化工企业气动调节阀选型要点研究

1、引言

化工企业自动化生产过程控制精度高，安全可靠性严格。其终端控制元件的准确快速调整是不可或缺的重要组成部分。控制结果必须保证工艺指标的要求，衰减比和过度调整不得超过工艺允许的范围。在这方面，如何选择合适的气动调节阀类型，使其在工艺控制电路中安全、可靠、经济，是仪器控制设计和管理人员普遍关注的问题。气动调节阀的选择一般从以下四个方面考虑：1）调节阀的结构和类型。2）流量特性。3）流量系数和阀门直径。4）材料和辅助装置。

2.气动调节阀的结构和类型

气动调节阀由执行机构和阀门组成。执行机构接收输入气源信号，产生推力，使推杆位移，推动阀门开关动作；阀门是与管道连接的阀体组件。它接受执行机构的推杆推力，改变阀杆位移，改变阀门开度，控制流量的变化。调节阀的产品种类繁多，结构多样。在选择时，应综合考虑调节功能、泄漏等级、耐压性、切断压差、腐蚀性、腐蚀性汽蚀性、性价比和维护方便性。经验方面，选择顺序应为：单（双）座控制阀、笼控制阀、偏心旋转阀、蝶阀、角阀、球阀。

气动调节阀有气开与气关两种类型。确定调节阀开关方式的原则是：当信号压力中断时，应保证工艺设备和生产的安全。如果阀门
信号中断后处于打开位置，流体不中断最安全，选择气关阀；如果信号压力中断后阀门关闭，流体不通过最安全，则选择气开阀。

3.气动调节阀的流量特性

介质流过阀的相对流量Q与阀芯相对行程L函数关系：

Q=f（L）

当调节阀两端的压差保持不变时，阀的流量特性称为固有流量特性。固有流量特性主要有直线、等百分比、抛物线和快速开启。

在生产过程中，阀门的固有流量特性包括直线、等百分比和快速打开。抛物线的特性介于直线和等百分比之间，通常被等百分比特性所取代。快速打开特性主要用于二位控制。一般来说，阀门两端的压差不能保持不变。此时，阀门的固有流量特性发生变化，阀门在工作条件下的特性称为工作流量特性。此时，在确定流量特性时，应引入称为阀阻比的系数S=△Р/∑△Р

∑△Р是系统的总压差，是阀门、所有工艺设备和管道系统的总压差。

从以下三个方面分析阀门的工作流特性：

1)分析控制系统的控制质量

对于一个简单的控制系统，它由控制对象、变送器、调节器和调节阀组成，系统的总放大系数K=K₁K₂K₃K₄K₅

K₁-K₅分别表示变送器、调节器、执行器、执行器、阀门和控制对象的放大系数。在负载变化的情况下，控制系统应保持预定的控制指标，并希望总放大系数在控制系统的整个操作范围内保持不变。通常在一个确定的系统中，K₁-K₃只有对象的放大系数是固定的K随着负载的变化，保证K₄K₅乘积是保证系统总放大系数的常数K是个稳定值。

2)工艺配管分析

调节阀总是与管道设备连接在一起，管道阻力会使阀门的工作特性与固有特性不同。因此，应根据对象的特点选择合适的工作 特性，然后根据管道配置选择相应阀门的固有流量特性。考虑工艺管道配置时，可参照表3-1选择阀门的固有特性。

从表3-1看，当S=1-0.6时，所选固有流量特性与工作流量特性一致。S<0.特征曲线畸变严重时不宜控制。

3)分析负载变化

线性调节阀开度小时流量相对变化大，过于敏感，容易引起振荡，阀芯阀座容易损坏S不应使用值小、负荷变化范围大的场合。随着阀门行程的增加，等百分比阀的放大系数增加，流量相对变化不变。

4.气动调节阀的直径

在计算阀流系数时，确定调节阀口径C_V在此基础上进行。流量系数是指阀门两端的压差△Р为100Kpa，流体密度
p为1g/cm³当通过阀的流体体积流量为Q（m³/h），节流公式如下：

Q=C（4—1）

C它是一个比例系数，它与流量系数的关系是m倍，即C=mC。当流量特性为直线时m=1.63当流量特等百分比时，63m=1.97。

(4-1)是测量介质为液体时的计算方法。当测量介质为气体时，应考虑温度和压力对介质体积的影响C值的计算分为两种情况：

阀门前后压差△Р小于0.阀前压力5倍Р₁，即△Р<0.5P₁时

   （4-2）

式（4-2）中P₂阀后压力。

a）Р≥0.5P₁时

   （4-3）

此外，当介质是过热蒸汽时，计算C蒸汽过热值得考虑。

确定完Cv值后，检查调节阀的开度。当最大流量要求时，阀门开度不得超过90%，最小流量时开度不得小于10%。正常情况下，阀门开度应为1.5%-85%之间.最后根据C确定调节阀的直径。

5.气动调节阀的材料及辅助装置

调节阀阀体采用铸铁材料，耐压等级、使用温度范围、耐腐蚀性不得低于工艺管道的要求，但介质为易燃易爆流体时应特别考虑。阀芯和阀座材料的选择应考虑流体中固体颗粒的磨损和气体腐蚀对阀内部件的影响。一般来说，不锈钢通常用于非腐蚀性流体；对于腐蚀性强的流体，可选择焊接硬合金或喷涂材料。此外，当操作介质高于 200时℃当选择带散热器的上阀盖时。调节阀的辅助装置主要包括阀门定位器、电磁阀、回信开关、过滤减压器、保位阀等。阀门定位器是调节阀的重要附件，通常包括气动阀定位器和电气阀定位器。主要用于：高压差、高压、高温或低温介质、固体悬浮或粘性流体、分程控制、改善流量特性。

电磁阀的功能是快速切断和连接气源，使阀门处于完全连接和断裂的位置，主要用于安全排气阀。在选择回信开关之前，需要在控制室实时监控阀位的信号。保位阀的选择是基于工艺条件。当气源切断时，阀位应保持在一定位置，但这种情况很少见。

6、结束语

在这种情况下，阀门的固有特性可以参考表3-1来选择。调节阀是自动控制系统中的一个重要环节。如果计算不准确，使用维护不当，将直接影响控制系统的控制质量，甚至造成严重的生产事故。因此，必须高度重视调节阀的正确选择、安装和维护。调节阀的选择和应用是一项专业、技术领域广泛的系统工作。要做好这项工作，不仅要充分了解其理论上的各种特点，还要结合实际使用经验进行综合分析和判断，实现理论与实践的科学结合。