自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型

自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型又名控制閥，在工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的控制元件。一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機構(gòu)使用的動力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。位號通常FV開頭。調(diào)節(jié)閥常用分類：氣動調(diào)節(jié)閥，電動調(diào)節(jié)閥，液動調(diào)節(jié)閥，自力式調(diào)節(jié)閥。 
自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型概述 
在現(xiàn)代化工廠的自動控制中，調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產(chǎn)取決于流動著的介質(zhì)正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要某些控制元件去完成。調(diào)節(jié)閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個壓力降，壓力降是由改變閥門阻力或“摩擦”所引起的。這一壓力降低過程通常稱為“節(jié)流”。對于氣體，它接近于等溫絕熱狀態(tài)，偏差取決于氣體的非理想程度（焦耳一湯姆遜效應(yīng)）。在液體的情況下，壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗，這兩種情況都把壓力轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致溫度略為升高。 常見的控制回路包括三個主要部分，分是敏感元件，它通常是一個變送器。它是一個能夠用來測量被調(diào)工藝參數(shù)的裝置，這類參數(shù)如壓力、液位或溫度。變送器的輸出被送到調(diào)節(jié)儀表——調(diào)節(jié)器，它確定并測量給定值或期望值與工藝參數(shù)的實際值之間的偏差，一個接一個地把校正信號送出給控制元件——調(diào)節(jié)閥。閥門改變了流體的流量，使工藝參數(shù)達(dá)到了期望值。調(diào)節(jié)閥屬于控制閥系列，主要作用是調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力、流量、溫度等參數(shù)，是工藝環(huán)路中的控制元件。

 
自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型基本資料
調(diào)節(jié)閥又名控制閥，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機構(gòu)使用的動力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥三種，另外，按其功能和特性分，線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。 
閥體類型 
調(diào)節(jié)閥的閥體種類很多，常用的閥體種類有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉(zhuǎn)、蝶形、套筒式、球形等。
 在具體選擇時，可做如下考慮：
(1)閥芯形狀結(jié)構(gòu)
主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
(2)耐磨損性
當(dāng)流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥的內(nèi)部材料要堅硬。
(3)耐腐蝕性
由于介質(zhì)具有腐蝕性，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單閥門。
(4)介質(zhì)的溫度、壓力
當(dāng)介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時，應(yīng)選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門，當(dāng)溫度≥250℃時應(yīng)加散熱器。
(5)防止閃蒸和空化
閃蒸和空化只產(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實際生產(chǎn)過程中，閃蒸和空化會形成振動和噪聲，縮短閥門的使用壽命，因此在選擇閥門時應(yīng)防止閥門產(chǎn)生閃蒸和空化。

自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型維護保養(yǎng)
調(diào)節(jié)閥正常運行后要進行維護和保養(yǎng)。調(diào)節(jié)閥作為自動化控制系統(tǒng)的一部分，其維護應(yīng)與自動化儀表和其他設(shè)備同時進行。調(diào)節(jié)閥的維護與一般儀表的維護類似，可分為被動性維護、預(yù)防性維護和預(yù)見性維護。被動性維護是當(dāng)調(diào)節(jié)閥等設(shè)備出現(xiàn)故障時才進行維護的一種維護方法。由于設(shè)備發(fā)生故障才維護，因此常常造成生產(chǎn)過程停車，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)設(shè)備損壞或人員傷亡等。被動性維護是生產(chǎn)過程所不希望的維護，預(yù)防性維護是根據(jù)過去的運行經(jīng)驗，按時間進行維護的一種維護方法。例如，常用的定期維護就是預(yù)防性維護，它根據(jù)不同設(shè)備的運行情況制定相應(yīng)的維護時間表，在設(shè)備還沒有出現(xiàn)故障時就進行維護。由于故障沒有發(fā)生就進行維護，因此，可大大降低故障發(fā)生概率。但這種維護方法并沒有將當(dāng)前使用的該調(diào)節(jié)閥實際情況進行分析，常常對還可以使用一定時間的調(diào)節(jié)閥進行拆裝和檢查，浪費了時間和資源。預(yù)見性維護從當(dāng)前使用的調(diào)節(jié)閥數(shù)據(jù)分析出發(fā)，預(yù)見該調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)，從而使調(diào)節(jié)閥得到限度的利用。
一、 自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型日常維護工作內(nèi)容
 
調(diào)節(jié)閥日常維護工作內(nèi)容分為巡回檢查和定期維護兩部分，巡回檢查工作內(nèi)容如下。
1、向當(dāng)班工藝操作人員了解調(diào)節(jié)閥的運行情況。
2、查看調(diào)節(jié)閥和有關(guān)附件的供給能源(氣源、液壓油或電源)
3、檢查液壓油系統(tǒng)運行情況。
4、檢查調(diào)節(jié)閥的各靜、動密封點有無泄漏。
5、檢查調(diào)節(jié)閥連接管線和接頭有無松動或腐蝕。
6、檢查調(diào)節(jié)閥有無異常聲音和較大振動，檢查供給情況。
7、檢查調(diào)節(jié)閥的動作是否靈活，在控制信號變化時是否及時變化
8、偵聽閥芯、閥座有無異常振動或雜音。
9、發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
10、做好巡回檢查的記錄，并歸檔。
 
自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型定期維護工作內(nèi)容如下：
1、定期對調(diào)節(jié)閥外部進行清潔工作。
2、定期對調(diào)節(jié)閥填料函和其他密封部件進行調(diào)整，必要時應(yīng)更換密封部件，保持靜、動密封點的密封性。
3、定期對需潤滑的部件添加潤滑油。
4、定期對氣源或液壓過濾系統(tǒng)進行排污和清潔工作。
5、定期檢查各連接點的連接情況，腐蝕情況，必要時應(yīng)更換連接件。
 
二、 調(diào)節(jié)閥的定期校驗
調(diào)節(jié)閥預(yù)見性維護工作尚未開展的單位，應(yīng)對調(diào)節(jié)閥進行定期校驗。定期校驗工作是預(yù)防性維護工作。根據(jù)不同工藝生產(chǎn)過程，調(diào)節(jié)閥的定期校驗應(yīng)有不同的校驗周期?？山Y(jié)合制造商提供的資料確定各調(diào)節(jié)閥定期校驗的周期。通?？稍诠に嚿a(chǎn)過程進行大修的同時進行。一些調(diào)節(jié)閥應(yīng)用在高壓、高壓降或腐蝕性較強的場合時，檢驗周期要縮短。檢驗的內(nèi)容主要是調(diào)節(jié)閥靜態(tài)性能測試，必要時可增加相應(yīng)的測試項目，例如調(diào)節(jié)閥流量特性的測試等。定期校驗需要有關(guān)測試設(shè)備和儀器，還需要有更換的部件，因此，通?？晌兄圃鞆S商完成。
 
三、 自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型的維修
調(diào)節(jié)閥維修分應(yīng)急維修、定期維修和預(yù)見性維修。應(yīng)急維修是調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障，不能滿足工藝操作要求時的維修。定期維修通常包括日常維修和與工藝停車大修同時進行的維修。預(yù)見性維修是根據(jù)預(yù)見性維護的分析結(jié)果，有針對性地對有關(guān)調(diào)節(jié)閥部件的維修。應(yīng)急維修是調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障后的維修，定期維修和預(yù)見性維修是調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障前的維修。通常，調(diào)節(jié)閥的日常維修由儀表維修人員進行，與大修同時進行的定期維修由制造技術(shù)人員進行。
 
一）自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型日常檢查和保養(yǎng)工作包括下列內(nèi)容：
1、消除應(yīng)力。由于安裝或組合不當(dāng)造成各種應(yīng)力。例如，高溫介質(zhì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，安裝時緊．固力不平衡造成應(yīng)力等。應(yīng)力的不平衡作用在調(diào)節(jié)閥上，使調(diào)節(jié)閥閥桿、導(dǎo)向件變形，不能正確與閥座對中造成泄漏，變差增大等。因此，在日常維修中應(yīng)進行消除應(yīng)力的維修工作。
2、清除鐵銹和污物。經(jīng)常檢查調(diào)節(jié)閥連接管道內(nèi)有無鐵銹、焊渣、污物等，發(fā)現(xiàn)后應(yīng)及時清除。因為這些污物會造成調(diào)節(jié)閥閥芯和閥座的磨損，影響調(diào)節(jié)閥的正常運行。通常，可在調(diào)節(jié)閥前加裝過濾網(wǎng)等過濾裝置，并定期清洗。
3、檢查調(diào)節(jié)閥支撐。調(diào)節(jié)閥支撐使調(diào)節(jié)閥的各部件處于不受重力等影響的位置。如果支撐不當(dāng)會造成調(diào)節(jié)閥閥桿與閥座不能對中，使變差增大，密封性能下降。因此，應(yīng)檢查調(diào)節(jié)閥支撐是否合適。
4、清除氣源、液壓油等供應(yīng)能源的污物。氣源、液壓源是調(diào)節(jié)閥運行的能量來源。儀用壓縮空氣、液壓油中所含的雜質(zhì)會堵塞節(jié)流孔和管道，造成故障。因此，定期檢查氣源、液壓油，定期對過濾裝置進行排污十分重要。
5、齒輪傳動裝置的檢查。對手輪機構(gòu)、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器的齒輪傳動裝置應(yīng)定期檢查，添加潤滑劑，防止咬卡現(xiàn)象發(fā)生。應(yīng)檢查制動和限位裝置是否靈活好用。
6、填料函檢查。應(yīng)檢查填料的磨損情況和壓緊力，定期更換填料函，保證填料能夠在起到密封的同時，減少其摩擦力的影口向。對無油潤滑的填料函不應(yīng)添加潤滑油。
7、安全運行的檢查。對在爆炸性危險場所使用的調(diào)節(jié)閥和有關(guān)附件應(yīng)檢查其安全運行情況例如，密封蓋是否擰緊，安全柵的運行情況，電源供應(yīng)情況等，保證調(diào)節(jié)閥及有關(guān)附件能夠安全運行。
8、運輸和保管。調(diào)節(jié)閥在運輸和保管期間，應(yīng)用支架固定，防止松動；安裝在調(diào)節(jié)閥上的有關(guān)附件，如閥門定位器、手輪機構(gòu)等應(yīng)牢固，應(yīng)防止與調(diào)節(jié)閥連接的反饋桿等部件受到外力損傷；各連接接口應(yīng)用塑料膜封套，防止外物侵入；調(diào)節(jié)閥的連接口可用配套法蘭和盲板密封，也可采用黏性紙密封，防止外物侵入。運輸時應(yīng) 加裝牢固的木箱，并采取防風(fēng)沙、雨水和粉塵等惡劣運輸環(huán)境條件的影響。運輸和保管的環(huán)境條件應(yīng)滿足產(chǎn)品說明書要求。
 
二） 自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型和附件日常維修的主要內(nèi)容如下：
1、氣動執(zhí)行機構(gòu)膜片的更換。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的膜片在運行過程中受到伸縮，因此，容易疲勞損壞。更換時應(yīng)采用同規(guī)格的橡膠膜片，固緊時應(yīng)使膜片受力均勻，防止泄漏和壓壞膜片。
2、 研磨。閥芯與閥座之間在運行一定時間后造成泄漏，汽缸的活塞與缸體之間也會造成內(nèi)部泄漏，這時應(yīng)進行研磨?？蛇M行手工研磨、機械磨削、鍍層處理和鑲套等方法，研磨用的金剛砂粒度應(yīng)合適，研磨力應(yīng)均勻和合適。經(jīng)研磨后，應(yīng)進行拋光，并滿足所需光潔度和精度要求，滿足閥芯與閥座的對中要求等，在總裝后需進行密封性測試。
3、填料函更換。。填料函更換時應(yīng)采用同類型的填料函，更換時應(yīng)小心將填料勾出，正確拆除填料，防止對閥桿造成損傷。新填料函的安裝應(yīng)按照說明書要求，切口應(yīng)錯位，防止閥桿的螺紋對填料的刮傷，填料的壓緊力應(yīng)均勻和合適，防止造成應(yīng)力和增大摩擦力。
4、傳動部件的更換。調(diào)節(jié)閥和附件中的傳動部件如果部分磨損可進行部件更換、修復(fù)等。在更換和修復(fù)后應(yīng)保證傳動靈活，傳動間隙盡量小。
5、氣動放大器的清洗。因儀用壓縮空氣內(nèi)的污物造成氣動放大器的節(jié)流孔堵塞時應(yīng)對節(jié)流孔進行清洗，可采用合適的鋼絲進行疏通和清洗?；匮b時，放大器膜片應(yīng)受力均勻，防止造成堵塞或泄漏?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)鋼珠的壓緊力調(diào)整放大器增益，防止共振。
 
自動化過程控制智能調(diào)節(jié)閥設(shè)計選型CV值
流通能力Cv值（）是調(diào)節(jié)閥選型的主要參數(shù)之一，調(diào)節(jié)閥的流通能力的定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3時，每小時流徑調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)，稱為流通能力，也稱流量系數(shù)，以Cv表示，單位為t/h，液體的Cv值按下式計算。
根據(jù)流通能力Cv值大小查表，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑DN。
 
應(yīng)用
 
在現(xiàn)代化工廠的自動控制中，調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產(chǎn)取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要*某些控制元件去完成?？刂圃梢哉J(rèn)為是自動控制的“體力”。在調(diào)節(jié)器的低能量級和執(zhí)行流動流體控制所需的高能級功能之間，控制元件完成了必要的功率放大作用。調(diào)節(jié)閥是控制元件泛使用的型式。其他的控制元件包括計量泵、調(diào)節(jié)擋板和百葉窗式擋板（一種蝶閥的變型）、可變斜度的風(fēng)扇葉片、電流調(diào)節(jié)裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。
盡管調(diào)節(jié)閥得到廣泛的使用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥經(jīng)受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴(yán)重，然而，當(dāng)它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及的維修量。
在氣動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器輸出的氣動信號可以直接驅(qū)動彈簧一薄膜式執(zhí)行機構(gòu)或者活塞式執(zhí)行機構(gòu)，使閥門動作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應(yīng)當(dāng)在室外的設(shè)備中加以干燥，以防止凍結(jié)，并應(yīng)凈化和過濾。當(dāng)一個氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)器配套使用時，可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉(zhuǎn)換器。壓縮空氣的供氣系統(tǒng)可以和用于全氣動的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣來考慮。

在調(diào)節(jié)理論的術(shù)語中，調(diào)節(jié)閥既有靜態(tài)特性，又有動態(tài)特性，因而它影響整個控制回路成敗。靜態(tài)特性或增益項是閥的流量特性，它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質(zhì)。第5章中將詳細(xì)地介紹這些內(nèi)容。
動態(tài)特性是由執(zhí)行機構(gòu)或閥門定位器一執(zhí)行機構(gòu)組合決定的。對于較慢的生產(chǎn)過程，如溫度控制或液位控制，閥的動態(tài)特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統(tǒng)，如液體的流量控制，調(diào)節(jié)閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統(tǒng)的專家才需要關(guān)心調(diào)節(jié)閥的動態(tài)持性，關(guān)于應(yīng)用閥門定位器的正規(guī)考慮如第9章中所討論的，將滿足大多數(shù)調(diào)節(jié)閥裝置的需要。
 
自動調(diào)節(jié)閥的歷史可追溯到自力式調(diào)壓閥，它包括一個帶有重物桿的球形閥，重物用來平衡閥芯力，從而得到某種程度的調(diào)節(jié)，另一種早期的自力式調(diào)壓閿?shù)男问绞菈毫ζ胶馐秸{(diào)壓閥。工藝過程的壓力用管線接到彈簧薄膜調(diào)壓閥的薄膜氣室上。無論是減壓閥、閥后壓力式調(diào)壓閥或是差壓調(diào)壓閥都筆夠從這種基型閥門的變更而制造出來。 
氣動變送器和調(diào)節(jié)器的出現(xiàn)，就必然地導(dǎo)致氣動詞節(jié)閥的應(yīng)用。它們本質(zhì)上是減壓閥或閥后壓力式調(diào)壓閥，改用儀表壓縮空氣來代替工藝過程的流體。許多生產(chǎn)減壓閥的公司已經(jīng)發(fā)展成為調(diào)節(jié)閥制造廠。調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用從數(shù)量上和復(fù)雜性方面繼續(xù)不斷地得到發(fā)展，許多閥門的閥體和附件的改進可以用來解決各種各樣的問題。本手冊的意圖是使工程們熟悉調(diào)節(jié)閥的結(jié)紙醉金迷和因素，幫助儀表工程師在應(yīng)用中選用閥體、執(zhí)行機構(gòu)和附件。

調(diào)節(jié)閥按行程特點可分為：直行程和角行程。直行程包括：單座閥、雙座閥、套筒閥、角形閥、三通閥、隔膜閥；角行程包括：蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥按驅(qū)動方式可分為：氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥；按調(diào)節(jié)形式可分為：調(diào)節(jié)型、切斷型、調(diào)節(jié)切斷型；按流量特性可分為：線性、等百分比、拋物線、快開。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。