1、引言

化工企業(yè)自動化生產過程控制精度高，安全可靠性嚴格。其終端控制元件的準確快速調整是不可或缺的重要組成部分。控制結果必須保證工藝指標的要求，衰減比和過度調整不得超過工藝允許的范圍。在這方面，如何選擇合適的氣動調節(jié)閥類型，使其在工藝控制電路中安全、可靠、經濟，是儀器控制設計和管理人員普遍關注的問題。氣動調節(jié)閥的選擇一般從以下四個方面考慮：1）調節(jié)閥的結構和類型。2）流量特性。3）流量系數和閥門直徑。4）材料和輔助裝置。

2.氣動調節(jié)閥的結構和類型

氣動調節(jié)閥由執(zhí)行機構和閥門組成。執(zhí)行機構接收輸入氣源信號，產生推力，使推桿位移，推動閥門開關動作；閥門是與管道連接的閥體組件。它接受執(zhí)行機構的推桿推力，改變閥桿位移，改變閥門開度，控制流量的變化。調節(jié)閥的產品種類繁多，結構多樣。在選擇時，應綜合考慮調節(jié)功能、泄漏等級、耐壓性、切斷壓差、腐蝕性、腐蝕性汽蝕性、性價比和維護方便性。經驗方面，選擇順序應為：單（雙）座控制閥、籠控制閥、偏心旋轉閥、蝶閥、角閥、球閥。

氣動調節(jié)閥有氣開與氣關兩種類型。確定調節(jié)閥開關方式的原則是：當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全。如果閥門
信號中斷后處于打開位置，流體不中斷最安全，選擇氣關閥；如果信號壓力中斷后閥門關閉，流體不通過最安全，則選擇氣開閥。

3.氣動調節(jié)閥的流量特性

介質流過閥的相對流量Q與閥芯相對行程L函數關系：

Q=f（L）

當調節(jié)閥兩端的壓差保持不變時，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、拋物線和快速開啟。

在生產過程中，閥門的固有流量特性包括直線、等百分比和快速打開。拋物線的特性介于直線和等百分比之間，通常被等百分比特性所取代?？焖俅蜷_特性主要用于二位控制。一般來說，閥門兩端的壓差不能保持不變。此時，閥門的固有流量特性發(fā)生變化，閥門在工作條件下的特性稱為工作流量特性。此時，在確定流量特性時，應引入稱為閥阻比的系數S=△Р/∑△Р

∑△Р是系統(tǒng)的總壓差，是閥門、所有工藝設備和管道系統(tǒng)的總壓差。

從以下三個方面分析閥門的工作流特性：

1)分析控制系統(tǒng)的控制質量

對于一個簡單的控制系統(tǒng)，它由控制對象、變送器、調節(jié)器和調節(jié)閥組成，系統(tǒng)的總放大系數K=K₁K₂K₃K₄K₅

K₁-K₅分別表示變送器、調節(jié)器、執(zhí)行器、執(zhí)行器、閥門和控制對象的放大系數。在負載變化的情況下，控制系統(tǒng)應保持預定的控制指標，并希望總放大系數在控制系統(tǒng)的整個操作范圍內保持不變。通常在一個確定的系統(tǒng)中，K₁-K₃只有對象的放大系數是固定的K隨著負載的變化，保證K₄K₅乘積是保證系統(tǒng)總放大系數的常數K是個穩(wěn)定值。

2)工藝配管分析

調節(jié)閥總是與管道設備連接在一起，管道阻力會使閥門的工作特性與固有特性不同。因此，應根據對象的特點選擇合適的工作 特性，然后根據管道配置選擇相應閥門的固有流量特性?？紤]工藝管道配置時，可參照表3-1選擇閥門的固有特性。

從表3-1看，當S=1-0.6時，所選固有流量特性與工作流量特性一致。S<0.特征曲線畸變嚴重時不宜控制。

3)分析負載變化

線性調節(jié)閥開度小時流量相對變化大，過于敏感，容易引起振蕩，閥芯閥座容易損壞S不應使用值小、負荷變化范圍大的場合。隨著閥門行程的增加，等百分比閥的放大系數增加，流量相對變化不變。

4.氣動調節(jié)閥的直徑

在計算閥流系數時，確定調節(jié)閥口徑C_V在此基礎上進行。流量系數是指閥門兩端的壓差△Р為100Kpa，流體密度
p為1g/cm³當通過閥的流體體積流量為Q（m³/h），節(jié)流公式如下：

Q=C（4—1）

C它是一個比例系數，它與流量系數的關系是m倍，即C=mC。當流量特性為直線時m=1.63當流量特等百分比時，63m=1.97。

(4-1)是測量介質為液體時的計算方法。當測量介質為氣體時，應考慮溫度和壓力對介質體積的影響C值的計算分為兩種情況：

閥門前后壓差△Р小于0.閥前壓力5倍Р₁，即△Р<0.5P₁時

   （4-2）

式（4-2）中P₂閥后壓力。

a）Р≥0.5P₁時

   （4-3）

此外，當介質是過熱蒸汽時，計算C蒸汽過熱值得考慮。

確定完Cv值后，檢查調節(jié)閥的開度。當最大流量要求時，閥門開度不得超過90%，最小流量時開度不得小于10%。正常情況下，閥門開度應為1.5%-85%之間.最后根據C確定調節(jié)閥的直徑。

5.氣動調節(jié)閥的材料及輔助裝置

調節(jié)閥閥體采用鑄鐵材料，耐壓等級、使用溫度范圍、耐腐蝕性不得低于工藝管道的要求，但介質為易燃易爆流體時應特別考慮。閥芯和閥座材料的選擇應考慮流體中固體顆粒的磨損和氣體腐蝕對閥內部件的影響。一般來說，不銹鋼通常用于非腐蝕性流體；對于腐蝕性強的流體，可選擇焊接硬合金或噴涂材料。此外，當操作介質高于 200時℃當選擇帶散熱器的上閥蓋時。調節(jié)閥的輔助裝置主要包括閥門定位器、電磁閥、回信開關、過濾減壓器、保位閥等。閥門定位器是調節(jié)閥的重要附件，通常包括氣動閥定位器和電氣閥定位器。主要用于：高壓差、高壓、高溫或低溫介質、固體懸浮或粘性流體、分程控制、改善流量特性。

電磁閥的功能是快速切斷和連接氣源，使閥門處于完全連接和斷裂的位置，主要用于安全排氣閥。在選擇回信開關之前，需要在控制室實時監(jiān)控閥位的信號。保位閥的選擇是基于工藝條件。當氣源切斷時，閥位應保持在一定位置，但這種情況很少見。

6、結束語

在這種情況下，閥門的固有特性可以參考表3-1來選擇。調節(jié)閥是自動控制系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。如果計算不準確，使用維護不當，將直接影響控制系統(tǒng)的控制質量，甚至造成嚴重的生產事故。因此，必須高度重視調節(jié)閥的正確選擇、安裝和維護。調節(jié)閥的選擇和應用是一項專業(yè)、技術領域廣泛的系統(tǒng)工作。要做好這項工作，不僅要充分了解其理論上的各種特點，還要結合實際使用經驗進行綜合分析和判斷，實現理論與實踐的科學結合。