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      值得一看——滬禹閥門解析調節閥選型方法總結

      點擊次數:1584次 發布時間:2019-8-23 16:49:30

      上海滬禹專業生產調節閥,品質更上乘的調節閥,型號更齊全的調節閥.價格更公道的調節閥,調節閥就選滬禹調節閥!

      自動控制系統是通過執行器對被控對象進行作用的。調節閥是生產過程自動化控制系統中最常見的一種執行器。調節閥直接與流體接觸控制流體的壓力或流量。正確選取調節閥的結構型式、流量特性、流通能力;正確選取執行機構的輸出力矩或推力與行程對于自動控制系統的穩定性起著十分重要的作用。如果計算錯誤,選擇不當,將直接影響控制系統的性能,使得自動控制系統產生震蕩甚至不能正常運行。因此,在自動控制系統的設計過程中,調節閥的設計選型計算是必須認真考慮的重要環節。

      1調節閥結構形式的選擇

      常用的調節閥結構形式有直通單座閥、直通雙座閥、套筒閥、偏心旋轉閥、蝶閥、全功能超輕型調節閥、球閥,應當根據不同的使用情況,結合不同結構形式閥門各自的特點,從調節性能、適用溫度、適用口徑、耐壓、適用介質條件、切斷差壓、泄流量、壓力損失、重量、外觀、成本等方面對調節閥的結構形式進行選擇。

      對調節閥進行結構的選擇時,要根據相應的管路及介質條件,按照如下優選順序進行選擇

      ①全功能超輕型調節閥→②蝶閥→③套筒閥→④單座閥→⑤雙座閥→⑥偏心旋轉閥→⑦球閥,只有當前一優選級別的閥門再某一方面不合適時,才考慮選擇下一級類型的閥門。

      注:關于調節閥的調節特性的評定

      調節閥的流量調節性能一般通過流量特性、可調比、小開度工作性能、Kv值和動作速度進行綜合評價。

      調節性能以其流量特性曲線進行衡定,一般認為等百分比特性為最優,其調節穩定,調節性能好,最利于流量壓力調節。而拋物線特性又比線性特性的調節性能好,快開特性為最不利于流量調節的流量特性。因此在選用調節閥時,一般希望調節閥流量特性曲線為等百分比型。

      可調比反映了調節閥的可調節流量范圍,調節閥的可調比就是調節閥所能控制的最大流量與最小流量之比??烧{比也稱可調范圍,以R來表示,即R=Qmax/Qmin,Qmax為調節閥的最大可控流量,Qmin為調節閥的最小可控流量。一般認為R的值越大,則調節閥的可調節范圍越。

      此外,對調節閥的調節性能進行評價時,還應當對其小流量下的調節能力、流通能力、調節速度進行考察

      2 調節閥執行機構的選擇

      2.1 調節閥執行機構的分類

      1、執行機構按所使用能源的不同,可分為氣動、電動和液動三類:

      氣動類執行機構具有價格低、結構簡單、性能穩定、維護方便和本質安全性等特點,因此在需要考慮防爆處理的場合應用應用十分廣泛。

      電動類執行機構可直接連接電動儀表或計算機,不需要電氣轉換環節,但價格昂貴、結構復雜,應用時需考慮防爆等問題,一般在無可燃氣體,不需要考慮防爆處理的場合下使用。

      液動類執行機構具有推力(或推力矩)大的優點,但裝置的體積大,流路復雜,通常采用電液組合的方式應用于要求大推力(力矩)的應用場合。

      2、按執行機構輸出位移的類型,執行機構分為直行程執行機構、角行程執行機構和多轉式執行機構直行程執行機構輸出直線位移。角行程執行機構輸出角位移,角位移小于360°例如,轉動角度為90°或60°蝶閥的執行機構。多轉式執行機構與角行程執行機構類似,但轉動的角位移可以達多圈。

      3、按執行機構輸入信號的類型,執行機構分為模擬式執行機構和數字式執行機構。模擬式執行機構接收模擬信號,例如4~20mA的標準電流信號等。數字式執行機構接收數字信號,通常是一串二進制信號,用于開閉相應的數字閥。

      2.2調節閥執行機構的選擇方法

      2.2.1 執行機構選擇的主要考慮因素 執行機構選擇的主要考慮因素是:①可靠性;②經濟性;③動作平穩、足夠的輸出力;④重量外觀;⑤結構簡單、維護方便。2.2.2電動執行機構與氣動執行機構的選擇比較 1)可靠性方面 氣動執行機構簡單可靠,在可靠性上,氣動執行機構略優于電動執行機構。而電動執行機構可直接連接電動儀表或計算機,不需要電氣轉換環節,可通過4-20mA模擬信號或數字信號進行開度的調節。

      2)驅動源 氣動執行機構需另設置氣源站,而電動調節閥的驅動源隨地可取。

      3)價格方面 氣動執行機構必須附加調節閥定位器,再加上氣源,其費用與電動調節閥大致相當

      4)推力和剛度 在推力上,氣動執行機構和電動執行機構大致相當

      5)防火防爆 氣動執行機構在防火和防爆方面要優于電動執行機構,因此在存在可燃性危險氣體的場合,一般要首先考慮選用氣動執行機構。

      2.2.3調節閥執行機構的確定

      裝置實驗管路環境無可燃性危險氣體,而且希望采用工控機輸出4-20mA電流的方式對調節閥的開度值進行控制,因此選擇電動執行機構,要求閥門的開度能夠隨工控機輸出電流的增大而增大,隨輸出電流的減小而減小。

      此外調節閥的死區特性是影響調節閥調節性能的重要因素。死區特性指的就是當閥門的輸入信號發生正反方向的變化時,執行機構并未產生相應的動作,而當輸入信號繼續增大到一定值之后,執行機構才產生相應的動作,但此時執行器的動作往往過位而導致過量偏差。調節閥死區特性的計算可表示為

      為提高實驗管路的流量壓力調節能力,要求閥門組件的總的死區應該等于或小于1%(對于4-20mA電流控制的閥門,要求其電動執行器能夠對0.16mA的電流值該變量做出反應動作),理想地,應該低到0.25%(對于4-20mA電流控制的閥門,要求其電動執行器能夠對0.04mA的電流值該變量做出反應動作)

      3 調節閥流量特性的選擇

      調節閥的流量特性是指被調介質流過調節閥的相對流量與調節閥相對開度之間的函數關系,其數學表達式為

      調節閥流量特性分固有特性和工作特性兩種。固有特性又稱調節閥的結構特性,是由生產廠制造時決定的,其特性曲線的測定是在閥門前后差壓保持不變的條件下測定的。但調節閥在工作管路中使用時,由于管路系統阻力分配情況隨流量變化,調節閥的前后差壓也發生變化,這樣就使調節閥的流量特性曲線相對于其固有特性曲線發生了畸變,此時的流量特性即為調節閥的工作流量特性。調節閥常見的流量特性曲線有快開、等百分比、直線三種形式。

      3.1 調節閥固有流量特性曲線及其特點

      3.2 調節閥工作流量特性曲線

      在實際的工藝裝置中,調節閥安裝在工藝管道系統中,由于除調節閥以外的管道、裝置、設備等存在阻力損失,而且該阻力損失隨通過管道的流量呈平方變化關系,當系統兩端的差壓一定時,流量值越大,則除調節閥之外的阻力損失也就越大,調節閥上的差壓值就會隨流量的增加而減小,這個差壓的變化也會引起通過調節閥的流量值相對于差壓不變的情況相應開度下的流量值有所減小,造成調節閥的流量特性曲線發生下移。因此調節閥實際工作中的流量特性曲線會相對于其理想特性曲線產生一定的畸變。

      調節閥工作特性的畸變程度,可以通過閥阻比S值進行衡量,其中S值的定義式為

      式中

      為調節閥調至最大開度,管路中流量達到最大之時,調節閥前后的差壓值。

      為調節閥調至最大開度時,管路系統的總壓降。在一個由調節閥及其它阻力部件所構成的管路系統中,閥阻比S的值越大,則說明調節閥的壓降占整個系統比重越大,調節閥控流能力越大反之S值越小,則說明調節閥的壓降占整個系統的比重越小,調節閥的控制能力越差,將產生兩個不利的后果:

      一是調節閥的流量特性發生越來越大的畸變,使直線特性漸漸趨于快開特性,使等百分比特性漸漸趨于直線特性,這樣一來使小開度時放大系數增加、大開度時放大系數減小,造成小開度時控制不穩定和大開度時控制遲鈍。二是調節閥的可調節閥的可調范圍隨之減小,實際可調比R'隨S減小而減小。因此在實際使用中,通常要求S值不低于0.3~0.5。3.3 調節閥工作流量特性的經驗性選擇方法

      (1) 快開特性一般用于開關控制和兩位式調節(在閥門的兩個開度之間切換調節),在對流量進行連續調節的場合,一般不會選用快開特性。因此控制系統中調節閥流量特性的選擇其實就是等百分比特性和線性特性的選擇。

      (2) 在對流量、溫度、壓力(尤其是在閥前后壓力存在較大波動或閥后直管線短于3米的氣體壓力自動調節系統中)進行自動調節控制的場合,應當采用等百分比特性;

      當調節閥經常工作在小開度時,應當選用等百分比特性;

      對蒸汽壓力、流量進行調節時,宜采用等百分比特性調節閥。

      (3) 手動流量調節控制中,一般選用線性特性;

      液位自動調節控制系統一般選用線性特性;

      兩個調節閥并聯使用的情況下,適宜采用線性特性;

      在水泵最小流量保護時,適宜采用線性特性;

      壓縮機反喘振時,宜采用線性特性

      3.4 根據希望的工作流量特性及閥阻比選擇相應的理想流量特性調節閥

      首先對閥阻比進行估算,而后根據閥阻比的值選擇相應的理想流量特性的調節閥。

      (1) 當閥阻比介于0.6和1之間時,可以按照所希望的工作流量特性選擇理想流量特性閥門

      (2) 當閥阻比介于0.1和0.6之間時,一般均選用理想流量特性為等百分比的調節閥

      3.5 調節閥工作流量特性的確定

      裝置的自動調節控制對象為實驗管路內飽和蒸汽的流量值及其壓力值,因此選用等百分比特性調節閥。調節閥的放大系數隨閥門開度的增加而增加,在小開度時流量值較小,調節閥放大系數較小,單位開度變化所引起的流量變化量也小,調節平穩緩和;大開度時流量值較大,調節閥放大系數較大,單位開度變化所引起的流量變化量也大,調節靈敏有效。

      4 調節閥口徑的計算與選擇

      一般情況下,所選用調節閥的最佳口徑值并一定是安裝管道的口徑值,直接按照調節閥所在連接管道的口徑選取調節閥的口徑是不合理的。

      4.1 計算流量的確定

      4.2 計算壓差的決定

      進行調節閥口徑計算時要首先確定最大流量時(調節閥全開)閥前壓力與閥后壓力的差值,即計算差壓。合理確定計算差壓極大地影響調節閥的工作特性。調節閥的工作特性實際上取決于調節閥的壓降與管路系統總阻力損失的比值,S值越大,越接近理想特性,調節性能越好;S值越小,畸變越厲害,因而可調比減小,調節性能變壞。但從裝置的經濟性考慮時,S小,調節閥上壓降變小,系統壓降相應變小,這樣從節約能耗上考慮S值越小越好。因此在實際應用中,對于總體壓力損失較低的管路系統,可以選擇S=0.3~0.6或S=0.6~1;對于總體壓力損失較高的管路系統,一般取S=0.15~0.3;對高壓系統可小至S=0.05。壓降的選定方法,根據不同的已知條件,用于確定調節閥計算差壓的方法有以下兩種:

      (1)按管路系統的阻損比來確定△Pv 在確定調節閥的計算差壓時,可以根據閥阻比S的值確定計算差壓的值。由閥阻比的計算公式

      因此,當管路系統的各局部阻力件,即彎頭、管段、三通、手動閥門、節流裝置等在實驗管路最大流量時的總壓力損失計算出后及閥阻比S確定的情況下,可以由上述公式計算調節閥的計算差壓。

      (2)按定壓點的壓差選取閥的壓降 當實驗管路的入口壓力和出口壓力已知且在實驗使用過程中能夠基本維持恒定時,可以按照定壓點差壓來確定調節閥的計算差壓值。

      4.3 Kv值計算

      (2)當介質為一般氣體時,流量系數的計算方法

      (3)當介質為一般液體的Kv值計算方法

      4.4 初步決定調節閥口徑

      4.6 實際可調比驗算

      調節閥在實際運行中,受工作特性的影響,S值越小,最大流量相應減小。同時工作開度也不是從0至全開,而是在10%~90%左右的開度范圍內工作,使實際可調比進一步下降。一般希望調節閥的實際可調比能夠滿足裝置實驗流量調節的要求。調節閥實際可調比的驗算公式為

      4.7壓差校核

      4.8閥門口徑的確定 開度、可調比、差壓均驗算合格之后,即可確定調節閥的口徑值

      5 調節閥選型訂貨必須提供的性能參數

      (1)產品名稱(2)型號(型號中包括作用方式、溫度范圍);(3)公稱壓力;(4)公稱通徑;(5)流量系數;(6)流量特性;(7)泄漏率;(8)閥關閉時的壓差;(9)閥體材質;(10)芯座材質;(11)附件(附件型號、信號、規格、防爆否等)。

      6 調節閥執行機構的主要性能指標及測試

      調節閥執行機構的性能指標有:基本誤差、回差、死區、始終點偏差、額定行程偏差。

      6.1基本誤差

      調節閥實際上升、下降特性曲線(反應閥門輸入信號與實際開度之間關系的曲線)與規定的特性曲線之間的最大偏差。用額度行程的百分比表示。

      將規定的輸入信號平穩地按增大和減小方向輸入執行機構,測量各點所對應的行程值(閥門開度百分比),計算出“信號-行程”實際關系與理論關系之間的各點誤差。其最大值即為基本誤差。

      試驗點應至少包括信號范圍0、25%、50%、75%、100%這5個點。測量儀表基本誤差限應小于被試閥基本誤差限的1/4。

      6.2 回差

      信號由小變大和信號由大變小時在同一輸入信號值處,各自相應行程值間的最大差值。用額度行程的百分比表示。

      試驗程序與上面第(1)點所述相同。在同一輸入信號上所測得的正反行程的最大差值即為回差。

      6.3 死區特性的測試

      輸入信號正、反方向的變化不致引起閥桿行程有任何可覺察變化的有限區間。用輸入信號量程的百分比表示。

      死區特性指的就是當閥門的輸入信號發生正反方向的變化時,執行機構并未產生相應的動作,而當輸入信號繼續增大到一定值之后,執行機構才產生相應的動作,但此時執行器的動作往往過位而導致過量偏差。調節閥死區特性的計算可表示為

      a)緩慢增大或減小輸入信號,直到觀察到有明顯的行程變化,記下此時的輸入信號值。

      b)按照相反的方向緩慢改變輸入信號值,直到觀察到有明顯的行程變化。

      c)a、b兩項輸入信號的差值即為死區特性,死區特性應當在信號量程的25%、50%、75%處進行測量。

      6.4 額定行程偏差

      實際到達全開位置上的行程與規定全開位置行程之間的偏差,用額度行程的百分比表示。

      將額定輸入信號加入執行機構,使閥桿走完全程,實際行程與額定行程之差與額定行程之比即為額定行程偏差。實際行程必須大于額定行程。

      7 調節閥調試

      7.1 工作模式及參數設置

      (1)設置為4—20mA電流控制模式

      (2)輸入信號中斷時,閥門停止

      7.2 調節閥零位調整和滿位調整

      7.3 調節閥死區百分比的調整

      7.4 調節閥定位精度的調整

      上海滬禹泵閥設備有限公司,

      位于上海市金山工業區亭楓公路3976號,

      是一家致力于科研、生產、銷售、

      服務于一體的專業生產企業,


      公司主導產品有:

      蒸汽調節閥、溫度調節閥、壓力調節閥、

      流量調節閥、電子式調節閥、氣動調節閥、

      電動調節閥、手動調節閥、自力式調節閥、

      單座調節閥、套筒調節閥、三通調節閥、

      氣動法蘭球閥、電動不銹鋼球閥、氣動硬密封蝶閥、

      電動軟密封蝶閥、氣動閥門、電動閥門、

      電磁閥、過濾器、截止閥、閘閥

      等十三個系列300多個品種,


      產品廣泛應用于石油、化工、制藥、輕工、

      食品、環保、造紙等行業,

      優質的質量贏得了客戶的一致好評和信賴。

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