金奧閥門是一家專業(yè)生產(chǎn)調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠家，下面給大家講解一下關(guān)于氣動調(diào)節(jié)閥的選型及應(yīng)用。
人們常把測量儀表稱之為生產(chǎn)過程自動化的“眼睛"，把控制器稱之為“大腦"，把執(zhí)行器稱之為“手腳"。自動控制系統(tǒng)一切*的控制理論、巧妙的控制思想、復(fù)雜的控制策略都是通過執(zhí)行器對被控對象進(jìn)行作用的。調(diào)節(jié)閥是生產(chǎn)過程自動化控制系統(tǒng)中zui常見的一種執(zhí)行器，一般的自動控制系統(tǒng)是由對象、檢測儀表、控制器、執(zhí)型器等組成。如果選擇不當(dāng)，將直接影響控制系統(tǒng)的性能，甚至無法實現(xiàn)自動控制。
氣動調(diào)節(jié)閥的工作原理
氣動調(diào)節(jié)閥是以壓縮空氣為動力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于電氣閥門定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、保位閥等附件去驅(qū)動閥門，實現(xiàn)開關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的控制信號來完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)。
氣動調(diào)節(jié)閥的特點就是控制簡單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。
氣動調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成
氣動調(diào)節(jié)閥主要由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成，其中氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動部分，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，通過閥桿使氣動調(diào)節(jié)閥閥芯產(chǎn)生相應(yīng)的位移。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是氣動調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它與調(diào)節(jié)介質(zhì)直接接觸，在氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動下，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的
氣動閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，它與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用，接收調(diào)節(jié)器的輸出信號，然后它的輸出信號去控制氣動調(diào)節(jié)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)閥動作后，閥桿的位移又通過機(jī)械裝置反饋到閥門定位器?？梢愿纳普{(diào)節(jié)閥的定位精度并提高靈敏度，從而使調(diào)節(jié)閥能按調(diào)節(jié)器發(fā)來的控制信號實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。
氣動閥門的種類1 按調(diào)節(jié)方式分類
氣動閥門按照調(diào)節(jié)方式可分為調(diào)節(jié)型、切斷型、調(diào)節(jié)切斷型三種。
2 按作用方式分類
2.1 正作用式
當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)失去空氣壓力時彈簧力促使閥瓣上升，閥門開啟；通入壓縮空氣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的空氣壓力克服彈簧壓力使閥瓣下降，從而關(guān)閉閥門。這類氣動調(diào)節(jié)閥也叫“失氣開"式。
2.2 反作用式
當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)失去空氣壓力時，在彈簧力的作用下促使閥瓣下降，閥門關(guān)閉；通入壓縮空氣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的空氣壓力克服彈簧壓力使閥瓣上升，打開閥門。這類氣動調(diào)節(jié)閥也叫“失氣關(guān)"式。
對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的作用方向取決于是氣開閥還是氣關(guān)閥。當(dāng)控制器輸出信號增加時，氣開閥的開度增加，因而流過閥的流體流量也增加，故氣開閥是“正"方向。反之，由于當(dāng)氣關(guān)閥接收的信號增加時，流過閥的流體流量反而減少，所以是“反"作用。
在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，閥有正裝和反裝兩種類型，當(dāng)閥芯向下移動時，閥芯與閥座之間流通面積減小，稱為正裝；反之，稱為反裝。
氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正、反兩種作用方式，而閥也有正裝和反裝兩種方式，因此，實現(xiàn)氣動調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)就有四種組合方式。
在生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇，主要是從工藝生產(chǎn)的安全來考慮。例蒸氣加熱器選用氣開閥；鍋爐進(jìn)水的調(diào)節(jié)閥則選用氣關(guān)式。
3 按動作方式分類
3.1 直行程式
該類別是指在閥體部分，閥籠對流量的調(diào)節(jié)是通過上下運動的方式來獲得的，此種形式在東海氧化鋁廠現(xiàn)在應(yīng)用比較多。
3.2 角行程式
是指在閥體部分，閥瓣為球閥或蝶閥形式，對流量的調(diào)節(jié)是通過閥體的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)，一般轉(zhuǎn)動角度為90°（-5°/+0°）。
4 按驅(qū)動方式分類
按驅(qū)動方式可分為活塞式、隔膜式、兩面進(jìn)氣式（雙作用式）。
5 按控制閥的結(jié)構(gòu)分類
按控制閥的結(jié)構(gòu)可分為籠式閥門、單座式、雙座閥、球閥、碟閥、三通閥、角閥等。
6 按氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類
按氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)、活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)、長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)、滾動膜片執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。
氣動調(diào)節(jié)閥的選用
選擇氣動調(diào)節(jié)閥項目有：結(jié)構(gòu)型式、公稱通經(jīng)、壓力－溫度等級、管道連接、上閥蓋型式、流量特性、材料及氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、定位器等。深入研究各個項目和它們之間的相互關(guān)系，是極其重要的。選擇調(diào)節(jié)閥必須知道控制系統(tǒng)的各種工藝參數(shù)以及調(diào)節(jié)儀表、管道連接等基本條件，才能正確地選擇調(diào)節(jié)閥。下面為一般選用調(diào)節(jié)閥的基本準(zhǔn)則。
1 工藝流體條件
流體腐蝕性的影響主要體現(xiàn)在閥體和閥芯材料的選擇上。由于不能排除某些材料只許在某種特殊的閥型中使用的限制條件，因此并不是每種閥型均可任意選擇材料。閥體材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、靜壓和材料的許用溫度。閥芯材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、材料的許用溫度以及材料耐沖蝕的性能（即考慮液體的阻塞流，閥壓差和流體的清凈程度）。阻塞與否在初選時尚不能確定，需計算后再進(jìn)行校核。同時滿足以上各項要求的材料方為合選。
調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有的zui低公稱壓力等級是選型的必要條件。它可根據(jù)流體溫度、閥入口zui大壓力，按照初選閥體材料在一定溫度條件下與許用壓力的對應(yīng)關(guān)系來確定。
2 調(diào)節(jié)閥流通能力計算和尺寸選擇值
選擇調(diào)節(jié)閥尺寸大小的根本依據(jù)是閥的流通能力能否滿足工藝的要求。調(diào)節(jié)閥的額定流通能力和公稱通徑有一定的對應(yīng)關(guān)系，這是有產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。由此，必須按照工藝條件和初選閥型計算出流通能力，從初選的閥型中定出合適的公稱通徑。
2.1 調(diào)節(jié)閥流通能力的計算（以液體加以說明）
計算公式：CV值是用來表示調(diào)節(jié)閥的英制單位流量系數(shù)。其定義是，閥處于全開狀態(tài)，兩端壓差為1磅（7kPa）的條件下，60℉（15.6℃）的清水，每分鐘通過閥的流量，以加侖/分（gpm）表示。
式中：公制Q＝zui大流量gpm（加侖/分）；
G＝比重（水＝1）；
P1＝進(jìn)口壓力Psia（zui大流量時）；
P2＝出口壓力Psia（zui大流量時）。
英制Q＝zui大流量m3/h
G＝比重（水＝1）；
P1＝進(jìn)口壓力，kgf/cm2（zui大流量時）；
P2＝出口壓力，kgf/cm2（zui大流量時）。
Kv值定義為在閥門全開，閥兩端的壓差為1巴的條件下，溫度20℃的水一小時內(nèi)流經(jīng)閥的流量，以米/小時表示（CMPH）。
Kv=0.86Cv
2.2 公稱通徑的選擇
調(diào)節(jié)閥公稱通徑選擇，是由zui大Cv值、zui小Cv值、額定Cv值、可調(diào)范圍以及調(diào)節(jié)閥有足夠的調(diào)節(jié)余量，這幾個因素來決定的。
zui大Cv值和zui小Cv值是分別在zui大流量和zui小流量條件下計算出的兩個數(shù)值。
2.2.1 zui大Cv值
鑒于額定Cv值有+20%、-10%的調(diào)節(jié)誤差，建議等百分比閥在90%～95%開度內(nèi)的值作為zui大Cv值，線性調(diào)節(jié)閥在80%～90%開度內(nèi)的值作為zui大Cv值。
2.2.2 常用Cv值
常在低開度下工作，閥芯易于磨損，再從控制性能上考慮，希望閥在50%～80%開度范圍工作。
2.2.3 zui小Cv值
閥的zui小Cv值應(yīng)在固有的可調(diào)范圍之內(nèi)，實際上大多調(diào)節(jié)閥控制流體時，開度變化、閥上壓差也相應(yīng)變化。開度與流量之間的固有流量特性，變成了實際的流量特性，可調(diào)范圍也變小了。閥達(dá)到zui小Cv值時，希望閥在10%～20%開度上工作，如果要使閥在zui小的開度范圍內(nèi)工作，應(yīng)選擇可調(diào)范圍較大的調(diào)節(jié)閥，或者改用一臺大、一臺小的切換閥，用這兩臺閥分程控制流量。
2.3 調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍的驗算
為了保證調(diào)節(jié)閥在工藝要求的zui大到zui小流量的整個范圍內(nèi)滿意地調(diào)節(jié)，就必須進(jìn)一步驗算可調(diào)范圍R。以往有用規(guī)定zui小流量時的調(diào)節(jié)閥開度極限作為指標(biāo)進(jìn)行校驗的，但這種做法并不十分合適。應(yīng)采用以zui小流量計算所得的zui小Cv值作為校驗指標(biāo)才為合理，如果zui小Cv值滿足條件Cvmin≥2Cv/R，說明所選閥門滿足了可調(diào)范圍的要求，否則此閥應(yīng)慎用或采用分程控制。
3 調(diào)節(jié)閥流量特性選擇
調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對流量與相對位移（閥門的相對開度）間的關(guān)系，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：
Q/Qmax=f（l/L）
式中：Q/Qmax為相對流量，調(diào)節(jié)閥在某一開度時流量Q與全開Qmax之比；
l/L為相對位移，調(diào)節(jié)閥在某一開度時閥芯未予以l與L之比。
一般來說，改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的流通面積，便可以控制流量，實際上，由于多種因素的影響，如在節(jié)流面積變化的同時，還發(fā)生閥前、閥后的壓差變化，而壓差變化又將引起流量變化。為了便于分析，先假定閥前、閥后的壓差不變，然后再引申到真實情況進(jìn)行研究。前者稱為理想流量特性，后者稱為工作流量特性。
理想流量特性又稱為固有流量特性，它不同于閥的結(jié)構(gòu)特性。閥的結(jié)構(gòu)特性是指閥芯位移與流體通過的截面積之間的關(guān)系，不考慮壓差的影響，純粹由閥芯大小和幾何形狀所決定，因此就有快開、直線、拋物線等百分比四種流量特性。
對調(diào)節(jié)系統(tǒng)有影響的是工作特性。閥本身只具備固有特性（在閥兩端壓差不變的情況下，不可壓縮流體通過調(diào)節(jié)閥的流量與開度之間的關(guān)系）。而工作特性是由閥的固有特性結(jié)合管路系統(tǒng)阻力情況得到的。因此，先按調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求確定所需的工作流量特性，然后再確定與其相應(yīng)的固有流量特性。
結(jié)束語
氣動調(diào)節(jié)閥的選擇和合理應(yīng)用是關(guān)系到整個自動控制系統(tǒng)的好壞，直接影響到被調(diào)的參數(shù)是否滿足工藝要求，決定能否生產(chǎn)出合格的工藝產(chǎn)品。因此，合理選用不同的氣動調(diào)節(jié)閥在自動控制系統(tǒng)和實際生產(chǎn)過程中有著十分重要的作用。
