上海申弘閥門(mén)有限公司
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氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型
一、氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型氣動(dòng)控制閥控制回路包括：
閥門(mén)、定位器（帶反饋裝置）、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器、傳感器、調(diào)節(jié)過(guò)濾單元（三聯(lián)件）。
控制閥功能：生產(chǎn)過(guò)程的負(fù)荷變化或操作條件改變時(shí)，通過(guò)檢測(cè)元件和變送器的檢測(cè)和變送，將過(guò)程的被控變量送控制器，經(jīng)控制規(guī)律運(yùn)算后的輸出送執(zhí)行器，改變過(guò)程中相應(yīng)的流體流量，使被控變量與設(shè)定值保持一致。
二、傳感器
傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被檢測(cè)的信息，并能將此信息按一定規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。他是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制的首要環(huán)節(jié)。
我們常見(jiàn)的傳感器：
溫度傳感器、壓力變送器、液位計(jì)、流量計(jì)。
三、控制器(controller)
將傳感器檢測(cè)變送環(huán)節(jié)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較，獲得偏差信號(hào)，按一定控制規(guī)律對(duì)偏差信號(hào)(errorsignal)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算輸出送執(zhí)行器。控制器可用模擬儀表實(shí)現(xiàn)，也可用微處理器組成的數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)，例如DCS 和FCS 中采用的PID 控制功能模塊等。
四、定位器
閥門(mén)定位器是氣動(dòng)執(zhí)行器的主要附件，它與氣動(dòng)執(zhí)行器配套使用，用來(lái)提高閥門(mén)的位置精度，克服閥桿摩擦力和介質(zhì)不平衡力的影響，從而保證閥門(mén)按照調(diào)節(jié)器來(lái)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)正確定位，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。
用電信號(hào)去操作氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，必須配電-氣閥門(mén)定位器。
使閥門(mén)實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)和氣關(guān)兩種動(dòng)作，也必須由定位器來(lái)轉(zhuǎn)換。
五、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制閥中起著執(zhí)行器(actuator)的作用，處于控制環(huán)路的終位置，因此也稱(chēng)為終元件(finalelement)。執(zhí)行器用于接收控制器的輸出信號(hào)，并控制操縱變量變化。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將控制器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制閥閥桿直線位移或閥軸角位移的裝置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供推動(dòng)力或推動(dòng)力矩，用于克服不平衡力、閥壓緊力和摩擦力等，使位移量與輸入信號(hào)成比例變化。
氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)
氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，維護(hù)方便，成本低廉，得到廣泛應(yīng)用。它分正作用和反作用兩種執(zhí)行方式。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向外；反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向內(nèi)。
當(dāng)輸入信號(hào)增加時(shí)，在薄膜膜片上產(chǎn)生一個(gè)推力，克服彈簧的作用力后，推桿位移，位移方向向外。因此，稱(chēng)為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。反之，輸入信號(hào)連接口在下膜蓋上，信號(hào)增加時(shí)，推桿位移向內(nèi)，縮到膜盒里，稱(chēng)為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)如下：
氣動(dòng)薄膜直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)
1.正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本相同，由上膜蓋、下膜蓋、薄膜膜片、推桿、彈簧、調(diào)節(jié)件、支架和行程顯示板等組成。
2.正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)在膜盒下部，引出的推桿也在下部，因此，閥桿引出處要用密封套進(jìn)行密封，而正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)在膜盒上部，推桿引出處在膜盒下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在閥桿引出處不需要進(jìn)行密封。
3.可通過(guò)調(diào)節(jié)件的調(diào)整，改變彈簧初始力，從而改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力。
4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入輸出特性呈現(xiàn)線性關(guān)系，即輸出位移量與輸入信號(hào)壓力之間成線性關(guān)系。輸出的位移稱(chēng)為行程，由行程顯示板顯示。一些反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)還在膜盒上部安裝閥位顯示器，用于顯示閥位。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程有l(wèi)Omm、16mm、25mm、40mm、60mm和lOOmm 等六種規(guī)格。
5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片有效面積與推力成正比，有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力也越大。
6.可添加位移轉(zhuǎn)換裝置，使直線位移轉(zhuǎn)換為角位移，用于旋轉(zhuǎn)閥體。
7.可添加閥門(mén)定位器，實(shí)現(xiàn)閥位檢測(cè)和反饋，提高控制閥性能。
8.可添加手輪機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制失效時(shí)采用手輪進(jìn)行降級(jí)操作，提高系統(tǒng)可靠性。
9.可添加自鎖裝置，實(shí)現(xiàn)控制閥的自鎖和保位。
精小型氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)上作了重要改進(jìn)，它采用多個(gè)彈簧代替原來(lái)的一個(gè)彈簧，降低了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高度和重量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能、輸出推力大等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較，高度和重量約可降低30％。是采用四個(gè)彈簧結(jié)構(gòu)的精小型氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖。
六、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移變化轉(zhuǎn)換為控制閥閥芯和閥座間流通面積變化的裝置。通常稱(chēng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為閥，例如直通單座閥、角形閥等。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可從下列幾方面分析。從結(jié)構(gòu)看，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由閥體、閥內(nèi)件、上閥蓋組件、下閥蓋等組成。
從閥芯位移看，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分為直線位移閥和角位移閥。它們分別與直線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和角位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合使用。直通閥、角形閥、套筒閥等屬于直線位移閥，也稱(chēng)為滑動(dòng)閥桿閥(SlidingStemValve)o 蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥等屬于角位移閥，也稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)閥
從閥芯導(dǎo)向看，可分為頂導(dǎo)向、頂?shù)讓?dǎo)向、套筒導(dǎo)向、閥桿導(dǎo)向和閥座導(dǎo)向等類(lèi)型。
對(duì)于流體的控制和關(guān)閉等，閥芯的導(dǎo)向十分重要，閥芯導(dǎo)向用于閥芯和閥座的對(duì)中配合。頂導(dǎo)向采用閥蓋或閥體內(nèi)的一個(gè)導(dǎo)向套或填料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向；頂?shù)讓?dǎo)向采用閥蓋和下閥蓋的導(dǎo)向套實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，對(duì)雙座閥和需要導(dǎo)向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)需采用頂?shù)讓?dǎo)向；套筒導(dǎo)向采用閥芯的外表面與套筒的內(nèi)表面進(jìn)行導(dǎo)向，這種導(dǎo)向方式具有自對(duì)中性能，能夠?qū)崿F(xiàn)閥芯和閥座的對(duì)中；閥桿導(dǎo)向采用上閥蓋上的導(dǎo)向套與閥座環(huán)對(duì)中，用軸套與閥桿實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向；閥座導(dǎo)向在小流量控制閥中被采用，它用閥座直接進(jìn)行對(duì)中。
從流量特性看，根據(jù)流通面積的不同變化，可分為線性特、等百分比特性、快開(kāi)特性、拋物線特性、雙曲線特性及一些修正特性等。
控制閥的組成
控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分解為兩部分：力或力矩轉(zhuǎn)換部件和位移轉(zhuǎn)換部件。將控制器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制閥的推力或力矩的部件稱(chēng)為力或力矩轉(zhuǎn)換部件；
將力或力矩轉(zhuǎn)換為直線位移或角位移的部件稱(chēng)為位移轉(zhuǎn)換部件。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為閥芯和閥座之間流通面積的變化，改變操縱變量的數(shù)值。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型切斷閥
切斷閥與控制閥的區(qū)別是，切斷閥不需要定位器，用電磁閥取代，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)切斷的功能。
1、電磁閥
當(dāng)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)程序控制或兩位開(kāi)關(guān)控制時(shí)，需要配用電磁閥。選用電磁閥時(shí)，除要考慮交、直流電源及電壓、頻率外，必須注意電磁閥與調(diào)節(jié)閥作用型式的關(guān)系，可配用“常開(kāi)型”或“常閉型”。如果要求加大電磁閥的容量，來(lái)縮短動(dòng)作時(shí)間，可以并列使用兩臺(tái)電磁閥或把電磁閥作為先導(dǎo)閥與大容量氣動(dòng)繼動(dòng)器組合使用。
其他附件
1、氣動(dòng)繼電器（氣動(dòng)放大器）
氣動(dòng)繼電器是一種功率放大器，也稱(chēng)氣動(dòng)放大器、氣動(dòng)加速器。它能將氣壓信號(hào)送到較遠(yuǎn)的地方，消除由于信號(hào)管線加長(zhǎng)所帶來(lái)的滯后，主要用于現(xiàn)場(chǎng)變送器與中央控制室的調(diào)節(jié)儀表之間，或在調(diào)節(jié)器與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥之間，還有一種作用就是放大或縮小信號(hào)。
2、轉(zhuǎn)換器
轉(zhuǎn)換器分為氣-電轉(zhuǎn)換器和電-氣轉(zhuǎn)換器，其功能是實(shí)現(xiàn)氣、電信號(hào)之間一定關(guān)系相互轉(zhuǎn)換，主要用于在用電訊號(hào)操縱氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)將0～10mA 或4～20mA 電訊號(hào)轉(zhuǎn)換或20～100KPa 氣訊號(hào)轉(zhuǎn)換成0～10mA 或4～20mA 電訊號(hào)。
3、空氣過(guò)濾減壓閥
空氣過(guò)濾減壓閥是工業(yè)自動(dòng)化儀表中的一種附件，其主要功能是將來(lái)自空壓機(jī)的壓縮空氣進(jìn)行過(guò)濾凈化并將壓力穩(wěn)定在所需要的數(shù)值上，可用于各類(lèi)氣動(dòng)儀表、電磁閥、氣缸、噴涂設(shè)備及小型氣動(dòng)工具的供氣源和穩(wěn)壓裝置。
4、自鎖閥（保位閥）
自鎖閥是保持閥位的一種裝置。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥當(dāng)氣源發(fā)生故障時(shí)該裝置能將氣源訊號(hào)切斷，使膜室或氣缸的壓力訊號(hào)保持在故障前一瞬間的狀態(tài)，這樣就使閥位也維持在故障前的位置上，起到保位作用。
5、閥位傳送器
當(dāng)調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)離控制室時(shí)為了不到現(xiàn)場(chǎng)就能準(zhǔn)確了解閥的開(kāi)關(guān)位置，就要配備閥位傳送器，即將閥開(kāi)度的機(jī)構(gòu)位移量，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)送到控制室，此訊號(hào)可以是反映閥門(mén)任何開(kāi)度的連續(xù)信號(hào)，也可以認(rèn)為是閥門(mén)定位器的逆動(dòng)作。
6、行程開(kāi)關(guān)（回訊器）
行程開(kāi)關(guān)反映閥門(mén)開(kāi)關(guān)兩個(gè)位置，并同時(shí)送出指示訊號(hào)的裝置，控制室可以根據(jù)此訊號(hào)，叛斷閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以便采取相應(yīng)措施。
7、信號(hào)檢測(cè)開(kāi)關(guān)
電流信號(hào)檢測(cè)開(kāi)關(guān)VA-100 是用來(lái)檢測(cè)4-20mA 電流信號(hào)故障的裝置。內(nèi)置固態(tài)繼電器，一旦輸入信號(hào)低于4mA 以下的設(shè)定值，電流信號(hào)檢測(cè)開(kāi)關(guān)將使固態(tài)繼電器觸發(fā)，接通或切斷控制電源。特點(diǎn)：
控制電源可選擇；斷信號(hào)點(diǎn)可設(shè)置。
8、三斷保護(hù)裝置
閥門(mén)特殊控制及故障保護(hù)裝置與閥門(mén)定位器等配套使用，在氣源、信號(hào)、電源發(fā)生故障時(shí)，能夠按照控制要求使調(diào)節(jié)閥保持原位、或者全開(kāi)、全關(guān)，處于安全位置，直至狀態(tài)恢復(fù)。不同控制要求，內(nèi)部配置不同。
9、常見(jiàn)的控制形式
有三斷保護(hù)：在氣源、信號(hào)、電源故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的保位或復(fù)位
兩斷保護(hù)：在氣源、信號(hào)、電源故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的保位或復(fù)位。
正常調(diào)節(jié)式工作，緊急情況，兩位式緊急開(kāi)或緊急關(guān)
氣源故障，仍保持短時(shí)間工作
10、帶智能閥門(mén)定位器的氣動(dòng)控制閥
這類(lèi)控制閥的結(jié)構(gòu)與普通控制閥相同，因附帶智能閥門(mén)定位器而使控制閥具有智能化功能智能閥門(mén)定位器與普通閥門(mén)定位器的主要區(qū)別如下
1）.控制閥流量特性的實(shí)現(xiàn)方式不同。智能定位器的反饋部分采用線性反饋，所需控制閥流量特性是在設(shè)定回路實(shí)現(xiàn)的。普通定位器的反饋部分是不同形狀的凸輪，通過(guò)改變凸輪形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)所需控制閥流量特性。
2）.輸入輸出方式不同。通常，智能閥門(mén)定位器是智能電氣閥門(mén)定位器。與一般電氣閥門(mén)定位器比較，智能電氣閥門(mén)定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA 或1～5V 電信號(hào)，它需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后作為微處理器的輸入信號(hào)。而一般電氣閥門(mén)定位器輸入信號(hào)雖然是4—20mA 或l～5V 電信號(hào)，但它不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可直接送電磁線圈產(chǎn)生電磁力，實(shí)現(xiàn)力平衡。智能閥門(mén)定位器的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，它通常送壓電閥組，通過(guò)壓電閥組的開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)送控制閥膜頭的氣壓，一般電氣閥門(mén)定位器的輸出信號(hào)是經(jīng)氣動(dòng)放大器放大后的氣信號(hào)。
3）.采用的控制方式不同。智能閥門(mén)定位器與一般的計(jì)算機(jī)控制裝置類(lèi)似，采用離散控制方式，因此，在采樣間隔內(nèi)，控制閥開(kāi)度不變化。運(yùn)行過(guò)程中，控制閥開(kāi)度呈現(xiàn)階梯形變化。一般閥門(mén)定位器采用連續(xù)控制方式，因此，整個(gè)控制過(guò)程中，控制閥開(kāi)度的變化是連續(xù)的(除了因死區(qū)造成的躍變外)。
4）.反饋信號(hào)檢測(cè)處理不同。智能閥門(mén)定位器中控制閥反饋信號(hào)需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送微處理器處理，而一般閥門(mén)定位器反饋信號(hào)直接作為反饋力(力矩)，不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
一些智能閥門(mén)定位器輸入信號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，在同一導(dǎo)線還傳輸HART 數(shù)字信號(hào)，組成混合信號(hào)的智能閥門(mén)定位器，它不屬于現(xiàn)場(chǎng)總線智能閥門(mén)定位器，但仍屬于智能閥門(mén)定位器。
5）帶現(xiàn)場(chǎng)總線智能閥門(mén)定位器的氣動(dòng)控制閥與一般智能閥門(mén)定位器比較，這類(lèi)控制閥所帶閥門(mén)定位器的特點(diǎn)如下。
a．輸入信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)模擬電流或電壓信號(hào)，而是現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的數(shù)字信號(hào)。
b．具有通信功能，能夠方便地與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享。
c．可采用直接供電方式和本安方式運(yùn)行，符合現(xiàn)場(chǎng)總線有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
d，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)放系統(tǒng)互連的有關(guān)功能，例如可互換性、可互操作性等。
e．全數(shù)字、雙向通信。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型控制閥的控制系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)三個(gè)基本性能：安全性、穩(wěn)定性和性。
一、為了選擇正確的控制閥，需要詳細(xì)了解應(yīng)用和制程本身的需求。主要包含如下幾個(gè)因素：
1.現(xiàn)場(chǎng)安全性的要求。
例如：A、在電源故障時(shí)閥門(mén)應(yīng)該處于閥開(kāi)還是閥關(guān)的狀態(tài)？也就是閥門(mén)選型時(shí)需要說(shuō)明是“氣開(kāi)”還是“氣關(guān)”。
B、是否需要高位和低位報(bào)警？
2、被控制的參數(shù)是什么？如，溫度、壓力、液位、流量？
3、被控介質(zhì)是什么？其物理性能是什么？
4、流經(jīng)控制閥的介質(zhì)是什么（蒸汽、水、油等），其流量是多少？
5、控制閥前壓力、閥后壓力，大壓降是多少？
6、閥門(mén)的材質(zhì)和連接方式要求
7、控制閥后連接的是什么換熱系統(tǒng)？制程有什么要求？
例如：A、換熱器是用于供熱還是制程應(yīng)用？是連續(xù)生產(chǎn)還是間歇性生產(chǎn)？
B、對(duì)溫度控制，設(shè)定溫度是固定的還是過(guò)程變化的？
C、負(fù)載是穩(wěn)定的還是變化的？如果是變化的，變化是快速的還是緩慢的？
D、大允許控制偏差是多少？
E、需要單回路還是多回路控制？
F、安裝環(huán)境：是否具有腐蝕性？控制閥安裝室內(nèi)還是室外？管線是否干凈？是否需要防爆？
G、現(xiàn)場(chǎng)可提供的動(dòng)力源:電\壓縮空氣，電壓和氣源壓力是多少？
二、選擇控制閥類(lèi)型
1、閥門(mén)類(lèi)型：截止閥型、球閥、蝶閥。
2、控制類(lèi)型：氣動(dòng)、電動(dòng)、電氣控制、自作用式。
如果在危險(xiǎn)的區(qū)域使用，氣動(dòng)或自作用控制要比昂貴的本安型或防爆型電動(dòng)控制更加適合。
在考慮具體應(yīng)用和所需要的動(dòng)力源時(shí)需要考慮三個(gè)因素：負(fù)載的改變。設(shè)定值的控制關(guān)鍵與否。
設(shè)定值是否變化。
A、電氣控制：結(jié)合了電動(dòng)控制和氣動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)由氣動(dòng)閥、電子控制器、傳感器和控制系統(tǒng)，以及電氣定位器和轉(zhuǎn)換器組成。
這種組合控制既具有氣動(dòng)閥控制的平穩(wěn)性，又具有電動(dòng)控制系統(tǒng)的快速和正確。分為氣開(kāi)型和氣關(guān)型；
目前工業(yè)上使用多的就是這種控制方式，常見(jiàn)產(chǎn)品有：氣動(dòng)控制閥或調(diào)節(jié)閥。如Way′s波紋管密封氣動(dòng)控制閥PCV3000-B。
B、氣動(dòng)控制：
1）結(jié)實(shí)，動(dòng)作迅速，適用于制程改變迅速的場(chǎng)合。
2）執(zhí)行器可以提供很大的關(guān)閉力或開(kāi)啟力，可克服流體壓差。
常見(jiàn)產(chǎn)品有：氣動(dòng)波紋管截止閥，氣動(dòng)球閥和氣動(dòng)蝶閥。
C、電動(dòng)控制：動(dòng)作相對(duì)比較慢，不如氣動(dòng)執(zhí)行器平穩(wěn)，不適合于制程參數(shù)快速改變的應(yīng)用，如負(fù)載快速改變的壓力控制。執(zhí)行器的關(guān)閉力相對(duì)較小，還需要較大耗電量，使用成本很高。
D、自作用控制：結(jié)實(shí)、簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，適用于惡劣的工作環(huán)境中。但反應(yīng)比較慢，不能提供積分和微分控制功能，控制偏差相對(duì)大一點(diǎn)。典型應(yīng)用為大型油罐控溫。
三、設(shè)定點(diǎn)或期望值附近的振蕩，通常是不能接受的。產(chǎn)生振蕩需的原因如下：
A、控制器、感應(yīng)器或執(zhí)行器閥門(mén)口徑選擇錯(cuò)誤
B、控制器設(shè)定錯(cuò)誤
C、感應(yīng)器的安裝位置錯(cuò)誤引起很長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間
四、特殊說(shuō)明
1、對(duì)于一些換熱器系統(tǒng)，為了既保證溫度準(zhǔn)確，又避免因超壓引起冒頂事故等安全問(wèn)題，建議采用在控制溫度的同時(shí)，另外控制壓力。對(duì)于溫控閥采用溫度信號(hào)來(lái)控制，用4-20mA電流輸出，這樣可確保溫度非常準(zhǔn)確。用另一個(gè)控制閥來(lái)控制壓力，出于節(jié)能考慮，采用氣關(guān)型。采集壓力信號(hào)，繼電器輸出，起超壓保護(hù)作用。這樣兩個(gè)控制閥串聯(lián)，若壓力超過(guò)上限設(shè)定時(shí)，馬上可以切斷汽源。
2、因?yàn)轱柡驼羝膲毫蜏囟仍诶碚撋鲜且灰粚?duì)應(yīng)的，但在容積非常大的情況下，溫度會(huì)受介質(zhì)流速、容器內(nèi)不同部件不同金屬材質(zhì)的換熱效率以及傳感器的安裝位置等因素影響，而無(wú)法確保換熱器內(nèi)任一點(diǎn)的溫度都能及時(shí)均衡，而壓力信號(hào)則不受上述因素影響。所以對(duì)于容積很大的換熱器的控制方式也可調(diào)換使用，主控壓力，繼電器采集溫度信號(hào)。如石化行業(yè)50萬(wàn)噸級(jí)以上的重油罐一般采用這種方式控制。
3、控制閥選型時(shí)，一定要計(jì)算并確認(rèn)閥門(mén)的Kv值（即閥門(mén)的流量系數(shù)），否則很有可能造成閥門(mén)選擇過(guò)大或過(guò)小，尤其對(duì)于使用蒸汽作熱媒進(jìn)行加熱的工況，更要慎重計(jì)算，否則很容易產(chǎn)生水錘、管線振動(dòng)、控制不穩(wěn)定等現(xiàn)象發(fā)生，原因如下：
1）當(dāng)閥門(mén)選型過(guò)大時(shí)，閥門(mén)將長(zhǎng)期處于低開(kāi)度運(yùn)行，這樣不僅使閥門(mén)本身密封面容易損害，還會(huì)造成大量蒸汽長(zhǎng)期滯留于閥前，從而形成積水，在閥前疏水不及時(shí)的情況下，很容易產(chǎn)生水錘而使管線劇烈振動(dòng)，對(duì)換熱器及管線設(shè)備造成損害。
2）當(dāng)閥門(mén)選型過(guò)小時(shí)，閥門(mén)將長(zhǎng)期處于全開(kāi)狀態(tài)，從而失去了本身具備的調(diào)節(jié)功能，從而造成控制極不穩(wěn)定，偏差會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于控制要求。
1、氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型Kv值是什么？
Kv值是指控制閥的大流量系數(shù)，這個(gè)Kv值隨控制閥開(kāi)度的變化而變化。當(dāng)控制閥從全關(guān)到全開(kāi)時(shí)，其流量系數(shù)逐漸增大。因此，控制閥銘牌或說(shuō)明書(shū)提供的流量系數(shù)Kv或Cv是控制閥全開(kāi)時(shí)具有的流量系數(shù)，即該控制閥的大流量系數(shù)，通常稱(chēng)為控制閥額定流量系數(shù)。
控制閥容量以控制閥在全開(kāi)的流量系數(shù)作為其額定流量系數(shù)。因此，額定流量系數(shù)Kv=50的控制閥表示控制閥全開(kāi)，控制閥兩端壓降為100kpa時(shí)，每小時(shí)可通過(guò)5～40℃的水量是50M3。
2、Kv值與哪些因素有關(guān)
控制閥的工程設(shè)計(jì)和選型，一定要計(jì)算流量系數(shù)Kv值。流量系數(shù)是表征控制閥容量大小、內(nèi)部流道形式、控制閥類(lèi)型等綜合因素對(duì)流通能力影響的特征參數(shù)，與下列因素有關(guān)：
A、 流通類(lèi)型，如蒸汽、液體、其他氣體等；
B、 控制閥類(lèi)型，如直通單座控制閥、直通雙座減壓閥等；
C、 流通工作狀態(tài)，如工作壓力、工作溫度、流通成分和密度、兩端壓降等；
D、 流體的流量大小。
3、Kv值計(jì)算公式
以下公式僅適用于牛頓型不可壓縮流體（液體）和可壓縮流體（蒸汽和氣體），對(duì)于非牛頓型不可壓縮流體及其混合流體則不適用，如泥漿、膠體等。以下是采用平均重度法來(lái)計(jì)算流量系數(shù)的。
表中的工程單位如下：
Q—液體流量(LiquidFlow Rate)，m3/h；
QN—氣體流量(Air Flow Rate)，m3(標(biāo)準(zhǔn))/h，在0℃，760mmHg絕壓條件下的氣體流量；
Gs—蒸汽流量(Steam Flow Rate)，kg/h；
γ—液體重度(SpecificGravity of Liquid)，gf/cm3；
γN—氣體重度(Specific Gravity of Air)，kgf/m3；
P1—閥前絕壓(Primary Pressure)，kgf/cm2；
P2—閥后絕壓(Secondary Pressure)，kgf/cm2；
ΔP—閥兩端壓差(P1－P2)，kgf/cm2；
t—閥前流體溫度(PrimaryTemperature)，℃；
tsh—蒸汽過(guò)熱溫度(Degree of Superheat Steam)，℃（指相同壓力下，過(guò)熱蒸汽比飽和蒸汽過(guò)熱的溫度，飽和溫度的tsh=0）。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型
一、理想可調(diào)比
調(diào)節(jié)閥前后壓差保持不變時(shí)的可調(diào)比，稱(chēng)為理想可調(diào)比，其計(jì)算公式為R=Qmax/Qmin=Kvmax/Kvmin?？梢钥闯?，理想可調(diào)比等于Kvmax(大流量系數(shù))與Kvmin(小流量系數(shù))之比。它反映了調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能力的大小。如果單從自控角度考慮，希望可調(diào)比越大越好，但由于受到調(diào)節(jié)閥閥瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝的限制，Kvmin不能太小，一般國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)取R=30或R=50，維遠(yuǎn)的控制閥均為R=50。
二、流量特性
控制閥流量特性是流體通過(guò)控制閥的相對(duì)流量和相對(duì)行程（位移）之間的函數(shù)關(guān)系。
用數(shù)學(xué)的方式表示q=Q/Qmax=f(L/Lmax)=f（l），式中Q是行程在L時(shí)的流量，Qmax是閥門(mén)的大流量； L是某開(kāi)度時(shí)的行程，Lmax是大流量時(shí)的行程；因此，Q/Qmax表示相對(duì)流量，無(wú)量綱，即調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)流量Q與全開(kāi)流量Qmax之比; L/Lmax為相對(duì)行程（位移），無(wú)量綱，即調(diào)節(jié)閥在某一開(kāi)度時(shí)閥芯位移L與全開(kāi)位移Lmax之比。
根據(jù)控制閥兩端的壓降，控制閥流量特性分為固有流量特性和工作流量特性。固有流量特性是控制閥兩端壓降恒定時(shí)的流量特性，亦稱(chēng)為理想流量特性。工作流量特性是在工作狀況下(壓降變化)控制閥的流量特性。控制閥出廠所提供的流量特性指固有流量特性。
控制閥的結(jié)構(gòu)特性是閥芯的位移與流體通過(guò)的截面積之間的關(guān)系，它不考慮閥兩端的壓降，因此，只與閥芯的形狀、大小等幾何因子有關(guān)。但在實(shí)際工況中，由于多種因素的影響，通過(guò)閥門(mén)的流量可能隨壓降而變化。為了便于分析，設(shè)定閥門(mén)的壓降不變，然后再引申到真實(shí)情況進(jìn)行分析，前者稱(chēng)為閥門(mén)固有流量特性，后者稱(chēng)為閥門(mén)工作流量特性。
固有流量特性是控制閥制造廠商在控制閥出廠時(shí)檢查的特性，有線性、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線、雙曲線、快開(kāi)、平方根等不同類(lèi)型。常用的固有流量特性有線性、等百分比、快開(kāi)等幾種。
1、線性流量特性：控制閥在不同的行程，如果行程變化量相同，則流量的相對(duì)變化量不同。
線性流量特性的控制閥在小開(kāi)度時(shí)，流量小，但流量相對(duì)變化量大，靈敏度很高，行程稍有變化就會(huì)引起流量的較大變化，因此，在小開(kāi)度時(shí)容易發(fā)生振蕩。在大開(kāi)度時(shí)，流量大，但流量相對(duì)變化量小，靈敏度很低，行程要有較大變化才能夠使流量有所變化，因此，在大開(kāi)度時(shí)控制呆滯，調(diào)節(jié)不及時(shí)，容易超調(diào)，使調(diào)節(jié)過(guò)程變慢。
2、等百分比流量特性：也稱(chēng)為對(duì)數(shù)流量特性，因?yàn)榭刂崎y相對(duì)流量的對(duì)數(shù)與相對(duì)行程成正比。等百分比流量特性的控制閥在不同開(kāi)度下，相同的行程變化引起流量的相對(duì)變化是相等的，因此，稱(chēng)為百分比流量特性。在全行程范圍內(nèi)具有相同的控制精度。在小開(kāi)度時(shí)，增益較小，因此，調(diào)節(jié)平緩，在大開(kāi)度時(shí)，增益較大，能夠有效進(jìn)行調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)及時(shí)。
3、快開(kāi)流量特性：這種流量特性的控制閥，在小開(kāi)度時(shí)就有較大流量，再增大開(kāi)度，流量變化已很小，因此稱(chēng)為理想快開(kāi)流量特性。通常有效調(diào)節(jié)的行程在1/4閥座直徑處。對(duì)于需要快速切斷或位置控制的場(chǎng)合，常選用快開(kāi)流量特性。
三、流量特性的選擇原則
生產(chǎn)過(guò)程中常用的調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有直線、等百分比和快開(kāi)三種。拋物線流量特性介于直線與百分比之間，一般可用等百分比來(lái)代替，而快開(kāi)特性主要用于二位調(diào)節(jié)及程序控制中。因此，調(diào)節(jié)閥的特性選擇實(shí)際上是指如何選擇直線和等百分比流量特性。調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇可以通過(guò)理論計(jì)算，但使用的方法和方程都很復(fù)雜，而且由于干擾的不同，高階響應(yīng)方程計(jì)算就更加繁雜。目前對(duì)調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇多采用經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則。
1、若用于控制溫度，則選用等百分比特性；
2、若用于控制流量，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，采用等百分比特性；當(dāng)設(shè)定值變化時(shí)，采用線性；
3、 若用于控制液位或壓力，當(dāng)控制閥兩端▽Pv恒定時(shí)，選用線性，其他情況選用等百分比。
由此可見(jiàn)，實(shí)際工況中，應(yīng)該絕大部分工況都需要選用等百分比控制閥。
氣動(dòng)控制閥計(jì)算選型實(shí)際生產(chǎn)中，常見(jiàn)控制閥應(yīng)用包括：溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等。
一、溫度控制
1、對(duì)于工業(yè)物料，需要通過(guò)蒸汽加熱來(lái)升溫，以達(dá)到工藝要求溫度，對(duì)于這些制程，必須要將物料溫度控制在接近于設(shè)定溫度的范圍內(nèi)，以免物料或產(chǎn)品被破壞，甚至產(chǎn)品報(bào)廢的問(wèn)題，因此，需要使用氣動(dòng)控制閥來(lái)進(jìn)行比例控制。
2、控制好溫度，可以更加節(jié)能，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)度加熱的問(wèn)題，也就不會(huì)損耗更多沒(méi)必要消耗的蒸汽。
3、采用氣動(dòng)控制閥自動(dòng)控制溫度，相比于通過(guò)人工手動(dòng)去調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)控制溫度，要節(jié)省人力，控制精度也要高得多，自動(dòng)控制非常，人工控制則不準(zhǔn)確，不穩(wěn)定。
對(duì)于一些不太好探測(cè)物料溫度的制程，如調(diào)質(zhì)器，可能還有很多工廠采用手動(dòng)控制，不過(guò)現(xiàn)在越來(lái)越多的工廠正在使用氣動(dòng)控制來(lái)代替手動(dòng)控制。
對(duì)于一些非常大型的系統(tǒng)，如儲(chǔ)油罐，因?yàn)闇囟茸兓瘯?huì)非常慢，而且控制要求也不是很高，有部分工廠會(huì)采用自作用溫控閥來(lái)自動(dòng)控制油溫。
4、典型的溫度控制系統(tǒng)包括：氣動(dòng)控制閥+溫度控制器+溫度傳感器（PT100）
二、液位控制
也是常見(jiàn)的一種工況，例如制程水箱的液位控制，清洗用的熱水水箱（CIP）的液位控制，需要為下一個(gè)沖洗循環(huán)維持一定的水位。液位控制中，常常會(huì)設(shè)置高低位報(bào)警。
高位報(bào)警：當(dāng)水箱的溢流或者熱流體的溢出會(huì)造成人員危險(xiǎn)時(shí)，需要設(shè)置高位報(bào)警。
典型的液位控制系統(tǒng)包括：氣動(dòng)控制閥+液位控制器+液位計(jì)
三、壓力控制
有個(gè)別用戶(hù)在蒸汽管道上，因?yàn)樽宰饔脺p壓閥故障率較高，所以選用氣動(dòng)控制閥來(lái)控制蒸汽壓力，替代減壓閥使用，可以選用維遠(yuǎn)的波紋管密封氣動(dòng)控制閥(PCV3000-B)+壓力控制器+壓力傳感器+散熱器；也可以選用維遠(yuǎn)如右圖的氣缸式氣動(dòng)控制閥(S16FGBH-PC)+壓力控制器+壓力傳感器。
四、蒸汽流量控制
蒸汽的流量控制不如壓力和溫度控制這么多見(jiàn)，流量控制常常用在壓力控制或溫度控制不能實(shí)現(xiàn)或者不能正確達(dá)到制程要求的應(yīng)用中。
典型應(yīng)用:
1. 有些制程中，需要噴射一定量的蒸汽進(jìn)到產(chǎn)品里，產(chǎn)品曾經(jīng)由于運(yùn)輸或存儲(chǔ)而被干燥過(guò)，或者產(chǎn)品生產(chǎn)需要，這時(shí)需要做蒸汽流量控制。例如在煙草行業(yè)中的潤(rùn)葉過(guò)程、咖啡和飼料行業(yè)的制粒過(guò)程、糧油行業(yè)的調(diào)質(zhì)塔等。
2. 典型的流量控制系統(tǒng)包括：氣動(dòng)控制閥+控制器+流量計(jì)
其中流量計(jì)建議安裝在流量控制閥的上游，因?yàn)樯嫌螇毫^高，可以減小流量計(jì)的口徑，降低其成本。同時(shí)，流量計(jì)若裝在控制閥后面，則流量計(jì)的蒸汽壓力（和密度）會(huì)受到控制閥下游蒸汽流動(dòng)狀態(tài)的影響較大。
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