建议收藏——调节阀选型方法总结

原创 2020-06-26 06:17  阅读

  自动控制系统是通过执行器对被控对象进行作用的。调节阀是生产过程自动化控制系统中最常见的一种执行器。调节阀直接与流体接触控制流体的压力或流量。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力;正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程对于自动控制系统的稳定性起着十分重要的作用。如果计算错误,选择不当,将直接影响控制系统的性能,使得自动控制系统产生震荡甚至不能正常运行。因此,在自动控制系统的设计过程中,调节阀的设计选型计算是必须认真考虑的重要环节。

  1调节阀结构形式的选择常用的调节阀结构形式有直通单座阀、直通双座阀、套筒阀、偏心旋转阀、蝶阀、全功能超轻型调节阀、球阀,应当根据不同的使用情况,结合不同结构形式阀门各自的特点,从调节性能、适用温度、适用口径、耐压、适用介质条件、切断差压、泄流量、压力损失、重量、外观、成本等方面对调节阀的结构形式进行选择。

  对调节阀进行结构的选择时,要根据相应的管路及介质条件,按照如下优选顺序进行选择

  2 调节阀执行机构的选择2.1 调节阀执行机构的分类1、执行机构按所使用能源的不同,可分为气动、电动和液动三类:

  2.2.1 执行机构选择的主要考虑因素 执行机构选择的主要考虑因素是:①可靠性;②经济性;③动作平稳、足够的输出力;④重量外观;⑤结构简单、维护方便。2.2.2电动执行机构与气动执行机构的选择比较 1)可靠性方面 气动执行机构简单可靠,在可靠性上,气动执行机构略优于电动执行机构。而电动执行机构可直接连接电动仪表或计算机,不需要电气转换环节,可通过4-20mA模拟信号或数字信号进行开度的调节。

  为提高实验管路的流量压力调节能力,要求阀门组件的总的死区应该等于或小于1%(对于4-20mA电流控制的阀门,要求其电动执行器能够对0.16mA的电流值该变量做出反应动作),理想地,应该低到0.25%(对于4-20mA电流控制的阀门,要求其电动执行器能够对0.04mA的电流值该变量做出反应动作)

  调节阀流量特性分固有特性和工作特性两种。固有特性又称调节阀的结构特性,是由生产厂制造时决定的,其特性曲线的测定是在阀门前后差压保持不变的条件下测定的。但调节阀在工作管路中使用时,由于管路系统阻力分配情况随流量变化,调节阀的前后差压也发生变化,这样就使调节阀的流量特性曲线相对于其固有特性曲线发生了畸变,此时的流量特性即为调节阀的工作流量特性。调节阀常见的流量特性曲线有快开、等百分比、直线三种形式。

  在实际的工艺装置中,调节阀安装在工艺管道系统中,由于除调节阀以外的管道、装置、设备等存在阻力损失,而且该阻力损失随通过管道的流量呈平方变化关系,当系统两端的差压一定时,流量值越大,则除调节阀之外的阻力损失也就越大,调节阀上的差压值就会随流量的增加而减小,这个差压的变化也会引起通过调节阀的流量值相对于差压不变的情况相应开度下的流量值有所减小,造成调节阀的流量特性曲线发生下移。因此调节阀实际工作中的流量特性曲线会相对于其理想特性曲线产生一定的畸变。

  调节阀工作特性的畸变程度,可以通过阀阻比S值进行衡量,其中S值的定义式为

  为调节阀调至最大开度时,管路系统的总压降。在一个由调节阀及其它阻力部件所构成的管路系统中,阀阻比S的值越大,则说明调节阀的压降占整个系统比重越大,调节阀控流能力越大反之S值越小,则说明调节阀的压降占整个系统的比重越小,调节阀的控制能力越差,将产生两个不利的后果:

  一是调节阀的流量特性发生越来越大的畸变,使直线特性渐渐趋于快开特性,使等百分比特性渐渐趋于直线特性,这样一来使小开度时放大系数增加、大开度时放大系数减小,造成小开度时控制不稳定和大开度时控制迟钝。二是调节阀的可调节阀的可调范围随之减小,和记官网,实际可调比R随S减小而减小。因此在实际使用中,通常要求S值不低于0.3~0.5。3.3 调节阀工作流量特性的经验性选择方法

  (1) 快开特性一般用于开关控制和两位式调节(在阀门的两个开度之间切换调节),在对流量进行连续调节的场合,一般不会选用快开特性。因此控制系统中调节阀流量特性的选择其实就是等百分比特性和线) 在对流量、温度、压力(尤其是在阀前后压力存在较大波动或阀后直管线米的气体压力自动调节系统中)进行自动调节控制的场合,应当采用等百分比特性;

  装置的自动调节控制对象为实验管路内饱和蒸汽的流量值及其压力值,因此选用等百分比特性调节阀。调节阀的放大系数随阀门开度的增加而增加,在小开度时流量值较小,调节阀放大系数较小,单位开度变化所引起的流量变化量也小,调节平稳缓和;大开度时流量值较大,调节阀放大系数较大,单位开度变化所引起的流量变化量也大,调节灵敏有效。

  进行调节阀口径计算时要首先确定最大流量时(调节阀全开)阀前压力与阀后压力的差值,即计算差压。合理确定计算差压极大地影响调节阀的工作特性。调节阀的工作特性实际上取决于调节阀的压降与管路系统总阻力损失的比值,S值越大,越接近理想特性,调节性能越好;S值越小,畸变越厉害,因而可调比减小,调节性能变坏。但从装置的经济性考虑时,S小,调节阀上压降变小,系统压降相应变小,这样从节约能耗上考虑S值越小越好。因此在实际应用中,对于总体压力损失较低的管路系统,可以选择S=0.3~0.6或S=0.6~1;对于总体压力损失较高的管路系统,一般取S=0.15~0.3;对高压系统可小至S=0.05。压降的选定方法,根据不同的已知条件,用于确定调节阀计算差压的方法有以下两种:

  (1)按管路系统的阻损比来确定△Pv 在确定调节阀的计算差压时,可以根据阀阻比S的值确定计算差压的值。由阀阻比的计算公式

  因此,当管路系统的各局部阻力件,即弯头、管段、三通、手动阀门、节流装置等在实验管路最大流量时的总压力损失计算出后及阀阻比S确定的情况下,可以由上述公式计算调节阀的计算差压。

  调节阀实际上升、下降特性曲线(反应阀门输入信号与实际开度之间关系的曲线)与规定的特性曲线之间的最大偏差。用额度行程的百分比表示。

  将规定的输入信号平稳地按增大和减小方向输入执行机构,测量各点所对应的行程值(阀门开度百分比),计算出“信号-行程”实际关系与理论关系之间的各点误差。其最大值即为基本误差。

  信号由小变大和信号由大变小时在同一输入信号值处,各自相应行程值间的最大差值。用额度行程的百分比表示。

  c)a、b两项输入信号的差值即为死区特性,死区特性应当在信号量程的25%、50%、75%处进行测量。

  将额定输入信号加入执行机构,使阀杆走完全程,实际行程与额定行程之差与额定行程之比即为额定行程偏差。实际行程必须大于额定行程。

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