氣動調(diào)節(jié)閥選型分析

氣動調(diào)節(jié)閥又叫控制閥，在工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的控制元件。一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調(diào)節(jié)閥的閥體,閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì),是提高調(diào)節(jié)品質(zhì)和延長閥的使用壽命的關(guān)鍵.本文首先分析調(diào)節(jié)閥的分類以及主要功能,其次介紹調(diào)節(jié)閥的選型,從選型的思路,選型的原則,選型的方法進(jìn)行介紹.

氣動調(diào)節(jié)閥的選型方法
 
1)根據(jù)工藝條件，選擇合適的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和類型。

2)根據(jù)工藝對象，選擇合適的流量特性。

3)根據(jù)工藝參數(shù)，計(jì)算流量系數(shù)，選擇閥的口徑。

4)根據(jù)工藝要求，選擇材料和輔助裝置。

下面針對以上4點(diǎn)加以論述。

一、氣動調(diào)節(jié)閥選型分析結(jié)構(gòu)和類型

氣動調(diào)節(jié)閥是由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩部分組成的，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是接收輸入的氣源信號，產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿發(fā)生位移，推動閥門動作；而閥是指與管路聯(lián)接的閥體組件部分，它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿推力，改變閥桿位移，從而改變閥門開度，控制流體流量的變化。氣動調(diào)節(jié)閥按其行程可分為直行程和角行程兩種，按其結(jié)構(gòu)類型分直通單座閥、直通雙座閥、高壓閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等。其中直通閥比較常見，單座閥泄漏量較小，但閥前后壓差不能太大，而雙座閥正好與之相反。高壓閥適合于高靜壓和高壓差的介質(zhì)測量，但在高壓差情況下，流體對材料沖刷和氣蝕嚴(yán)重，一般要考慮閥芯和閥座的材質(zhì)，以提高其使用壽命。在高壓差、高黏度、含懸浮物和顆粒狀物質(zhì)流體的控制中可選用角形閥。隔膜閥更適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制。蝶閥適用于大流量、低壓差的氣體介質(zhì)。套筒閥采用平衡型閥芯結(jié)構(gòu)，具有低噪聲的特點(diǎn)，是應(yīng)用較為廣泛的閥之一。

一、氣動調(diào)節(jié)閥選型分析關(guān)于閥體
1、常壓差的場合，選用的流體壓力不平衡型的頂部導(dǎo)向型單向調(diào)節(jié)閥，是一種體積小，結(jié)構(gòu)簡單但卻能適應(yīng)苛刻工況條件的單座調(diào)節(jié)閥。由于采用不平衡型閥芯，與精小型設(shè)計(jì)的多彈簧薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合后，外型大為縮小。由于沒有采用流體壓力平衡結(jié)構(gòu)，該系列調(diào)節(jié)閥特別適用于各種流體。

2、高壓及高壓差場合選用雙座調(diào)節(jié)閥，但是如果對閥座的泄漏量要求比較高時(shí)要選用套筒單座調(diào)節(jié)閥。

3、當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對調(diào)節(jié)閥的噪音大于85分貝時(shí)應(yīng)該選用降噪音調(diào)節(jié)閥。

4、對于壓力較低，流量范圍比較大的場合應(yīng)該選用可調(diào)節(jié)球閥。

5、對流體沖刷比較嚴(yán)重或者工作在閃針狀態(tài)下的閥門原則上采用縮進(jìn)，閥芯、閥座全部用司太萊合金堆焊。

6、對于在強(qiáng)酸強(qiáng)堿介質(zhì)下工作的調(diào)節(jié)閥要采取耐腐蝕措施，如選型上采用耐腐蝕不銹鋼或者法體采用全部內(nèi)襯聚四氟乙烯以達(dá)到防腐蝕的目的。所有閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都使用防風(fēng)沙噴涂，所有螺栓螺母采用抗腐蝕外層以適用新疆地區(qū)。

7、調(diào)節(jié)閥的閥體、閥內(nèi)件及密封件的材質(zhì)及耐壓等級應(yīng)符合其安裝處的工藝條件及現(xiàn)場的環(huán)境要求。調(diào)節(jié)閥上帶有就地機(jī)械指示裝置，可就地指示閥門的開度。

8、調(diào)節(jié)閥的配管接頭以及配套法蘭、螺母（120%）、螺母（120%）、墊片（200%）配套。配對法蘭材質(zhì)必須與工藝管道材質(zhì)*一致，便于現(xiàn)場施工過程中的焊接。

9、標(biāo)志和銘牌每臺閥都有不銹鋼銘牌，銘牌應(yīng)處于易于觀察的位置，銘牌應(yīng)包含以下內(nèi)容。

1）制造廠的名稱

2）閥門的位號、制造番號和型號

3）閥體的材質(zhì)、尺寸、壓力等級

調(diào)節(jié)閥選型要根據(jù)現(xiàn)場提供的介質(zhì)、流量、閥簽發(fā)后的壓力、溫度、粘度、工藝管徑等參數(shù)，經(jīng)過原生產(chǎn)廠家原裝軟件計(jì)算，并且*符合設(shè)計(jì)各項(xiàng)要求
氣動調(diào)節(jié)閥有氣開與氣關(guān)兩種類型。確定調(diào)節(jié)閥開關(guān)方式的原則是：當(dāng)信號壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證工藝設(shè)備和生產(chǎn)的安全。如果閥門在信號中斷后處于打開位置，流體不中斷則選用氣關(guān)閥；如果閥門在信號壓力中斷后處于關(guān)閉位置，流體不通過，則選用氣開閥。如加熱爐的燃料氣或燃料油管路上的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)選用氣開閥，當(dāng)信號中斷后，閥自動關(guān)閉，燃料被切斷，以免爐溫過高而發(fā)生事故；鍋爐進(jìn)水管路上的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)選用氣關(guān)閥，當(dāng)信號中斷后，閥自動打開，仍然向鍋爐內(nèi)送水，可以避免鍋爐燒干。

二、氣動調(diào)節(jié)閥選型分析的流量特性

調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥的相對流量Q與閥芯相對行程己(閥門的相對開度)之間的函數(shù)關(guān)系：當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差△P保持不變時(shí)，閥的流量特性稱為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比(對數(shù))、拋物線和快開等4種類型。在生產(chǎn)中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。拋物線特性介于直線和等百之間，一般用等百特性來代替?？扉_特性主要用于二位式控制。

在一般情況下，閥兩端壓差不可能永遠(yuǎn)保持不變，這時(shí)閥的固有流量特性就會發(fā)生畸變，閥在實(shí)際工作條件下的特性稱之為工作流量特性。這時(shí)在確定流量特性時(shí)要引入一個(gè)稱為閥阻比的系數(shù)S。對于一個(gè)簡單的控制系統(tǒng)，它是由控制對象、變送器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥幾個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的，系統(tǒng)的總放大系數(shù)K=K1K2K3K4K5；K1~K5分別表示變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥、控制對象的放大系數(shù)。在負(fù)荷變動的情況下，要使控制系統(tǒng)能保持預(yù)定的控制指標(biāo)，希望總放大系數(shù)在控制系統(tǒng)的整個(gè)操作范圍內(nèi)保持不變。一般來說，在一個(gè)確定的系統(tǒng)里，K1~K3的系數(shù)是固定不變的，只有對象的放大系數(shù)X5隨負(fù)荷的變化而變化，為此選擇適當(dāng)?shù)牧髁刻匦詠碡SI、償對象特性的變化，保證K4K5的乘積是個(gè)常數(shù)就保證了系統(tǒng)的總放大系數(shù)K是個(gè)穩(wěn)定值。

2)從工藝配管情況分析

調(diào)節(jié)閥總是與管道、設(shè)備連在一起使用的，管道阻力的存在必然會使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應(yīng)根據(jù)對象的特性，選擇合適的工作特性，再根據(jù)配管情況選擇相應(yīng)閥的固有流量特性?？紤]工藝配管情況時(shí)，可參照表3—1來選擇閥的固有特性。襯氟蝶閥

3)從負(fù)荷變化情況分析

直線特性調(diào)節(jié)閥在小開度時(shí)流量相對變化量大，過于靈敏，容易引起振蕩，閥芯閥座易損壞，故在S值小、負(fù)荷變化幅度大的場合不宜采用。等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門行程增大而增大，流量相對變化量恒定不變。

三、氣動調(diào)節(jié)閥選型分析的口徑

調(diào)節(jié)閥口徑的確定是在計(jì)算閥流量系數(shù)CV的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。流量系數(shù)的定義是指在閥門全開條件下確定完CV值以后，要對調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行驗(yàn)算，要求流量時(shí)閥開度不大于90%，流量時(shí)開度不小于10%。在正常工況下，閥門開度應(yīng)在15%~85%之間。根據(jù)CV值確定調(diào)節(jié)閥口徑。

氣動調(diào)節(jié)閥的選型注意事項(xiàng)
1、明確氣動調(diào)節(jié)閥在設(shè)備或裝置中的用途，確定氣動調(diào)節(jié)閥的工作條件：適用介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等等。

2、確定與氣動調(diào)節(jié)閥連接管道的公稱通徑和連接方式：法蘭、螺紋、焊接等。

3、確定氣動調(diào)節(jié)閥的型式：閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、節(jié)流閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥、等。

4、確定動作方式可分為：直行程和角行程兩種方式。

5、選擇氣動調(diào)節(jié)閥的種類：閉路氣動調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)氣動調(diào)節(jié)閥、安全氣動調(diào)節(jié)閥等。

6、確定氣動調(diào)節(jié)閥的參數(shù)：對于自動氣動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)不同需要先確定允許流阻、排放能力、背壓等，再確定管道的公稱通徑和閥座孔的直徑。

7、確定操作氣動調(diào)節(jié)閥的方式：手動、電動、電磁、氣動或液動、電氣聯(lián)動或電液聯(lián)動等。

8、根據(jù)管線輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度確定所選氣動調(diào)節(jié)閥的殼體和內(nèi)件的材料：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、不銹耐酸鋼、銅合金等。

9、確定下使用注意事項(xiàng)。

四、氣動調(diào)節(jié)閥選型分析的材料和輔助裝置

調(diào)節(jié)閥的閥體一般選用鑄鐵材質(zhì)，其耐壓等級、使用溫度范圍、耐腐蝕等方面應(yīng)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(yīng)作特殊考慮。閥芯、閥座材質(zhì)的選用應(yīng)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(nèi)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(qiáng)的流體，可選用哈氏合金；對于沖擊、振動、磨損嚴(yán)重的流體，可選用堆焊硬質(zhì)合金或噴涂材質(zhì)。另外當(dāng)操作介質(zhì)溫度高于+200℃時(shí)，要選擇帶散熱片的上閥蓋。

調(diào)節(jié)閥的輔助裝置主要有閥門定位器、電磁閥、回訊開關(guān)、過濾減壓器、保位閥等。

閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的一個(gè)重要附件，常見的有氣動閥門定位器和電氣閥門定位器兩種。它主要用于：

1)高壓差的場合；

2)高壓、高溫或低溫介質(zhì)的場合；

3)介質(zhì)中含有固體懸浮物或黏性流體的場合；

4)調(diào)節(jié)閥口徑較大的場合；

5)實(shí)現(xiàn)分程控制；

6)改善調(diào)節(jié)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*通、斷的位置，多用于安全放空閥?；赜嶉_關(guān)是需要在控制室實(shí)時(shí)監(jiān)測到閥位的信號才選用的。保位閥的選擇是根據(jù)工藝狀況，當(dāng)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。

氣動調(diào)節(jié)閥選型分析關(guān)于附件
1、電氣閥門定位器應(yīng)接收4～20mADC的模擬信號，電源電壓24VDC。基本誤差≤±0.1%；不靈敏區(qū)微調(diào)范圍：0.3~10%；耗氣量：《3NL/min（與供氣壓力無關(guān)）。

2、定位器是整個(gè)調(diào)節(jié)閥的靈魂和心臟，直接影響到調(diào)節(jié)閥的可靠性，原則上在調(diào)劑閥選型時(shí)定位器盡量選用進(jìn)口原裝。同時(shí)，對于不同的地區(qū)要分別選用普通型、高溫型和低溫型。

3、調(diào)節(jié)閥的電氣閥門定位器、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、空氣過濾減壓閥等作為調(diào)節(jié)閥的一個(gè)組成部分，由工裝配套，向業(yè)主統(tǒng)一供貨，并在調(diào)節(jié)閥發(fā)貨前由工廠進(jìn)行組裝并對全部功能進(jìn)行合格測試。

4、過濾減壓閥選用根據(jù)調(diào)節(jié)閥所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)的大小要滿足供氣量要求。根據(jù)工作環(huán)境分常溫型、高溫型和低溫型。

5、定位器的所有電氣部分都應(yīng)能滿足現(xiàn)場防護(hù)等級的要求。

氣動調(diào)節(jié)閥選型分析
調(diào)節(jié)閥是自動控制系統(tǒng)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，若選擇計(jì)算不準(zhǔn)確，使用維護(hù)不得當(dāng)，將直接影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。為此，對調(diào)節(jié)閥的正確選用、安裝和維修等各項(xiàng)工作都必須高度重視。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，對氣動調(diào)節(jié)閥的要求越來越高，這些要求包括：新結(jié)構(gòu)、新材料、高性能、與計(jì)算機(jī)通訊以及*的動態(tài)性能等。因此，對新型調(diào)節(jié)閥的研究和學(xué)習(xí)是一項(xiàng)艱巨而重要的任務(wù)。

氣動調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配，也可以與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配。那么我們?nèi)绾芜x擇從這些多種多樣的調(diào)節(jié)閥中選擇呢，調(diào)節(jié)閥的閥體類型選擇閥體的選擇是調(diào)節(jié)閥選擇中環(huán)節(jié)，所以在具體選擇時(shí)，可從以下幾方面考慮: