氣動調節閥的選型方法
1)根據工(gong)藝(yi)條(tiao)件，選擇合(he)適的調節閥結構(gou)和類型。
2)根據(ju)工(gong)藝(yi)對象，選擇(ze)合適(shi)的流(liu)量特性(xing)。
3)根據工藝參數(shu)，計(ji)算(suan)流(liu)量系數(shu)，選擇閥(fa)的(de)口(kou)徑。
4)根(gen)據工藝要求，選擇材料(liao)和(he)輔助裝置(zhi)。
下面針對以(yi)上4點加以(yi)論(lun)述。
一、調節閥的結構(gou)和類型
氣動(dong)調(diao)節(jie)閥(fa)(fa)是由氣動(dong)執行機(ji)構(gou)和閥(fa)(fa)兩(liang)部(bu)分(fen)組成的(de)(de)(de)，氣動(dong)執行機(ji)構(gou)是接收(shou)輸入的(de)(de)(de)氣源信號，產生相應的(de)(de)(de)推力，使推桿發生位移(yi)，推動(dong)閥(fa)(fa)門動(dong)作；而閥(fa)(fa)是指與(yu)管路聯接的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)體組件(jian)部(bu)分(fen)，它(ta)接受執行機(ji)構(gou)的(de)(de)(de)推桿推力，改(gai)變(bian)閥(fa)(fa)桿位移(yi)，從(cong)而改(gai)變(bian)閥(fa)(fa)門開度，最終(zhong)控制流體流量的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。
氣動調節(jie)閥(fa)(fa)(fa)(fa)按(an)其(qi)行(xing)程可(ke)分(fen)為直(zhi)行(xing)程和角行(xing)程兩種，按(an)其(qi)結構類型(xing)分(fen)直(zhi)通單(dan)座(zuo)(zuo)閥(fa)(fa)(fa)(fa)、直(zhi)通雙座(zuo)(zuo)閥(fa)(fa)(fa)(fa)、高(gao)(gao)壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)、角形(xing)閥(fa)(fa)(fa)(fa)、套筒閥(fa)(fa)(fa)(fa)、隔(ge)膜閥(fa)(fa)(fa)(fa)、蝶(die)(die)閥(fa)(fa)(fa)(fa)、偏(pian)心旋(xuan)轉閥(fa)(fa)(fa)(fa)等。其(qi)中直(zhi)通閥(fa)(fa)(fa)(fa)比較常見，單(dan)座(zuo)(zuo)閥(fa)(fa)(fa)(fa)泄漏量較小，但(dan)閥(fa)(fa)(fa)(fa)前后壓(ya)差(cha)(cha)不能太(tai)大，而雙座(zuo)(zuo)閥(fa)(fa)(fa)(fa)正好與之(zhi)相反(fan)。高(gao)(gao)壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)適合(he)于(yu)(yu)高(gao)(gao)靜壓(ya)和高(gao)(gao)壓(ya)差(cha)(cha)的(de)(de)(de)介質(zhi)(zhi)測量，但(dan)在高(gao)(gao)壓(ya)差(cha)(cha)情況下，流體(ti)(ti)對材料沖刷和氣蝕嚴重，一(yi)般要考(kao)慮閥(fa)(fa)(fa)(fa)芯和閥(fa)(fa)(fa)(fa)座(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)材質(zhi)(zhi)，以提高(gao)(gao)其(qi)使用(yong)壽命(ming)。在高(gao)(gao)壓(ya)差(cha)(cha)、高(gao)(gao)黏度、含懸(xuan)浮物(wu)和顆粒狀(zhuang)物(wu)質(zhi)(zhi)流體(ti)(ti)的(de)(de)(de)控制中可(ke)選用(yong)角形(xing)閥(fa)(fa)(fa)(fa)。隔(ge)膜閥(fa)(fa)(fa)(fa)更(geng)適用(yong)于(yu)(yu)強酸、強堿等強腐蝕性介質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)控制。蝶(die)(die)閥(fa)(fa)(fa)(fa)適用(yong)于(yu)(yu)大流量、低壓(ya)差(cha)(cha)的(de)(de)(de)氣體(ti)(ti)介質(zhi)(zhi)。套筒閥(fa)(fa)(fa)(fa)采(cai)用(yong)平衡(heng)型(xing)閥(fa)(fa)(fa)(fa)芯結構，具有(you)低噪聲的(de)(de)(de)特點，是應用(yong)較為廣(guang)泛的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)(fa)(fa)之(zhi)一(yi)。
氣動(dong)調(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)有(you)氣開(kai)(kai)與氣關(guan)(guan)兩種類型。確定調(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)開(kai)(kai)關(guan)(guan)方式的(de)原則(ze)(ze)是：當信號(hao)壓力(li)(li)中(zhong)斷(duan)(duan)時，應(ying)保(bao)證工(gong)藝設備和生產的(de)安全。如(ru)果(guo)閥(fa)門(men)在信號(hao)中(zhong)斷(duan)(duan)后(hou)(hou)處于打開(kai)(kai)位(wei)置，流(liu)體(ti)不(bu)中(zhong)斷(duan)(duan)最安全，則(ze)(ze)選用氣關(guan)(guan)閥(fa)；如(ru)果(guo)閥(fa)門(men)在信號(hao)壓力(li)(li)中(zhong)斷(duan)(duan)后(hou)(hou)處于關(guan)(guan)閉位(wei)置，流(liu)體(ti)不(bu)通過最安全，則(ze)(ze)選用氣開(kai)(kai)閥(fa)。如(ru)加(jia)熱爐的(de)燃料氣或燃料油管路上的(de)調(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)，應(ying)選用氣開(kai)(kai)閥(fa)，當信號(hao)中(zhong)斷(duan)(duan)后(hou)(hou)，閥(fa)自動(dong)關(guan)(guan)閉，燃料被(bei)切(qie)斷(duan)(duan)，以(yi)免爐溫過高而發(fa)生事故(gu)；鍋(guo)爐進(jin)水(shui)管路上的(de)調(diao)節(jie)(jie)(jie)閥(fa)，應(ying)選用氣關(guan)(guan)閥(fa)，當信號(hao)中(zhong)斷(duan)(duan)后(hou)(hou)，閥(fa)自動(dong)打開(kai)(kai)，仍然向鍋(guo)爐內送水(shui)，可以(yi)避免鍋(guo)爐燒干。
二(er)、調(diao)節(jie)閥(fa)的流量特性(xing)
調節(jie)閥(fa)(fa)(fa)的(de)流量特性是(shi)指介質流過閥(fa)(fa)(fa)的(de)相對(dui)流量Q與(yu)閥(fa)(fa)(fa)芯相對(dui)行程己(ji)(閥(fa)(fa)(fa)門的(de)相對(dui)開度)之間的(de)函數關(guan)系：
Q=f(L)
當調節閥兩端壓差(cha)△P保持不變時(shi)，閥的(de)流量特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)稱為固有(you)流量特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)。固有(you)流量特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)主(zhu)要(yao)有(you)直線、等(deng)百分(fen)比(對數)、拋物(wu)線和快(kuai)開(kai)(kai)等(deng)4種類型。在生產(chan)中(zhong)閥的(de)固有(you)流量特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)有(you)直線、等(deng)百分(fen)比和快(kuai)開(kai)(kai)3種。拋物(wu)線特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)介于直線和等(deng)百之間(jian)，一般用等(deng)百特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)來代替。快(kuai)開(kai)(kai)特(te)(te)(te)性(xing)(xing)(xing)主(zhu)要(yao)用于二位式(shi)控制(zhi)。
在(zai)(zai)一(yi)般情況下(xia)，閥兩端壓差不可能(neng)永(yong)遠保持(chi)不變，這(zhe)時閥的固有(you)流(liu)量特(te)性就會發生畸變，閥在(zai)(zai)實際工(gong)作條件下(xia)的特(te)性稱之為工(gong)作流(liu)量特(te)性。這(zhe)時在(zai)(zai)確定流(liu)量特(te)性時要引入一(yi)個稱為閥阻(zu)比的系數S。
S=△P/∑△P
∑△P為系統總壓差，是閥、全部工藝設備和管(guan)路(lu)系統上的各壓差之和。
從(cong)以下(xia)3個方面內容對(dui)閥的工作流(liu)量特性進行分析：
1)從控制系統的控制質量(liang)方面分析(xi)
對于一個(ge)簡單的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)，它是由控制(zhi)對象、變(bian)送(song)器(qi)、調(diao)節(jie)(jie)器(qi)和調(diao)節(jie)(jie)閥幾個(ge)基(ji)本環節(jie)(jie)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)，系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)總(zong)放(fang)大(da)(da)(da)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)K=K1K2K3K4K5；K1~K5分(fen)別表示(shi)變(bian)送(song)器(qi)、調(diao)節(jie)(jie)器(qi)、執行機(ji)構、閥、控制(zhi)對象的(de)(de)(de)(de)放(fang)大(da)(da)(da)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)。在負荷變(bian)動的(de)(de)(de)(de)情況下，要使(shi)控制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)能保(bao)持預(yu)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)指(zhi)標，希望總(zong)放(fang)大(da)(da)(da)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)在控制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)整個(ge)操作范圍內保(bao)持不變(bian)。一般來說(shuo)，在一個(ge)確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)里，K1~K3的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)是固定(ding)(ding)不變(bian)的(de)(de)(de)(de)，只有對象的(de)(de)(de)(de)放(fang)大(da)(da)(da)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)X5隨負荷的(de)(de)(de)(de)變(bian)化而變(bian)化，為此選(xuan)擇適當的(de)(de)(de)(de)流量特性來豐I、償對象特性的(de)(de)(de)(de)變(bian)化，保(bao)證K4K5的(de)(de)(de)(de)乘積是個(ge)常數(shu)就保(bao)證了系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)總(zong)放(fang)大(da)(da)(da)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)K是個(ge)穩定(ding)(ding)值。
2)從工藝(yi)配管情況分析(xi)
調節閥總是與管道(dao)、設備連(lian)在一起使(shi)用的(de)，管道(dao)阻力的(de)存在必(bi)然會使(shi)閥的(de)工(gong)作(zuo)特(te)性(xing)與固有特(te)性(xing)不同(tong)。所以，應根(gen)據對象的(de)特(te)性(xing)，選擇合適的(de)工(gong)作(zuo)特(te)性(xing)，再根(gen)據配(pei)管情(qing)況選擇相(xiang)應閥的(de)固有流(liu)量(liang)特(te)性(xing)。考慮工(gong)藝配(pei)管情(qing)況時，可參照表3—1來(lai)選擇閥的(de)固有特(te)性(xing)。襯(chen)氟蝶閥
配管狀況(kuang)S=1~0.6S=0.6~0.3S＜0.3閥的(de)工作特性直(zhi)線(xian)等(deng)(deng)百(bai)分比(bi)直(zhi)線(xian)等(deng)(deng)百(bai)分比(bi)不(bu)宜控制(zhi)(zhi)閥的(de)固有(you)特性直(zhi)線(xian)等(deng)(deng)百(bai)分比(bi)等(deng)(deng)百(bai)分比(bi)等(deng)(deng)百(bai)分比(bi)不(bu)宜控制(zhi)(zhi)
當S=1~0.6時，所選固有(you)流量(liang)特性和工作流量(liang)特性一致。當S<0.3時，特性曲(qu)線畸變(bian)嚴重(zhong)不(bu)宜控制。
3)從負(fu)荷變(bian)化情況分析
直(zhi)線特(te)性調節閥(fa)(fa)在(zai)小(xiao)開度時流量相對(dui)變化(hua)量大(da)(da)，過于靈敏，容易(yi)引起(qi)振蕩，閥(fa)(fa)芯(xin)閥(fa)(fa)座易(yi)損壞，故在(zai)S值小(xiao)、負荷變化(hua)幅度大(da)(da)的場合不宜采用。等(deng)百分比閥(fa)(fa)的放(fang)大(da)(da)系數隨閥(fa)(fa)門行程增大(da)(da)而增大(da)(da)，流量相對(dui)變化(hua)量恒定不變。
三、調節閥的口徑
調節閥口(kou)徑的確定是(shi)在(zai)計算(suan)閥流量(liang)(liang)系數CV的基礎上進(jin)行的。流量(liang)(liang)系數的定義是(shi)指在(zai)閥門(men)全開條(tiao)件下，閥兩端壓差△P為(wei)(wei)100kPa，流體(ti)密度(du)ρ為(wei)(wei)1g／cm3時(shi)，通(tong)過閥的流體(ti)體(ti)積流量(liang)(liang)為(wei)(wei)Q(m3／h)，其節流公式為(wei)(wei)：
C是(shi)一個比例系(xi)(xi)數(shu)，它與流(liu)量(liang)系(xi)(xi)數(shu)的關系(xi)(xi)是(shi)m倍，即CV=mC。當流(liu)量(liang)特(te)性為直線型時m=1.63，當流(liu)量(liang)特(te)性為等百分比型時m=1.97。
當測量介(jie)質為(wei)液(ye)體(ti)(ti)時(shi)的(de)(de)計(ji)算(suan)方(fang)法，當測量介(jie)質為(wei)氣(qi)體(ti)(ti)時(shi)應考慮溫度和壓力對介(jie)質體(ti)(ti)積的(de)(de)影(ying)響，其C值的(de)(de)計(ji)算(suan)分兩種情況：
當閥前后壓(ya)差△P小于(yu)0.5倍的閥前壓(ya)力P1，即△P<0.5P1時
另外，當介質為過熱蒸汽(qi)時，計算C值要考慮蒸汽(qi)的過熱度。
確(que)定完CV值(zhi)以后(hou)，要對調節閥的(de)開度進行驗(yan)算(suan)，要求(qiu)最(zui)大(da)(da)流(liu)量時閥開度不大(da)(da)于(yu)(yu)90%，最(zui)小(xiao)流(liu)量時開度不小(xiao)于(yu)(yu)10%。在(zai)正(zheng)常工況下，閥門開度應在(zai)15%~85%之(zhi)間。最(zui)后(hou)根(gen)據CV值(zhi)確(que)定調節閥口徑。
四、調節閥(fa)的材(cai)料(liao)和輔助裝置
調節(jie)閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)一般(ban)選用(yong)鑄鐵材(cai)質(zhi)，其耐壓等(deng)級(ji)、使用(yong)溫度范圍、耐腐蝕(shi)(shi)等(deng)方(fang)面(mian)應不低于(yu)對工(gong)藝管(guan)道(dao)的(de)(de)要求(qiu)，但在(zai)介質(zhi)為易(yi)燃易(yi)爆的(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)時應作特殊考慮。閥(fa)(fa)(fa)芯、閥(fa)(fa)(fa)座材(cai)質(zhi)的(de)(de)選用(yong)應考慮到(dao)流(liu)(liu)體(ti)中是否有固體(ti)顆(ke)粒產生的(de)(de)磨(mo)損和氣(qi)蝕(shi)(shi)作用(yong)對閥(fa)(fa)(fa)內件的(de)(de)沖擊(ji)。一般(ban)對于(yu)非腐蝕(shi)(shi)性(xing)流(liu)(liu)體(ti)，常選用(yong)不銹(xiu)鋼；對于(yu)腐蝕(shi)(shi)性(xing)較強的(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)，可選用(yong)哈氏合(he)金；對于(yu)沖擊(ji)、振(zhen)動、磨(mo)損嚴(yan)重的(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)，可選用(yong)堆焊硬質(zhi)合(he)金或噴涂材(cai)質(zhi)。另(ling)外當(dang)操(cao)作介質(zhi)溫度高于(yu)+200℃時，要選擇帶散熱片的(de)(de)上閥(fa)(fa)(fa)蓋。
調節閥(fa)的輔(fu)助裝置主要有閥(fa)門定位器、電磁閥(fa)、回(hui)訊開關、過濾(lv)減壓器、保(bao)位閥(fa)等。
閥門定位(wei)器(qi)是調節閥的一個(ge)重(zhong)要(yao)附件，常(chang)見的有(you)氣(qi)動閥門定位(wei)器(qi)和電(dian)氣(qi)閥門定位(wei)器(qi)兩種(zhong)。它主要(yao)用于(yu)：
1)高壓差的場合；
2)高壓、高溫(wen)或(huo)低(di)溫(wen)介質的場合；
3)介質中(zhong)含(han)有固體(ti)(ti)懸(xuan)浮物或黏性流體(ti)(ti)的場合；
4)調節閥(fa)口徑較(jiao)大(da)的場合；
5)實現分程控制；
6)改善(shan)調節(jie)閥(fa)的流量特(te)性。
電磁閥(fa)的作用(yong)是快速地(di)切斷(duan)和(he)接通氣源，使閥(fa)處于完全通、斷(duan)的位(wei)置，多用(yong)于安全放空閥(fa)。回訊開關是需(xu)要在(zai)控制室實時監測到閥(fa)位(wei)的信號才(cai)選用(yong)的。保(bao)位(wei)閥(fa)的選擇是根據(ju)工藝狀況(kuang)，當氣源切斷(duan)時，閥(fa)位(wei)要求保(bao)持在(zai)一定的位(wei)置上(shang)，但這(zhe)種情況(kuang)不多見。
調(diao)(diao)節閥(fa)(fa)是(shi)(shi)自動控(kong)制(zhi)系統(tong)中一個重要(yao)的環節，若選擇計(ji)算不準確，使用(yong)維護不得(de)當，將直接(jie)影響控(kong)制(zhi)系統(tong)的控(kong)制(zhi)質(zhi)量，甚至造成嚴重的生產(chan)事故。為此(ci)，對(dui)調(diao)(diao)節閥(fa)(fa)的正確選用(yong)、安裝和維修等(deng)各項(xiang)工作(zuo)都必須高度重視。隨著工業自動化的發展(zhan)，對(dui)氣動調(diao)(diao)節閥(fa)(fa)的要(yao)求越來越高，這些要(yao)求包括：新(xin)結構、新(xin)材(cai)料(liao)、高性能(neng)、與計(ji)算機通(tong)訊(xun)以及優(you)越的動態性能(neng)等(deng)。因此(ci)，對(dui)新(xin)型(xing)調(diao)(diao)節閥(fa)(fa)的研究(jiu)和學習(xi)是(shi)(shi)一項(xiang)艱巨而重要(yao)的任務。
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