (4-1)
C是一個(gè)比例系數，它與流量系數的關(guān)系是m倍，即C=mC。當流量特性為直線(xiàn)型時(shí)m=1.63，當流量特性為等百分比型時(shí)m=1.97。
式(4-1)是當測量介質(zhì)為液體時(shí)的計算方法，當測量介質(zhì)為氣體時(shí)應考慮溫度和壓力對介質(zhì)體積的影響，其C值的計算分兩種情況：
當閥前后壓差△Р小于0.5倍的閥前壓力Р1，即△Р<0.5P1時(shí)
(4-2) 式(4-2)中P2為閥后壓力。
a)Р≥0.5P1時(shí)
(4-3) 另外，當介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽時(shí)，計算C值要考慮蒸汽的過(guò)熱度。
確定完Cv值以后，要對調節閥的開(kāi)度進(jìn)行驗算，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)度應在1.5%-85%之間.最后根據C值確定調節閥口徑。
5、氣動(dòng)調節閥的材料和輔助裝置
調節閥的閥體選用鑄鐵材質(zhì)，耐壓等級，使用溫度范圍、耐腐蝕等方面應不低于對工藝管道的要求，但在介質(zhì)為易燃易爆的流體時(shí)應作特殊考慮。閥芯、閥座材質(zhì)的選用應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閥內件的沖擊。一般對于非腐蝕性流體，常選用不銹鋼;對于腐蝕性較強的流體，可選用堆焊硬質(zhì)合金或噴涂材質(zhì)。另外當操作介質(zhì)高于+200℃時(shí)，要選擇帶散熱片的上閥蓋。調節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)定位器是調節閥的一個(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;調節閥口徑較大的場(chǎng)合;實(shí)現分程控制;改善調節閥的流量特性。
電磁閥的作用是快速地切斷和接通氣源，使閥處于完全通、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)監測到閥位的信號才選用的。保位閥的選擇是根據工藝狀況，當氣源切斷時(shí)，閥位要求保持在一定的位置上，但這種情況不多見(jiàn)。
6、結束語(yǔ)
況時(shí)，可參照表3-1來(lái)選擇閥的固有特性調節閥是自動(dòng)控制系統中一個(gè)重要的環(huán)節，若選擇計算不準確，使用維護不得當，將直接影響控制系統的控制質(zhì)量，甚至造成嚴重的生產(chǎn)事故，為此，對調節閥的正確選用，安裝和維修等各項工作都必須高度重視。調節閥的選型和應用是一個(gè)專(zhuān)業(yè)性強、涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣的系統工作，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，而且要結合實(shí)際使用經(jīng)驗來(lái)綜合分析判斷，做到理論和實(shí)踐科學(xué)地結合起來(lái)。
