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閥門的調節特性與什麼有關

發布時間:2024-11-17 11:14:36

A. 什麼是比例調節

當被調參數偏離給定值產生了偏差,首先根據差大小決定閥門的開關程度,對調節對象施加調節作用。使被調參數回到給定值,這個作用就是比例調節。這是因為施加的調節作用是和偏差大小成比例的。 比例調節作用若用數學式表示其調節規律特性,即:P-P0=Kc(e-e0) 式中P──調節閥的輸出 e──調節器的輸入 Kc──比例調節器放大倍數 1)放大倍數和比例度 (1)從比例調節器特性式ΔP=Kc·Δe,可以看出調節器的輸出ΔP,在同樣偏差Δe作用下,放大倍數Kc越大,調節輸出ΔP變化越大,其調節作用越強,反之亦然。 (2)比例度的概念 在實際工業中所用的比例調節器,表示其調節作用的強弱不用放大倍數Kc表示,而是用比例度δ來表示。所謂比例度就是指偏差改變數Δe占儀表刻度全量程范圍的百分數與調節器輸出的改變數ΔP占調節器輸出范圍的百分數之比。 δ=1/K·100% 調節器的比例度δ與放大倍數Kc成反比關系,而對單元組全儀表比例度δ與放大倍數Kc互為倒數關系。 當δ=100%時,被調參數指示值可以在全量程起點和終點內變化,調節器輸出都跟著成比例地變化全量程。當δ=200%時,被調參數指示值可以在全量程的兩倍范圍內變化,調節器輸出變化都跟著成比例地變化,起到調節作用。當然指示值超出全量程是沒有意義的。只是說明在有效量程內起到δ=200%時的作用,就是指示值改變以全量程的有效全程時,調節器輸出只變化了輸出范圍的50%,此時說明調節作用比較弱。2)余差 比例作用反應快,沒有滯後,具有較快克服干擾影響被調參數的波動的能力,而且能根據偏差的大小增強其能力。這些是比例調節作用的優點。它的缺點是:在調節過程結束後產生余差,影響被調參數最終調節質量。所以對於要求比較嚴格的調節系統必須採取相應的辦法來消除余差,從而提高調節質量。

B. 調節閥0∪t什麼意思



調節閥

國際電工委員會 IEC 對調節閥(國外稱控制閥 Control Valve)的定義為:「工業過程式控制制系統中由動力操作的裝置形成的終端元件,它包括一個閥體部件,內部有一個改變過程流體流率的組件,閥體部件又與一個或多個執行機構相連。執行機構用來響應控制元件送來的信號。」可見,調節閥是由執行機構和閥體部件兩部分組成,即:

調節閥=執行機構+閥體部件+附件

其中,執行機構是調節閥的推動裝置,它按信號壓力的大小產生相應的推力,使推桿產生相應的位移,從而帶動調節閥的閥芯動作;閥體部件是調節閥的調節部份,它直接與介質接觸,通過執行機構推桿的位移,改變調節閥的節流面積,達到調節的目的。

調節閥按其能源方式不同主要分為氣動調節閥、電動調節閥、液動調節閥三大類。它們的差別在於所配的執行機構上。前者配的是氣動執行機構,中間一種配的是電動執行機構,後者配的是液動執行機構。

氣動調節閥剖面結構圖

調節閥在系統中的作用與重要性

調節閥在調節系統中是必不可少的,它是組成工業自動化系統的重要環節,被稱之為生產過程自動化的「手腳」 。

如圖 下圖所示:

圖1-1 自動調節系統的構成

調節閥的功能

1 、調節功能

1) 流量特性

流量特性是反映調節閥的開度與流量的變化關系,以適應不同的系統特性要求,如對流量調節系統反應速度快需對數特性;對溫度調節系統反應速度慢,需直線流量特性。流量特性反映了調節閥的調節品質。

2) 可調范圍R

可調范圍反映調節閥可控制的流量范圍,用R=Qmax:Qmin之比表示。R越大,調節流量的范圍越寬,性能指標就越好。通常閥的R=30,好的閥,如V型球閥、全功能超輕型調節閥,R可達100~200。

3) 小開度工作性能

有些閥受到結構的限制,小開度工作性能差,產生啟跳、振盪,R變得很小 (即Qmin很大),如雙座閥、襯膠蝶閥。好的閥小開度應有微調功能,即可滿足很小流量的調節,且工作又要求十分平衡,這類閥如V型球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕型調節閥。

4) 流量系數Cv或Kv

流量系數表示通過流量的能力,同口徑Kv值越大越好,尤其是球閥、蝶閥,它們的Cv/Kv值是單座閥、雙座閥、套筒閥的2~3倍。

5) 調節速度

滿足系統對閥動作的速度要求。

2 、切斷功能

切斷功能由閥的泄漏量指標來表示,切斷通常指泄漏量小於0.001%,它反映閥的內在的質量。在閥的使用中,對國產閥泄漏量大的呼聲反映很大。

3 、克服壓差功能

它通常用閥關閉時的允許壓差來表示,允許壓差越大,此功能也就越好。如果考慮不周到,閥芯就會被壓差頂開,造成閥關不到位,泄漏量超標。因此,保證閥切斷就必須克服閥關閉時的工作壓差。

4、 防堵功能

對不幹凈介質的調節或者即使是干凈介質,管道中的焊渣等雜物都可能造成閥堵塞或被卡住,因此要求閥應有較好的防堵功能,使之正常調節。防堵性最好的是流路最簡單的單座角閥和旋轉類閥,如球閥、蝶閥、偏心閥;流路復雜的閥、上下襯套導向的閥,迷宮式多級降壓閥易造成堵卡。

5、 耐蝕功能

抵抗介質的腐蝕和沖蝕和氣蝕,以提高閥的使用壽命。閥的腐蝕是由介質的化學性能引起的材質腐蝕問題,通常選用耐腐蝕的材料來解決;沖蝕是由高速流動的介質、含顆粒的 介質所致。解決的途徑是選用耐磨的材料,如堆焊斯泰萊合金或碳化鎢。氣蝕則要在機構結構上採用反汽蝕措施,對高壓閥、大壓差工作的調節閥 要採用多級降壓的形式。

6 、耐壓功能

它反映閥的強度和安全指標,即介質不能通過密封處和閥體缺陷處向外滲漏。出廠時通常用1.5倍公稱壓力作試驗來檢驗。對高壓介質最好是採用鍛件結構;鑄鐵閥的耐壓強度是最低的,通常應選鑄鋼閥。

7 、耐溫功能

滿足不同溫度條件下閥的強度和性能,溫度的較大變化會使閥體材質的強度降低,因此閥必須滿足介質的溫度變化范圍的要求,使閥在工作溫度下有較好的強度和安全保證。

8 、外觀和重量

反映閥的外觀質量且要求儀表化、輕型化、小型化。其重量應越輕越好,以方便使用,如起吊、安裝、維護等。

各類調節閥的功能優劣比較

九大類產品/功能

調節

切斷

克服壓差

防堵

耐蝕

耐壓

耐溫

重量



單座閥

0

×

0

×

雙座閥

×

×

0

×

套筒閥

0

×

0

×

角形閥

0

×

0

×

三通閥

0

×

×

×

×

隔膜閥

×

×

0

×

×

×



蝶閥

×

0

球閥

×

偏心旋轉閥

×

符號說明:「√」表示最佳;「0」表示基本可以;「×」表示差。

調節閥性能指標

依據氣動調節閥的國標:GB/T4213-92,共計14個性能指標:

1基本誤差;2回差;3死區;4始終點偏差;5額定行程偏差;6泄漏量;7填料函及其它連接處的密封性:8氣室的密封性;9耐壓強度;10額定流量系數;11固有流量特性;12抗振動性;13動作壽命;14外觀。

對調節閥氣源和環境溫度的要求

氣源應為清潔、乾燥的空氣,不含有明顯的腐蝕性氣體、溶劑或其他液體。帶定位器的調節閥,其氣源所含固體微粒數量應少於0.1g/m,且微粒直徑應大於3μm,含油量應小於1ppm。

定位器氣源不幹凈是造成定位器工作不正常的主要原因,占故障率的2/3以上,應特別注意這一點。

調節閥環境溫度為-25~+55℃或-40~+70℃。

調節閥工作時應滿足上述要求。

波紋管調節閥

有毒性、易揮發或貴重的流體不允許其泄漏時、高真空應用時或按環保清新空氣要求(EPA、TA-Luft認證)時,以及核工業、石化等領域的特殊應用時,不能用徑向環縫的填料密封,使用金屬波紋管密封來實現「零泄漏」要求

控制閥波紋管密封是應用波紋管組件,將其下端通常是焊接固定在閥桿上,上端固定在延長閥蓋上並被壓緊密封,為閥桿與閥內的過程介質之間提供一個可軸向變形的金屬隔離套,形成動密封,以實現閥桿處的「零泄漏」,而且閥桿提升動作無摩擦。輔助常規的閥桿填料後備被作為雙重保護,以防止萬一波紋管破裂或失效時產生外漏。一般都設計有泄漏檢查介面,必要時也可利用這個介面注入密封液/隔離液,也可以安裝泄漏開關/感測器。

金屬波紋管(Metal bellows)是一種彈性、薄壁、有多個橫向波紋的管殼零件(以下簡稱波紋管),可製成單層或多層。

波紋管有三種製造方法:機械成形、液壓成形、焊接。

用機械成形方法製造的波紋管,其波紋是在金屬薄壁管上用旋轉工具或模具單個波紋連續地加工成形,可根據需要製成單層或多層波紋管。管材一般選不銹鋼材料的冷拔薄壁管(無縫管)和用薄板卷焊成的薄壁管(焊縫管),這也是影響波紋管使用壽命和效果的重要因素。由軋制帶材、板材經熔融焊接的薄壁管(焊縫管)製成的波紋管要明顯強於無縫薄管(無縫管)製成的波紋管,循環壽命有數量級之差。

應用液壓成形方法製造的波紋管,是將金屬薄壁管裝在模具中,從其內部施加液壓,同時軸向壓縮金 屬管而製造出波紋管。管材選用同於機械成形方法,也是選用冷拔薄壁管和用薄板卷焊成的薄壁管應用焊接方法製造的波紋管,是將多個環形彈性金屬膜片的外邊緣和內邊緣分別交替地焊接在一起製成波紋管。

對於機械成形的U型波紋管,每個波紋比焊接波紋管的單個旋圈要佔用更多空間高度,在相同位移(行程)下要比焊接波紋管的長度大得多,約3倍左右,需要的延長閥蓋更長。但U型波紋不會像焊接波紋管那樣容易將工藝物料殘留在褶皺層內,強度也大,耐壓力高,循環壽命也比較長。

在全行程,工作壓力和溫度下,焊接型波紋管密封的循環壽命為1萬次,額定循環壽命都在10萬次循環次數以上。

波紋管主要性能

1、剛度

波紋管的剛度是使波紋管產生單位位移所需要的力,按載荷與位移性質不同可有軸向剛度、彎曲剛度、扭轉剛度等,在實際應用中重要的是軸向剛度。對於軸向剛度,是反映波紋管靈敏度的一個參數,剛度越大靈敏度越差。軸向剛度也與波紋數成反比。

2、位移

波紋管的位移是其壓緊位移和伸張位移之和,與其波紋數成正比(單波紋位移乘以波紋總數等於總位移),有最大位移及允許位移兩種。最大位移指波紋管在外壓力作用下,壓到波紋之間相互接觸時所能產生的最大位移;

允許位移是指波紋管不產生規定塑性變形情況下所能達到的最大位移。在正常使用條件下允許產生的工作位移一般是允許位移的40%-50%。

3、耐壓力

耐壓力分受內壓和外壓兩種形式,一般來講,同一波紋管在其它條件相同時,受外壓比受內壓時的穩定性要好,所以受外壓作用時的最大耐壓力比受內壓時高

4、循環壽命

波紋管隨閥桿從全開到全關再到全開的移動過程稱之為一次循環,循環壽命是指波紋管在規定壓力、溫度和軸向行程下往復運動而不破壞最大的循環次數。相同的波紋管的循環壽命是與其工作狀態、位移大小、循環頻次、壓力和溫度等有關。應用中的外力強扭轉、超量位移和劃傷碰傷都嚴重影響循環壽命和密封效果。

波紋管焊接在閥桿上並使其在自由鬆弛時為閥門行程的50%,使壓緊位移和伸張位移大體相等,可使循環壽命達到最大點。大多數調節型控制閥的行程通常是在25%-75%之間的一個小范圍內變化,是在波紋管鬆弛點附近產生較小位移,而不是全行程動作的整個工作位移,這也能顯著延長波紋管的使用壽命,即實際循環次數要比給出的額定循環壽命要長。

5、工作溫度

工作溫度也是影響波紋管壽命的主要因素之一,不同的波紋管有不同的適用溫度范圍,但即便在要求范圍內,若越趨近於范圍上下限,越影響使用次數。

自力式調節閥

自力式控制閥無需外加動力源,只依靠被控流體的能量自行操作並保持被控變數恆定的閥。

1. 自力式調節閥又分為直接作用式和間接作用式兩種。

1)直接作用式調節閥直接作用式調節閥又稱為彈簧負載式調節閥,其結構內有彈性元件:如彈簧、波紋管、波紋管式的溫包等,利用彈性力 與反饋信號平衡的原理。(圖A,B,C)

2)間接作用式調節閥間接作用式調節閥,增加了一個指揮器(先導閥)它起到對反饋信號的放大作用然後通過執行 機構,驅動主閥閥瓣運動達到改變閥開度的目的。

軸流式自力式閥

氮封閥

自力式減壓閥的一種,特點就是閥後微正壓(mbar)。

減溫減壓器

分體式:結構簡單維護方便,造價低,適用低溫低壓。

一體式:結構緊湊,可靠性高,控制精度高,適用高溫高壓。

C. 調節閥 直線特性

「線性特性(線性)線性特性的相對行程和相對流量成直線關系 ----- 閥門開10% 流量加大額定流量的10% 以此類推 關系是直線性特徵

單位行程的變化所引起的流量變化是不變的 ----根據上面的推斷閥門的變化也是流量的變化 閥門開多少流量就是多少 所以引起的流量變化是不變的

流量大時,流量相對值變化小,流量小時,則流量相對值變化大。---------------流量在70% 80%大流量時 流量相對值由70立方米增加到80立方米增加了11%多點 變化比較小
而在10% 20%是 流量相對值由10立方米增加到20立方米 增加了100% 變化比較大

D. 選擇閥門的關鍵是評估哪些特性

多年來人們在選擇控制閥時考慮的一直是若干傳統因素,例如壓力額定值、壓力降、流動介質、溫度和成本等。然而,過去10年中情況發生了很大變化,閥門設計取得了不少進展,生產流程的成本效益特性與以前相比已大不相同,這使許多以前在選擇閥門時必須考慮的傳統因素的重要性已經大大削弱了。選擇閥門的關鍵是評估動態特性而非靜態特性。
1、動態特性是選擇閥門的關鍵:
雖然有些傳統因素仍很重要,但它們僅僅偏重於閥的「靜態」性能。實際上它們是在「工作台」上對閥進行測量所獲得的結果,但這樣的結果很難說明閥門在實際運行條件下將會表現出什麼樣的性能。傳統理論認為,仔細調節靜態因素將會使閥(從而也使整個迴路)獲得良好的性能。然而,現在我們認識到情況並非總是如此。
研究人員和生產商進行的成千上萬次性能檢查證明,多達50%的在用閥(其中有許多是通過考慮傳統因素而選擇的)對於優化控制迴路性能未能產生多大效果。後繼研究表明,閥的動態特性對於降低流程易變性起了很重要的作用。在許多關鍵的流程中,不同的閥門降低流程易變性的幅度即使相差1%也能夠大幅度提高生產效率並減少廢物,從而可取得超過100萬美元的經濟效益。很顯然,這樣的經濟效益使我們完全可以否定傳統的做法,即只根據閥的最初購買價格來決定是否購買。
其次,傳統的看法總是認為,流程優化的改進總是來自於控制室控制儀表的升級。但是,測試數據表明,在使用相同控制儀表的條件下,閥的動態特性能夠對迴路性能產生顯著的影響。如果控制閥的精度只能達到5%,那麼,花費大量的錢去配置一套其控制精度可達到0.5%的高級控制儀表系統並不能起到多大作用。
2、閥門的分類:
在尋找一種與使用場合相匹配的閥門時,首先應考察一下4種基本型式的節流控制閥,即籠式球閥、旋轉浮球閥、偏心閥與蝶形閥。
進口泵籠式球閥的調整片形式的種類非常廣泛,因此能夠滿足大多數應用場合的需求,從而使它成為各種閥中的首選。籠式球閥調整片有很多種,包括平衡調整片、非平衡調整片、彈性座調整片、受約束調整片及全尺寸調整片等。在許多情況下,一種閥體的各種調整片配置是可以互換的。
籠式球閥也有若幹缺點。一是該閥的尺寸受到限制(通常為16英寸);二是與同等規格的視線閥(如浮球閥或蝶形閥)相比,其容量比較低;三是售價較高,特別是大口徑的籠式球閥。然而,在降低流程易變性方面,籠式球閥具有優異的性能,常常足以彌補這些缺陷。
旋轉浮球閥的流量比同等口徑的籠式球閥大。雖然旋轉浮球閥的控制范圍大於籠式球閥,但仍然優於大多數其他類型的閥。旋轉浮球閥的允許壓力降和允許溫度范圍比籠式球閥小。通常它們的壓力降上限為7.0x105kg/m2,適合於在溫度低於398℃的場合使用。浮球閥不適用於易起空泡的液體,而且在用於壓力降較高的氣體中時,常常可能發出較大的雜訊。
偏心閥比浮球閥的摩擦更小,價格更低。特有的結構設計使其對於流程易變性的控制更精確。除此之外,偏心閥的優缺點與浮球閥相差不大。
按閥的性能來衡量,蝶形閥屬於低檔閥。蝶形閥的流量大,價格最便宜,而且有多種不同的口徑。但是,蝶形閥的特性曲線只有等比例特性曲線一種,這就大大限制了蝶形閥降低流程易變性的性能。由於這一原因,蝶形閥只能用於負載固定不變的場合中。雖然蝶形閥有多種不同的口徑,並且可以用大多數鑄合金來製造,但蝶形閥不符合ANSI關於面對面尺寸的要求,也不適用於易起空泡的流體或雜訊較大等場合。

E. 調節閥流量特性常用的有幾種

調節閥流量特性常用的有幾種?調節閥的流量特性
VIP專享文檔2018-07-022頁
調節閥的流量特性是根據被控對象特性選擇的。
直線特性的閥門在小開度工作時,流量相對變化太大,調節作用太強,易產生超調引起振盪;而在大開度時,流量相對變化小,調節太弱,不夠及時。為解決上述問題,希望在任意開度下的流量相對變化不變,產生了對數特性。: n! a3 g, A6 }8 J' l1 o) g, I
由於對數特性的放大系數K隨開度增加而增加,因此有利於系統調節。在小開度時,流量小,流量的變化也小,調節閥放大系數小,調節平穩緩和;在大開度時,流量大,流量的變化也大,調節閥放大系數大,調節靈敏有效。從圖5-1可知,對數特性始終在直線特性的下方,因此,在同一行程時流量比直線特性小。

一般調節液位時使用線性特性代,調節流量使用等百分比多一些。

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