化工生產(chǎn)自控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型原則

 在化工生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)工藝過(guò)程的控制是否平穩(wěn)，超調(diào)量、衰減比、擾動(dòng)是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，除了工藝設(shè)計(jì)合理、設(shè)備*外，重要的一點(diǎn)就是調(diào)節(jié)閥能否按照主體控制意識(shí)準(zhǔn)確動(dòng)作，從而精確地改變物料或能量。如果調(diào)節(jié)閥的流量特性差、滲漏大、動(dòng)作不可靠，就會(huì)使自動(dòng)控制過(guò)程的質(zhì)量變差，甚至失去調(diào)節(jié)作用，從而增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，給生產(chǎn)帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，調(diào)節(jié)閥的選擇顯得非常重要。氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥因具有調(diào)節(jié)性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、維護(hù)方便、防火防爆及價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于化工生產(chǎn)過(guò)程控制中。那么如何選擇合適的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥呢?這要從以下幾方面進(jìn)行。

　　1化工生產(chǎn)自控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型原則類型的選擇

　　化工生產(chǎn)過(guò)程中，被調(diào)節(jié)的介質(zhì)特性千差萬(wàn)別，有的高壓，有的高粘度，有的有腐蝕性，而且流體的流動(dòng)狀態(tài)也各不相同，有的流量很小，有的流量很大。因此，必須選擇合適類型的調(diào)節(jié)閥去滿足不同的要求。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,控制系統(tǒng)有各種不同類型,其中的控制器多數(shù)采用調(diào)節(jié)閥,因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)的控制要通過(guò)調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn).所以如何選用調(diào)節(jié)閥對(duì)于控制系統(tǒng)的控制是十分重要的,本文主要闡述調(diào)節(jié)閥在工業(yè)生產(chǎn)中的選用應(yīng)注意的問(wèn)題.

　　1.1化工生產(chǎn)自控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型原則結(jié)構(gòu)形式的選擇

　　在選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，主要是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)被控工藝介質(zhì)的特點(diǎn)、工藝生產(chǎn)條件和控制要求等，結(jié)合調(diào)節(jié)閥本身的流量特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)選擇。如用于大口徑、大流量、低壓差或濃濁漿狀及懸浮顆粒物的介質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，可選用氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)蝶閥；當(dāng)要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、含懸浮物和顆粒狀介質(zhì)的調(diào)節(jié)時(shí)，可選用流路簡(jiǎn)單、阻力小、易于沖洗的氣動(dòng)薄膜角型調(diào)節(jié)閥；當(dāng)調(diào)節(jié)脫鹽水介質(zhì)時(shí)，由于脫鹽水介質(zhì)中含有低濃度的酸或堿，它們對(duì)襯橡膠的蝶閥、隔膜閥有較大的腐蝕性，因此可選用水處理專用球閥，以延長(zhǎng)使用壽命；當(dāng)要求閥在小開度時(shí)工作，就不應(yīng)選用雙座閥，因雙座閥有兩個(gè)閥芯，其下閥芯處于流閉狀態(tài)，穩(wěn)定性差，易引起閥的振蕩。

　　此外，選用調(diào)節(jié)閥時(shí)，還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥的閥芯型式。閥芯是調(diào)節(jié)閥最關(guān)鍵的零件，有直行程閥芯和角行程閥芯兩大類。直行程調(diào)節(jié)閥閥芯是垂直節(jié)流的，而介質(zhì)是水平流進(jìn)流出的，閥腔內(nèi)流道必然轉(zhuǎn)彎倒拐，使閥的流路形狀如倒"S"型，因而存在許多死區(qū)，為介質(zhì)的沉淀提供了空間，易造成堵塞。角行程調(diào)節(jié)閥的閥芯是水平節(jié)流的，與介質(zhì)的進(jìn)出方向一致，因此易把不干凈介質(zhì)帶走，而且流路簡(jiǎn)單，介質(zhì)沉淀空間少，故其防堵性能好。

　　再次，還應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥上閥蓋的形式和所用的填料。當(dāng)介質(zhì)溫度為-20~200℃時(shí)，應(yīng)選用普通型閥蓋；當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，應(yīng)選用散熱型閥蓋；當(dāng)溫度低于-20℃時(shí)，應(yīng)選用長(zhǎng)頸型閥蓋；在、易揮發(fā)、易滲透等重要介質(zhì)的場(chǎng)合，應(yīng)選用波紋管密封型閥蓋。上閥蓋填料室中的填料有聚四氟乙烯或石墨填料，前者摩擦系數(shù)小，可減少回差，且密封性好；后者使用壽命長(zhǎng)，但密封性差。

　　1.2化工生產(chǎn)自控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型原則作用方式的選擇

　　調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇，主要從工藝生產(chǎn)上的安全要求出發(fā)，其原則是：當(dāng)儀表供氣系統(tǒng)發(fā)生故障中斷供氣或控制信號(hào)中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥處于打開或關(guān)閉的位置由其對(duì)生產(chǎn)造成危害性大小決定。如閥門處于打開位置時(shí)危險(xiǎn)性小，則應(yīng)選氣關(guān)閥。

　　2化工生產(chǎn)自控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型原則流量特性的選擇

　　調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)通過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開度間的關(guān)系。在閥前后壓差保持不變時(shí)，稱為理想流量特性。生產(chǎn)中常用的有直線型、等百分比型、拋物線型和快開型四種。實(shí)際生產(chǎn)中，由于管道系統(tǒng)除了調(diào)節(jié)閥外，還有其它的串、并聯(lián)管道。因此，調(diào)節(jié)閥前后壓差通常是變化的，這種情況下的流量特性稱為工作流量特性。

　　流量特性的選擇實(shí)質(zhì)是如何選擇直線和等百分比特性，因?yàn)閽佄锞€流量特性介于直線和等百分比之間，一般可用等百分比特性代替；而快開特性用于二位式調(diào)節(jié)及程序控制中。那么，如何選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性呢？

　　2.1從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)分析

　　原則是：適當(dāng)選擇調(diào)節(jié)閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來(lái)補(bǔ)償調(diào)節(jié)對(duì)象放大系數(shù)的變化，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的放大系數(shù)保持不變的控制效果。若調(diào)節(jié)對(duì)象的放大系數(shù)隨負(fù)荷增加而變小，則應(yīng)選用等百分比特性的調(diào)節(jié)閥；若調(diào)節(jié)對(duì)象的放大系數(shù)為線性，則應(yīng)選用直線流量特性。

　　2.2從工藝配管情況分析

　　由于系統(tǒng)配管的情況不同，配管阻力的存在會(huì)引起調(diào)節(jié)閥上壓降的變化，從而使流量特性變化。因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)選擇希望得到的工作特性，然后再考慮配管情況來(lái)選擇相應(yīng)的理想特性。流量特性與配管情況對(duì)照如下：（S：稱為閥阻比，指調(diào)節(jié)閥全開時(shí)閥前后壓差ΔPmin與系統(tǒng)總壓差ΔP之比。）

2.3從負(fù)荷變化情況分析

　　直線閥在小開度時(shí)流量變化大，調(diào)節(jié)過(guò)于靈敏，容易引起振蕩，因此在S小、負(fù)荷變化大的場(chǎng)合不宜使用；快開閥一般用于雙位調(diào)節(jié)和程序控制的場(chǎng)合；等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門的行程增加而增大，流量相對(duì)變化是恒定不變的，因此適用于負(fù)荷變化大、幅度大的場(chǎng)合。生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中，等百分比特性是應(yīng)用*泛的一種。

　　3化工生產(chǎn)自控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型原則口徑的選擇

　　當(dāng)選定了調(diào)節(jié)閥的類型和流量特性之后，就可進(jìn)一步確定它的尺寸。流通能力是確定調(diào)節(jié)閥口徑的主要依據(jù)。所謂流通能力C，是指在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100Kpa、水的密度為1000Kg/m3的條件下，每小時(shí)通過(guò)閥門的水的立方米數(shù)。調(diào)節(jié)閥口徑選擇按以下步驟進(jìn)行。

　　3.1確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流通能力Cmax、Cmin

　　先根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷、介質(zhì)狀態(tài)，確定調(diào)節(jié)閥的最大、最小流量；其次根據(jù)工藝管路、設(shè)備等組成的系統(tǒng)總壓降大小的變化情況來(lái)確定調(diào)節(jié)閥上的最大最小壓差。然后，選擇合適的計(jì)算公式計(jì)算出Cmax、Cmin

　  3.2根據(jù)計(jì)算得到的最大流通能力Cmax和已確定的調(diào)節(jié)閥類型，在調(diào)節(jié)閥選型樣板該系列調(diào)節(jié)閥額定流通能力Cmax中，選取大于并接近于此Cmax的C值，作為選定的C值，并確定對(duì)應(yīng)的公稱直徑和閥門直徑。

　　3.3驗(yàn)算調(diào)節(jié)閥開度

　　（1）根據(jù)所選擇的C值和流量特性，驗(yàn)算閥的開度。一般閥的開度為應(yīng)全行程的90%~10%，即驗(yàn)算：

    （2）一般情況下，等百分比閥最大流量時(shí)對(duì)應(yīng)開度宜為90%，直線閥宜為70%，拋物線閥宜為80%。

　　3.4化工生產(chǎn)自控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型原則驗(yàn)算可調(diào)比

　　可調(diào)比R是指調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量之比，即R=Qmax/Qmin。因在選用調(diào)節(jié)閥口徑時(shí)已使閥的C值大于計(jì)算的Cmax值，故應(yīng)驗(yàn)算R是否小于所選閥的實(shí)際可調(diào)比，即：

在工業(yè)自動(dòng)化程度的發(fā)展下,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為一種良好的執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)得到了廣泛的使用,該種調(diào)節(jié)閥具有動(dòng)作可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),這對(duì)于保障系統(tǒng)安全運(yùn)行是非常重要的.在現(xiàn)階段科技水平的迅速發(fā)展之下,化工自動(dòng)控制對(duì)于調(diào)節(jié)閥也提出了更高的要求,在此我們就針對(duì)化工自動(dòng)控制過(guò)程中氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇與應(yīng)用進(jìn)行一下深入的分析.

    值得注意的是：調(diào)節(jié)閥的選型比計(jì)算重要得多，復(fù)雜得多。因?yàn)橛?jì)算只是一個(gè)簡(jiǎn)單的公式計(jì)算，它的本身不在于公式的精確度，而在于所給定的工藝參數(shù)是否準(zhǔn)確。選型涉及到的內(nèi)容較多，稍不慎，便會(huì)導(dǎo)致選型不當(dāng)，不僅造成人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，而且使用效果還不理想，帶來(lái)若干使用問(wèn)題，如可靠性、壽命、運(yùn)行質(zhì)量等。