调节阀组成分类与应用    

 
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调节阀组成分类与应用

标签:自力式流量控制阀|自力式压差控制阀|自力式温度控制阀
 
调节阀组成与分类
    调节阀又称控制阀,是执行器主要类型,接受调节控制单元输出控制信号,借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。按其所配执行机构使用动力,调节阀可以分为气动、电动、液动三种,即以压缩空气为动力源气动调节阀,以电为动力源电动调节阀,以液体介质(如油等)压力为动力电液动调节阀,另外,按其功能和特性分,还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节阀产品类型很多,结构也多种多样,不断更新和变化。一般来说阀是通用,既可以与气动执行机构匹配,也可以与电动执行机构或其他执行机构匹配。

    2 调节阀类型选择
    2.1 调节阀阀体类型选择阀体选择是调节阀选择中最重要环节。

    调节阀阀体种类很多,常用有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等10种。选择阀门之前,要对控制过程介质、工艺条件和参数进行细心分析,收集足够数据,了解系统对调节阀要求,所收集数据来确定所要使用阀门类型。具体选择时,可从以下几方面考虑: 

    (1)阀芯形状结构主要所选择流量特性和不平衡力等因素考虑。

    (2)耐磨损性当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒悬浮液时,阀芯、阀座接合面每一次关闭都会受到严重摩擦。阀门流路要光滑,阀内部材料要坚硬。

    (3)耐腐蚀介质具有腐蚀性,能满足调节功能情况下,尽量选择结构简单阀门。

    (4)介质温度、压力当介质温度、压力高且变化大时,应选用阀芯和阀座材料受温度、压力变化小阀门。

    (5) 防止闪蒸和空化闪蒸和空化只产生液体介质。实际生产过程中,闪蒸和空化影响流量系数计算,还会形成振动和噪声,使阀门使用寿命变短,选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。

    2.2 调节阀执行机构选择

    2.2.1 输出力考虑
    执行机构是何种类型,其输出力都是用于克服负荷有效力(主指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有关力作用)。使调节阀正常工作,配用执行机构要能产生足够输出力来克服各种阻力,保证高度密封和阀门开启。

    双作用气动、液动、电动执行机构,一般都没有复位弹簧。作用力大小与它运行方向无关,,选择执行机构关键弄清最大输出力和电机转动力矩。单作用气动执行机构,输出力与阀门开度有关,调节阀出现力也将影响运动特性,要求整个调节阀开度范围建立力平衡。

    2.2.2 执行机构类型确定
    对执行机构输出力确定后,工艺使用环境要求,选择相应执行机构。现场有防爆要求时,应选用气动执行机构,且接线盒为防爆型,不能选择电动执行机构。没有防爆要求,则气动、电动执行机构都可选用,但从节能方面考虑,应尽量选用电动执行机构。液动执行机构,其使用气动、电动执行机构广泛,但具有调节精度高、动作速度快和平稳特点,某些情况下,达到较好调节效果,必须选用液动执行机构,如发电厂透明机速度调节、炼油厂催化装置反应器温度调节控制等。

调节阀作用方式选择
    调节阀作用方式选用气动执行机构时才有,其作用方式执行机构正反作用和阀门正反作用组合形成。组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型),这四种组合形成调节阀作用方式有气开和气关两种。调节阀作用方式选择,主要从三方面考虑:a)工艺生产安全;b)介质特性;c)保证产品质量,经济损失最小。

    4 调节阀流,特性选择

    调节阀流量特性是指介质流过阀门相对流量与位移(阀门相对开度)间关系,理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种,特性曲线和阀芯形状如图1和图2所示。常用理想流量特性直线、等百分比(对数)、快开三种。抛物线流量特性介于直线和等百分比之间,一般可用等百分比特性来代替,而快开特性主要用于二位调节及程序控制中,调节阀特性选择实际上是直线和等百分比流量特性选择。

    调节阀流量特性选择可以理论计算,但所用方法和方程都很复杂。目前多采用经验准则,具体从下几方面考虑:
①从调节系统调节质量分析并选择;
②从工艺配管情况考虑;
③从负荷变化情况分析。

    选择好调节阀流量特性,就可以其流量特性确定阀门阀芯形状和结构,但像隔膜阀、蝶阀等,它们结构特点,不可能用改变阀芯曲面形状来达到所需要流量特性,这时,可改变所配阀门定位器反馈凸轮外形来实现。

    5 调节阀口径选择
    调节阀口径选择和确定主要依据阀流通能力即Cv。各种工程仪表设计和选型时,都要对调节阀进行Cv计算,并提供调节阀设计说明书。从调节阀Cv计算到阀口径确定,一般需经以下步骤: 

    1)计算流量确定。现有生产能力、设备负荷及介质状况,决定计算流量Qmax和Qmin。

    2)阀前后压差确定。已选择阀流量特性及系统特点选定S(阻力系数),再确定计算压差。

    3)计算Cv。所调节介质选择合适计算公式和图表,求Cmax和Cmin。

    4)选用Cv。Cmax,所选择产品标准系列中选取>Cmax且最接近一级C。

    5)调节阀开度验算。一般要求最大计算流量时开度≯90%,最小计算流量时开度≮10%。

    6)调节阀实际可调比验算。一般要求实际可调比≮10。

    7)阀座直径和公称直径确定。验证合适后,C确定。

    6 结束语
    调节阀选择是非常细致工作,要有扎实专业理论知识,还要有丰富实践经验。选择有利于调节控制回路PID参数整定,使被调参数到较好控制效果,也使调节阀使用寿命大大增长。调节阀选择要因制宜,并非一成不变,要实践过程中不断总结和创新,特别机电一体化技术、计算机和数字信息技术应用,调节阀结构功能变更好、更全面,为选择调节阀提供了极大方便。
 
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