控制电路中自力式调节阀的采用

哈尔滨市汽化厂是一个运用煤充压汽化加工工艺生产制造液化气的化工厂，自动化技术水准比较高，在过程控制系统中，电动执行机构的调节质量与生产制造工作状况的稳定性有紧密的关联，因此对电动执行机构的挑选显得格外关键，针对安全防爆规定较为强的化工厂，绝大部分电动执行机构选用是指自力式调节阀。

自力式调节阀的选用一般要从下列这几个层面开展考虑到：

1)依据工艺条件，挑选适合自己的调节阀门构造和种类。

2)依据加工工艺目标，挑选适合自己的流量特性。

3)依据工艺参数，测算流量系数，选择阀的规格。

4)依据工艺标准，选取材质和协助设备。

下边对于上述4点进行阐述。

2 调节阀门的构造和种类

自力式调节阀是通过气动执行器和阀两部分构成的，气动执行器是接受键入的供气数据信号，造成相对应的推动力，使摆杆产生偏移，促进闸阀姿势；而阀就是指与管道连接的电磁阀部件一部分，它受到执行器的摆杆推动力，变化阀座偏移，进而更改阀门开度，从而操纵液体总流量的转变。

气动调节阀按其过程可分成直行程安排和角行程二种，按其结构分直达单座阀、直达双坐阀、高压阀、角型阀、套筒阀、气动蝶阀、碟阀、轴力旋转阀等。在其中直通阀较为普遍，单座阀泄漏量较小，但阀先后压力差不可以很大，而双坐阀恰好与之相反的。高压阀适用于高负压和髙压差的物质精确测量，但髙压差前提下，液体对原材料冲洗和汽蚀比较严重，一般要了解阀心和阀块的材料，以提升其使用期。在髙压差、高粘度、含漂浮物和颗粒化学物质液体的操纵中可采用角型阀。气动蝶阀更适用强碱、强酸等强腐蚀性物质的操控。阀门适用大流量、低电压差的汽体物质。套筒阀选用平衡型阀心构造，有着低噪音的特性，是使用比较普遍的阀之一。

自力式调节阀有气开与气关二种种类。确认调节阀门电源开关方法的原则是：当数据信号工作压力终断时，应确保工艺技术和生产制造的安全性。倘若闸阀在信号中断后处在打开位置，液体不终断最安全，则采用气关阀；倘若闸阀在数据信号工作压力终断后处在关掉部位，液体不通过最安全，则采用气开阀。如热处理炉的燃料气或轻质燃料油管道路上的调节阀门，应取用气开阀，当信号中断后，阀自动关闭，能源被断开，避免温度控制过高而发生事故；加热炉进水口道路上的调节阀门，应取天燃气关阀，当信号中断后，阀全自动开启，仍旧向加热炉内送餐，能够防止加热炉锅糊。

3 调节阀门的流量特性

调节阀门的流量特性就是指物质穿过阀的相应总流量Q与阀心相对性行程安排己(闸阀的相对性开启度)间的函数关系：

Q=f(L)

当调节阀门两边压力差△P保持一致时，阀的流量特性称之为原有流量特性。原有流量特性关键有平行线、等百分数(多数)、双曲线和快开等4种种类，如下图3—1所显示：

在生产中阀的原有流量特性有平行线、等比例和快开3种。渐近线特点处于平行线和等百中间，一般用等百特点来替代。快开特点主要运用于二位式调节。

在一般情况下，阀两边压力差不太可能始终保持一致，这时候阀的原有流量特性便会产生崎变，阀在具体工作条件下的特点称作工作中流量特性。这时候在明确流量特性时要引进一个称之为阀阻比的指数S。

S=△P/∑△P

∑△P为系统总压力差，是阀、所有工艺技术和管道系统软件里的各压力差之和。

从下面3个层面具体内容对阀的工作中流量特性进行分析：

1)从系统控制的调节品质层面剖析

针对一个简单自动控制系统，这是由控制对象、智能变送器、控制器和调节阀门好多个基本上阶段构成的，体系的总放大系数K=K1K2K3K4K5

K1~K5各自表明智能变送器、控制器、执行器、阀、控制对象的放大系数。在负载变化的情况下，使得自动控制系统能保证预订的控制指标，期待总放大系数在自动控制系统的全部实际操作范围之内保持一致。一般来说，在一个确认的系统里，K1~K3的系数是固定不动不会改变的，仅有目标的放大系数X5随负载的变动而转变，因此选取合理的流量特性来丰I、偿目标特点的改变，确保K4K5的相乘就是一个常量就确保了系统软件的总放大系数K就是一个平稳值。

2)从加工工艺管路情况分析

调节阀门一直与管路、机器设备连在一起应用的，管路压力的出现必定会让阀的运行特点与固有特性不一样。因此，应依据目标的特点，挑选合适的工作特点，再依据管路状况挑选相对应阀的原有流量特性。考虑到加工工艺管路状况时，可参考表3—1来选择阀的固有特性。

从表3—1上看，当S=1~0．6时，选定原有流量特性和工作中流量特性一致。当S<0．3时，特性曲线崎变比较严重不适合操纵。

3)从负载转变情况分析

垂直特点调节阀门在小月儿度时总流量相对性转变量大，过度灵巧，易于造成震荡，阀体高压闸阀易毁坏，故在S值小、负载变化幅度大的场所不适合选用。等比例阀的放大系数随闸阀行程安排扩大而增大，总流量相对性变化量稳定不会改变。

4 调节阀门的规格

调节阀门规格的确定是在预估阀流量系数CV的前提下开展的。流量系数的界定就是指在闸阀开全标准下，阀两边压力差△P为100 kPa，流体密度ρ为1g／cm3时，根据阀的液体体积流量为Q(m3／h)，其节流阀公式计算为：

C是一个比例系数，它与流量系数的关联是m倍，即CV=mC。当流量特性为直线式时m=1．63，当流量特性为等百分数型时m=1．97。

式(4--1)是当精确测量物质为液态时的计算方法，当精确测量物质为汽体时要考虑到环境温度和工作压力对物质容积的危害，其C值的测算分二种状况：

当阀前后左右压力差△P小于0．5倍的阀前工作压力P1，即△P<0．5P1时

此外，当物质为饱和蒸汽时，测算C值能考虑到蒸气的氢压。

明确完CV值之后，会对调节阀门的开启度开展检算，规定最大流量时阀开启度不得超过90％，最少总流量时开度不小于10％。在正常的工作状况下，阀门开度应在15％~85％中间。最终依据CV值明确调节阀门规格。

5 调节阀门的原材料和协助设备

调节阀门的油路板一般采用生铁材料，其耐压等级、应用温度范围、耐腐蚀性等领域应高于对工艺管道的规定，但物质为易燃的液体时需作独特考虑到。阀心、高压闸阀材料的使用应充分考虑液体中能否有固态颗粒物造成的损坏和汽蚀功效对阀内件的冲击性。一般对非侵蚀性液体，常采用不锈钢板；对腐蚀比较强的液体，可采用双相不锈钢；针对冲击性、震动、磨损严重的液体，可采用喷焊硬质合金刀具或喷漆材料。此外当实际操作物质环境温度高过 200℃时，要选用带散热器的上单流阀。

调节阀门的协助设备关键有阀门定位器、继电器、回讯电源开关、过虑气体减压阀、保位阀等。

阀门定位器是控制阀的一个关键配件，普遍的有气动式阀门定位器和电气设备阀门定位器二种。它主要运用于：

1)髙压差的场所；

2)髙压、高热或超低温物质的场所；

3)物质中带有固态悬浮固体或粘性液体的场所；

4)调节阀门规格比较大的场所；

5)完成分程操纵；

6)改进调节阀门的流量特性。

电磁阀的作用是快速地断开和接入气动阀门，使阀处在彻底通、断的部位，多用以安全性安全泄压阀。回讯电源开关是必须在主控室实时监测到阀位的信息才采用的。保位阀的选择是依据加工工艺情况，当气动阀门断开时，阀位规定维持在一定的部位上，但这样的事情不多见。

6 结语

调节阀门是控制系统中一个至关重要的阶段，若挑选测算不准确，应用维护保养不可当，将直接关系自动控制系统的调节品质，以至于产生明显的生产事故。因此，对调节阀门的准确采用、组装和检修等各项任务都需要十分重视。

由于工控自动化的发展趋势，对气动调节阀的需求越来越高，那些规定包含：新构造、新型材料、性能卓越、与电子计算机通信及其优异的动态性能等。因而，对新式调节阀门的探讨和学习是一项艰难而关键的工作。

作者介绍：周雪冰(1973-)，女，技术工程师，主要是针对DCS及互联网技术的科学研究