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石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 |
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| 詳細(xì)介紹 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 調(diào)節(jié)閥是自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器，它接受來(lái)自調(diào)節(jié)單元的控制信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用質(zhì)量直接反應(yīng)在系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)上。作為過(guò)程控制中的終端元件，調(diào)節(jié)閥應(yīng)用的好壞，除產(chǎn)品自身質(zhì)量、用戶是否正確安裝、使用、維護(hù)外，正確地計(jì)算、選型十分重要。從化工企業(yè)生產(chǎn)要求角度，對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量特性、結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)口徑和附件4個(gè)方面闡述化工企業(yè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型中的考量要素。
1、石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析引言 化工企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程控制要求精度高，安全可靠性嚴(yán)，其終端控制元件的準(zhǔn)確、快速調(diào)節(jié)是的重要一環(huán)，控制結(jié)果必須保證工藝指標(biāo)要求，衰減比、超調(diào)量不超出工藝允許范圍。對(duì)此，如何選擇適用的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥類型，使之在工藝控制回路中安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用，是儀控設(shè)計(jì)和管理人員普遍關(guān)心的問(wèn)題。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇一般從以下四個(gè)方面考慮：1）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和類型。2）流量特性。3）流量系數(shù)與閥的口徑。4）材料和輔助裝置。
1.根據(jù)安全性選型 2、石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析的結(jié)構(gòu)和類型
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門(mén)組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收輸入氣源信號(hào)，產(chǎn)生推力，使推桿位移，推動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；閥門(mén)是與管路聯(lián)接的閥體組件，它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿推力，改變閥桿位移，改變閥門(mén)開(kāi)度，控制流量的變化。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多，結(jié)構(gòu)多種多樣，選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮調(diào)節(jié)功能、泄漏等級(jí)、耐壓能力、切斷壓差、腐蝕性、沖蝕和汽蝕、性價(jià)比、維護(hù)保養(yǎng)方便程度。從經(jīng)驗(yàn)而言，選擇順序應(yīng)為：?jiǎn)危p）座控制閥、籠式控制閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥、角閥、球閥。 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有氣開(kāi)與氣關(guān)兩種類型。確定調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)方式的原則是：當(dāng)信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證工藝設(shè)備和生產(chǎn)的安全。如果閥門(mén)在信號(hào)中斷后處于打開(kāi)位置，流體不中斷，則選用氣關(guān)閥；如果閥門(mén)在信號(hào)壓力中斷后處于關(guān)閉位置，流體不通過(guò)，則選用氣開(kāi)閥。 氣動(dòng)多彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)高度矮、重量輕、裝校簡(jiǎn)便。它由膜片、壓縮彈簧、托盤(pán)、推桿、支架、軸套、膜蓋等主要零件構(gòu)成。膜片為較深的盆形，有效面積變化小，并采用優(yōu)質(zhì)橡膠，在-40℃至+85℃溫度下使用，操作如常。壓縮彈簧采用多根組合的形式。以減少高度、推桿的導(dǎo)向表面精細(xì)加工，提高硬度和降低粗糙度，達(dá)到減小回差和增加密封性的效果。反作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用O形密封圈型式，與推桿、軸套配合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封可靠，通過(guò)正確的設(shè)計(jì)和精確的加工，本機(jī)構(gòu)省去了壓縮彈簧的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，可一次裝成，減小調(diào)正的麻煩。推桿與閥桿的連接采用開(kāi)縫螺母，裝卸靈活。
五、石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析主要技術(shù)數(shù)據(jù)
＃20～100Kpa為標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍
3、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量特性 介質(zhì)流過(guò)閥的相對(duì)流量Q與閥芯相對(duì)行程L之間的函數(shù)關(guān)系：Q=f（L） 當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差保持不變時(shí)，閥的流量特性稱為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比、拋物線和快開(kāi)等四種類型。 在生產(chǎn)中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開(kāi)3種。拋物線特性介于直線與等百分比之間，一般用等百分比特性來(lái)代替。快開(kāi)特性主要用于二位式控制，一般情況下，閥兩端壓差不可能永遠(yuǎn)保持不變，這時(shí)閥的固有流量特性發(fā)生畸變，閥在工作條件下的特性稱為工作流量特性。這時(shí)在確定流量特性時(shí)要引入一個(gè)稱為閥阻比的系數(shù)S=△Р/∑△Р∑△Р為系統(tǒng)總壓差，是閥、全部工藝設(shè)備和管路系統(tǒng)上的各壓差之和。
石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析從以下3個(gè)方面內(nèi)容對(duì)閥的工作流量特性進(jìn)行分析： 1）從控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量方面分析 對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，它是由控制對(duì)象、變送器、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥幾個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的，系統(tǒng)的總放大系數(shù)K=K1K2K3K4K5K1-K5分別表示變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥、控制對(duì)象的放大系數(shù)。在負(fù)荷變動(dòng)的情況下，要使控制系統(tǒng)能保持預(yù)定的控制指標(biāo)，希望總放大系數(shù)在控制系統(tǒng)的整個(gè)操作范圍內(nèi)保持不變。一般在一個(gè)確定的系統(tǒng)里，K1-K3的系數(shù)是固定不變的，只有對(duì)象的放大系數(shù)K隨負(fù)荷的變化而變，保證K4K5的乘積是個(gè)常數(shù)就保證了系統(tǒng)的總放大系數(shù)K是個(gè)穩(wěn)定值。 2）工藝配管情況分析 調(diào)節(jié)閥總是與管道設(shè)備連在一起使用的，管道阻力會(huì)使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應(yīng)根據(jù)對(duì)象的特性，選擇合適的工作特性，再根據(jù)配管情況選擇相應(yīng)閥的固有流量特性。 3）從負(fù)荷變化情況分析 直線特性調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)流量相對(duì)變化量大，過(guò)于靈敏，容易引起振蕩，閥芯閥座易損壞，故在S值小、負(fù)荷變化幅度大的場(chǎng)合不宜采用。等百分比閥的放大系數(shù)隨閥門(mén)行程增大而增大，流量相對(duì)變化量恒定不變。 4、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的口徑 調(diào)節(jié)閥口徑的確定是在計(jì)算閥流量系數(shù)Cv的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。流量系數(shù)是指在閥門(mén)全開(kāi)條件下，閥兩端壓差△Р為100Kpa，流體密度p為1g/cm3時(shí)，通過(guò)閥的流體體積流量為Q（m3/h），其節(jié)流公式為：Q=C（4—1）C是一個(gè)比例系數(shù)，它與流量系數(shù)的關(guān)系是m倍，即C=mC。當(dāng)流量特性為直線型時(shí)m=1.63，當(dāng)流量特性為等百分比型時(shí)m=1.97。 式（4-1）是當(dāng)測(cè)量介質(zhì)為液體時(shí)的計(jì)算方法，當(dāng)測(cè)量介質(zhì)為氣體時(shí)應(yīng)考慮溫度和壓力對(duì)介質(zhì)體積的影響，其C值的計(jì)算分兩種情況： 當(dāng)閥前后壓差△Р小于0.5倍的閥前壓力Р1，即△Р<0.5P1時(shí) C=（Q/4.72）×1（4—2） 式（4—2）中P2為閥后壓力。 a）Р≥0.5P1時(shí) C=（Q/2.9）×/Р1（4—3） 另外，當(dāng)介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽時(shí)，計(jì)算C值要考慮蒸汽的過(guò)熱度。 確定完Cv值以后，要對(duì)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行驗(yàn)算，要求最大流量時(shí)閥開(kāi)度不大于90%，最小流量時(shí)開(kāi)度不小于10%，在正常工況下，閥門(mén)開(kāi)度應(yīng)在1.5%-85%之間.最后根據(jù)Cv值確定調(diào)節(jié)閥口徑。 5、石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析的材料和輔助裝置
調(diào)節(jié)閥的閥體選用鑄鐵材質(zhì)，耐壓等級(jí)，使用溫度范圍、耐腐蝕等方面應(yīng)不低于對(duì)工藝管道的要求，但在介質(zhì)為易燃易爆的流體時(shí)應(yīng)作特殊考慮。閥芯、閥座材質(zhì)的選用應(yīng)考慮到流體中是否有固體顆粒產(chǎn)生的磨損和氣蝕作用對(duì)閥內(nèi)件的沖擊。一般對(duì)于非腐蝕性流體，常選用不銹鋼；對(duì)于腐蝕性較強(qiáng)的流體，可選用堆焊硬質(zhì)合金或噴涂材質(zhì)。另外當(dāng)操作介質(zhì)高于+200℃時(shí)，要選擇帶散熱片的上閥蓋。 調(diào)節(jié)閥的輔助裝置主要有閥門(mén)定位器、電磁閥、回訊開(kāi)關(guān)、過(guò)濾減壓器、保位閥等。閥門(mén)定位器是調(diào)節(jié)閥的一個(gè)重要附件，常見(jiàn)的有氣動(dòng)閥門(mén)定位器和電氣閥門(mén)定位器兩種。它主要用于：高壓差的場(chǎng)合；高壓、高溫或低溫介質(zhì)的場(chǎng)合；介質(zhì)中含有固體懸浮物或黏性流體的場(chǎng)合；調(diào)節(jié)閥口徑較大的場(chǎng)合；實(shí)現(xiàn)分程控制；改善調(diào)節(jié)閥的流量特性。 電磁閥的作用是快速地切斷和接通氣源，使閥處于通、斷的位置，多用于安全放空閥。回訊開(kāi)關(guān)是需要在控制室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到閥位的信號(hào)才選用的。保位閥的選擇是根據(jù)工藝狀況，當(dāng)氣源切斷時(shí)，閥位要求保持在一定的位置上，但這種情況不多見(jiàn)
6、石油化工氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析結(jié)束語(yǔ) 調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，若選擇計(jì)算不準(zhǔn)確，使用維護(hù)不得當(dāng)，將直接影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，為此，對(duì)調(diào)節(jié)閥的正確選用，安裝和維修等各項(xiàng)工作都必須高度重視。調(diào)節(jié)閥的選型和應(yīng)用是一個(gè)專業(yè)性強(qiáng)、涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣的系統(tǒng)工作，要做好這個(gè)工作，不僅要在理論上充分了解它的各種特性，而且要結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)綜合分析判斷，做到理論和實(shí)踐科學(xué)地結(jié)合起來(lái)。 |
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