控制回路中气动调节阀的选用方法

zgjxcad

　　1引言



　　哈尔滨气化厂是一个利用煤加压气化工艺生产煤气的化工企业，自动化水平较高，在过程控制中，执行器的控制品质与生产工况的稳定有着密切的联系，所以对执行器的选择显得格外重要，对于安全防爆要求比较高的化工企业，绝大多数执行器采用的是气动调节阀。



　　气动调节阀的选择一般要从以下几个方面进行考虑：



　　1)根据工艺条件，选择合适的调节阀结构和类型。



　　2)根据工艺对象，选择合适的流量特性。



　　3)根据工艺参数，计算流量系数，选择阀的口径。



　　4)根据工艺要求，选择材料和辅助装置。



　　下面针对以上4点加以论述。



　　2调节阀的结构和类型



　　气动调节阀是由气动执行机构和阀两部分组成的，气动执行机构是接收输入的气源信号，产生相应的推力，使推杆发生位移，推动阀门动作；而阀是指与管路联接的阀体组件部分，它接受执行机构的推杆推力，改变阀杆位移，从而改变阀门开度，最终控制流体流量的变化。



　　气动调节阀按其行程可分为直行程和角行程两种，按其结构类型分直通单座阀、直通双座阀、高压阀、角形阀、套筒阀、隔膜阀、蝶阀、偏心旋转阀等。其中直通阀比较常见，单座阀泄漏量较小，但阀前后压差不能太大，而双座阀正好与之相反。高压阀适合于高静压和高压差的介质测量，但在高压差情况下，流体对材料冲刷和气蚀严重，一般要考虑阀芯和阀座的材质，以提高其使用寿命。在高压差、高黏度、含悬浮物和颗粒状物质流体的控制中可选用角形阀。隔膜阀更适用于强酸、强碱等强腐蚀性介质的控制。蝶阀适用于大流量、低压差的气体介质。套筒阀采用平衡型阀芯结构，具有低噪声的特点，是应用较为广泛的阀之一。



　　气动调节阀有气开与气关两种类型。确定调节阀开关方式的原则是：当信号压力中断时，应保证工艺设备和生产的安全。如果阀门在信号中断后处于打开位置，流体不中断最安全，则选用气关阀；如果阀门在信号压力中断后处于关闭位置，流体不通过最安全，则选用气开阀。如加热炉的燃料气或燃料油管路上的调节阀，应选用气开阀，当信号中断后，阀自动关闭，燃料被切断，以免炉温过高而发生事故；锅炉进水管路上的调节阀，应选用气关阀，当信号中断后，阀自动打开，仍然向锅炉内送水，可以避免锅炉烧干。



　　3调节阀的流量特性



　　调节阀的流量特性是指介质流过阀的相对流量Q与阀芯相对行程己(阀门的相对开度)之间的函数关系：



　　Q=f(L)



　　当调节阀两端压差△P保持不变时，阀的流量特性称为固有流量特性。固有流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种类型，如图3—1所示：



　　在生产中阀的固有流量特性有直线、等百分比和快开3种。抛物线特性介于直线和等百之间，一般用等百特性来代替。快开特性主要用于二位式控制。



　　在一般情况下，阀两端压差不可能永远保持不变，这时阀的固有流量特性就会发生畸变，阀在实际工作条件下的特性称之为工作流量特性。这时在确定流量特性时要引入一个称为阀阻比的系数S。



　　S=△P/∑△P



　　∑△P为系统总压差，是阀、全部工艺设备和管路系统上的各压差之和。



　　从以下3个方面内容对阀的工作流量特性进行分析：



　　1)从控制系统的控制质量方面分析



　　对于一个简单的控制系统，它是由控制对象、变送器、调节器和调节阀几个基本环节组成的，系统的总放大系数K=K1K2K3K4K5



　　K1~K5分别表示变送器、调节器、执行机构、阀、控制对象的放大系数。在负荷变动的情况下，要使控制系统能保持预定的控制指标，希望总放大系数在控制系统的整个操作范围内保持不变。一般来说，在一个确定的系统里，K1~K3的系数是固定不变的，只有对象的放大系数X5随负荷的变化而变化，为此选择适当的流量特性来丰I、偿对象特性的变化，保证K4K5的乘积是个常数就保证了系统的总放大系数K是个稳定值。



　　2)从工艺配管情况分析



　　调节阀总是与管道、设备连在一起使用的，管道阻力的存在必然会使阀的工作特性与固有特性不同。所以，应根据对象的特性，选择合适的工作特性，再根据配管情况选择相应阀的固有流量特性。考虑工艺配管情况时，可参照表3—1来选择阀的固有特性。衬氟蝶阀



　　表3—1配管状况表



　　配管状况S=1~0.6 S=0.6~0.3 S＜0.3阀的工作特性直线等百分比直线等百分比不宜控制阀的固有特性直线等百分比等百分比等百分比不宜控制




　　从表3—1上看，当S=1~0.6时，所选固有流量特性和工作流量特性一致。当S