調節(jié)閥組成分類與應用

1 調節(jié)閥的組成與分類

    調節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型，通過接受調節(jié)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(jié)閥一般由執(zhí)行機構和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機構使用的動力，調節(jié)閥可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調節(jié)閥，以電為動力源的電動調節(jié)閥，以液體介質如油等壓力為動力的電液動調節(jié)閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場總線型調節(jié)閥等。調節(jié)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(zhí)行機構匹配，也可以與電動執(zhí)行機構或其他執(zhí)行機構匹配。

    2 調節(jié)閥類型的選擇

    2.1 調節(jié)閥的閥體類型選擇閥體的選擇是調節(jié)閥選擇中Z重要的環(huán)節(jié)。

     調節(jié)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、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質、條件和參數進行細心的分析，收集足夠的數據，了解系統(tǒng)對調節(jié)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素考慮。

    2耐磨損性當流體介質是含有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耐腐蝕由于介質有腐蝕性，在能滿足調節(jié)功能的情況下，盡量選擇結構簡單閥門。

    4介質的溫度、壓力當介質的溫度、壓力且變化大時，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和空化只產生在液體介質。在實際供應過程中，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，使閥門的使用壽命變短，因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。

    2.2 調節(jié)閥執(zhí)行機構的選擇

    2.2.1 輸出力的考慮

    執(zhí)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，為了使調節(jié)閥正常工作，配用的執(zhí)行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力，保證度密封和閥門的開啟。

     對于雙作用的氣動、液動、電動執(zhí)行機構，一般都沒有復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關，因此，選擇執(zhí)行機構的關鍵在于弄清Z大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執(zhí)行機構，輸出力與閥門的開度有關，調節(jié)閥上的出現(xiàn)的力也將影響運動特性，因此要求在整個調節(jié)閥的開度范圍建立力平衡。

    2.2.2 執(zhí)行機構類型的確定

     對執(zhí)行機構輸出力確定后，根據使用環(huán)境要求，選擇相應的執(zhí)行機構。對于現(xiàn)場有防爆要求時，應選用氣動執(zhí)行機構，且接線盒為防爆型，不能選擇電動執(zhí)行機構。如果沒有防爆要求，則氣動、電動執(zhí)行機構都可選用，但從節(jié)能方面考慮，應盡量選用電動執(zhí)行機構。對于液動執(zhí)行機構，其使用不如氣動、電動執(zhí)行機構廣泛，但有調節(jié)度、動作速度快和平穩(wěn)的特點，因此，在某些情況下，為了達到較調節(jié)效果，必須選用液動執(zhí)行機構，如發(fā)電廠透明機的速度調節(jié)、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節(jié)控制等。
    3 調節(jié)閥的作用方式選擇

    調節(jié)閥的作用方式只是在選用氣動執(zhí)行機構時才有，其作用方式通過執(zhí)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、反反氣關型，通過這四種組合形成的調節(jié)閥作用方式有氣開和氣關兩種。對于調節(jié)閥作用方式的選擇，主要從三方面考慮：a供應安全；b介質的特性；c保證產品質量，經濟損失Z小。

    4 調節(jié)閥流，特性的選擇

    調節(jié)閥的流量特性是指介質流過閥門的相對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，特性曲線和閥芯形狀如圖1和圖2所示。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位調節(jié)及程序控制中，因此調節(jié)閥特性的選擇實際上是直線和等百分比流量特性的選擇。

    調節(jié)閥流量特性的選擇可以通過理論計算，但所用的方法和方程都很復雜。目前多采用經驗準則，體從下幾方面考慮：①從調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)質量分析并選擇；②從配管情況考慮；③從負荷變化情況分析。

    選擇調節(jié)閥的流量特性，就可以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所需要的流量特性，這時，可通過改變所配閥門定位器的反饋凸輪外形來實現(xiàn)。

    5 調節(jié)閥口徑的選擇

    調節(jié)閥口徑的選擇和確定主要依據閥的流通能力即Cv。在各種工程的儀表設計和選型時，都要對調節(jié)閥進行Cv計算，并提供調節(jié)閥設計說明書。從調節(jié)閥的Cv計算到閥的口徑確定，一般需經以下步驟：

    1計算流量的確定。現(xiàn)有的供應能力、設備負荷及介質的狀況，決定計算流量的Qmax和Qmin。

    2閥前后壓差的確定。根據已選擇的閥流量特性及系統(tǒng)特點選定S阻力系數，再確定計算壓差。

    3計算Cv。根據所調節(jié)的介質選擇合適的計算公式和圖表，求得Cmax和Cmin。

    4選用Cv。根據Cmax，在所選擇的產品標準系列中選取>Cmax且與其Z接近的一級C。

    5調節(jié)閥開度驗算。一般要求Z大計算流量時的開度≯90%，Z小計算流量時的開度≮10%。

    6調節(jié)閥實際可調比的驗算。一般要求實際可調比≮10。

    7閥座直徑和公稱直徑的確定。驗證合適后，根據C確定。

    6 結束語

     調節(jié)閥的選擇是非常細致的工作，不僅要有扎實的專業(yè)理論知識，還要有豐富實踐經驗。選擇得不僅有利于調節(jié)控制回路PID參數的整定，使被調參數得到較地控制效果，也使調節(jié)閥的使用壽命大大增長。調節(jié)閥的選擇要因地制宜，并非一成不變，要在實踐的過程中不斷總結和創(chuàng)新，特別隨著機電一體化技術、計算機和數字信息技術的應用，調節(jié)閥的結構功能變得更、更全面，為選擇調節(jié)閥提供了極大的方便。