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如何選擇自動控制過程調節閥
日期：2024-12-22 14:11
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摘要：
本文主要闡述了調節閥的組成和分類，以及調節閥的類型、執行機構、作用方式、流量特性等選擇的原則和方活。
調節閥在過程控制中的作用是接受調節器或計算的控制信號，改變被調介質的流量，使被調參數維在所要求的范圍內，從而達到生產過程的自動化。如果把自動調節系統與人工調節過程相比較，檢測單元是人的眼睛，調節控制單元是人的大腦，那么執行單元——調節閥就是人的手和腳。要實現對工藝過程某一參數如溫度、壓力、流量、液位等的調節控制，都離不開調節閥。因此正確選擇調節閥在過程自動化中具有重要意義。
一、調節閥的組成與分類
調節閥又稱控制閥，是執行器的主要類型，通過接受調節控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。調節閥一般由執行機構和閥門組成。如果按其所配執行機構使用的動力，調節閥可以分為氣動、電動、液位三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調節閥，以電為動力源的電動調節閥，以液位介質（如油等）壓力為動力的液動調節閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現場總線型調節閥等。調節閥的產品類型很多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執行機構匹配，也可以與電動執行機構或其它執行機構匹配。
二、調節閥類型的選擇
1、調節閥的閥體類型選擇
閥體的選擇是調節閥選中*重要的環節。調節閥閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶開、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質、工藝條件和參數進行細心的分析，收集足夠的數據，了解系統對調節閥的要求，根據所收集的數據來確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時，可從以下幾方面考慮：
①閥芯形狀結構主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因累考慮。
②耐磨損性。當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥芯、閥座接合面每一次關閉都會受到嚴重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內部材料要堅硬。③耐腐蝕。由于介質具有腐蝕性，在能滿足調節功能的情況下，盡量選擇結構簡單的閥門。
④介質的溫度、壓力。當介質的溫度、壓力高且變化較大時，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門
⑤防止閃蒸和空化閃蒸。在實際生產過程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數的計算，還會形成振動和噪聲，影響閥門流量與位移（閥門的相對開度）間的關系。理想流量特性主要有直線、等百分比（對數）、拋物線和快開等4種。但常用的理想流量特性只有直線、等百分比（對數）、快開三種。拋物線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來代替，而快開特性主要用于二們調節及程序控制中，因此調節閥特性的選擇實際上是直線和等百分比流量特性的選擇。
2．調節閥執行機構的選擇
①輸出力的考慮
執行機構不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力（主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力、等有關力的作用）。因此，為了
調節閥能正常工作，配用的執行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力，保證高度密封和閥門的開啟。對于雙作用的氣動、液位、電動執行機構，一般都沒
復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關，因此，選擇執行機構的關鍵在于弄清*大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執行機構，輸出力與閥門的開度有關，因此要求在整個調節閥的開度范圍建立力平衡。
②執行機構類型的確定
對執行機構的輸出力確定以后，應根據工藝使用環境要求，選擇相應的執行機構。對于現場有防爆要求時，應選用氣動執行機構，且接線盒為防爆型，不能選擇電動執行機構。如果沒有防爆要求，則氣動、電動執行機構都可選用，但從節能方面考慮，應盡量選用電動執行機構。對于液動執行機構，其使用不如氣動、電動執行機構廣泛，但具有調節精度高、動作速度和平穩的特點，因此，在某些情況下，為達到較好的調節效果，須選用液動執行機構，如發電廠透平機的速度調節、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節控制等。選擇好調節閥的流量特性，就可根據其流量特性確定閥門閥芯的形狀和結構，但對于像隔膜閥、蝶閥等，由于它們的結構特點，不可能用改變閥芯的曲面形狀來達到成需要的流量特性，這時，可通過改變所配閥門定位器反饋凸輪外形來實現。
三、調節閥作用方式的選擇
調節閥的作用方式只是在選用氣動執行機構時才有，其作用方式通過執行機構正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正（氣關型）、正反（氣開型）、反正（氣開型）、反反（氣開型），通過這四種組合形成的調節閥作用方式有氣開和氣關兩種。對于調了閥作用方式的選擇，主要從三方面考慮：a.工藝生產**;b.介質的特性；c.保證產品質量,經濟損失*小。
調節閥在過程控制中的作用是接受調節器或計算的控制信號，改變被調介質的流量，使被調參數維在所要求的范圍內，從而達到生產過程的自動化。如果把自動調節系統與人工調節過程相比較，檢測單元是人的眼睛，調節控制單元是人的大腦，那么執行單元——調節閥就是人的手和腳。要實現對工藝過程某一參數如溫度、壓力、流量、液位等的調節控制，都離不開調節閥。因此正確選擇調節閥在過程自動化中具有重要意義。
一、調節閥的組成與分類
調節閥又稱控制閥，是執行器的主要類型，通過接受調節控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。調節閥一般由執行機構和閥門組成。如果按其所配執行機構使用的動力，調節閥可以分為氣動、電動、液位三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調節閥，以電為動力源的電動調節閥，以液位介質（如油等）壓力為動力的液動調節閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現場總線型調節閥等。調節閥的產品類型很多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執行機構匹配，也可以與電動執行機構或其它執行機構匹配。
二、調節閥類型的選擇
1、調節閥的閥體類型選擇
閥體的選擇是調節閥選中*重要的環節。調節閥閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶開、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質、工藝條件和參數進行細心的分析，收集足夠的數據，了解系統對調節閥的要求，根據所收集的數據來確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時，可從以下幾方面考慮：
①閥芯形狀結構主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因累考慮。
②耐磨損性。當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥芯、閥座接合面每一次關閉都會受到嚴重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內部材料要堅硬。③耐腐蝕。由于介質具有腐蝕性，在能滿足調節功能的情況下，盡量選擇結構簡單的閥門。
④介質的溫度、壓力。當介質的溫度、壓力高且變化較大時，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門
⑤防止閃蒸和空化閃蒸。在實際生產過程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數的計算，還會形成振動和噪聲，影響閥門流量與位移（閥門的相對開度）間的關系。理想流量特性主要有直線、等百分比（對數）、拋物線和快開等4種。但常用的理想流量特性只有直線、等百分比（對數）、快開三種。拋物線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來代替，而快開特性主要用于二們調節及程序控制中，因此調節閥特性的選擇實際上是直線和等百分比流量特性的選擇。
2．調節閥執行機構的選擇
①輸出力的考慮
執行機構不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力（主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力、等有關力的作用）。因此，為了
調節閥能正常工作，配用的執行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力，保證高度密封和閥門的開啟。對于雙作用的氣動、液位、電動執行機構，一般都沒
復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關，因此，選擇執行機構的關鍵在于弄清*大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執行機構，輸出力與閥門的開度有關，因此要求在整個調節閥的開度范圍建立力平衡。
②執行機構類型的確定
對執行機構的輸出力確定以后，應根據工藝使用環境要求，選擇相應的執行機構。對于現場有防爆要求時，應選用氣動執行機構，且接線盒為防爆型，不能選擇電動執行機構。如果沒有防爆要求，則氣動、電動執行機構都可選用，但從節能方面考慮，應盡量選用電動執行機構。對于液動執行機構，其使用不如氣動、電動執行機構廣泛，但具有調節精度高、動作速度和平穩的特點，因此，在某些情況下，為達到較好的調節效果，須選用液動執行機構，如發電廠透平機的速度調節、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節控制等。選擇好調節閥的流量特性，就可根據其流量特性確定閥門閥芯的形狀和結構，但對于像隔膜閥、蝶閥等，由于它們的結構特點，不可能用改變閥芯的曲面形狀來達到成需要的流量特性，這時，可通過改變所配閥門定位器反饋凸輪外形來實現。
三、調節閥作用方式的選擇
調節閥的作用方式只是在選用氣動執行機構時才有，其作用方式通過執行機構正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正（氣關型）、正反（氣開型）、反正（氣開型）、反反（氣開型），通過這四種組合形成的調節閥作用方式有氣開和氣關兩種。對于調了閥作用方式的選擇，主要從三方面考慮：a.工藝生產**;b.介質的特性；c.保證產品質量,經濟損失*小。
四、調節閥口徑的選擇
調節閥口徑的選擇和確定主要依據閥的流通能力，在各種工程的儀表設計和選型時，都要對調節閥進行計算，并提供調節閥設計說明書。
調節閥口徑的選擇和確定主要依據閥的流通能力，在各種工程的儀表設計和選型時，都要對調節閥進行計算，并提供調節閥設計說明書。
