控制閥知識(shí)

發(fā)布時(shí)間：2009-09-22 來(lái)源：揚(yáng)子工具集團(tuán) 瀏覽次數(shù):47062

離控制室時(shí)為了不到現(xiàn)場(chǎng)就能準(zhǔn)確了解閥的開關(guān)位置，就要配備閥位傳送器，即將閥開度的機(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)可以是反映閥門任何開度的連續(xù)信號(hào)，也可以認(rèn)為是閥門定位器的逆動(dòng)作。 行程開關(guān)（回訊器） 行程開關(guān)反映閥門開關(guān)兩個(gè)極端位置，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)，叛斷閥門的開關(guān)狀態(tài)以便采取相應(yīng)措施。 信號(hào)檢測(cè)開關(guān)電流信號(hào)檢測(cè)開關(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。 三斷保護(hù)裝置閥門特殊控制及故障保護(hù)裝置與閥門定位器等配套使用，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、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。我公司可按用戶要求，提供定制化設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)配置情況單供保護(hù)件或形成一體式保護(hù)裝置。 常見的控制形式有： ·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，兩位式緊急開或緊急關(guān) ·氣源故障，仍保持短時(shí)間工作十三、自力式控制閥

自力式控制閥又稱直接作用控制閥，是一大類不需要額外能源驅(qū)動(dòng)的控制閥。它是一類把測(cè)量、控制和執(zhí)行功能合為一體，利用被控對(duì)象本身能量帶動(dòng)其動(dòng)作的控制閥，分為直接作用式和帶指揮器作用式兩大類。直接作用的自力式控制閥利用過(guò)程本身的壓力或壓差來(lái)驅(qū)動(dòng)控制閥動(dòng)作，也可用．溫包式檢測(cè)元件將溫度轉(zhuǎn)換為壓力，然后驅(qū)動(dòng)控制閥動(dòng)作。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，但會(huì)引起壓降，造成出口壓力的非線性，通常，穩(wěn)壓精度在10％一20％。帶指揮器作用的自力式控制閥可適用于小壓降和大流量的自力式控制場(chǎng)合，出口壓力變化范圍可小于設(shè)定壓力的10％。 由于自力式控制閥具有節(jié)能功能，因此，在一些控制要求不高的場(chǎng)合被廣泛應(yīng)用。自力式控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜頭的輸入信號(hào)是控制閥前或閥后的壓力或閥兩端的壓差，或經(jīng)溫包轉(zhuǎn)換后的壓力信號(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類似氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 自力式控制閥對(duì)被控介質(zhì)有一定要求，例如，自力式壓力控制閥的被控介質(zhì)溫度應(yīng)低于某一規(guī)定值，介質(zhì)應(yīng)干凈，當(dāng)介質(zhì)溫度較高時(shí)，例如，用于蒸汽或150℃以上的液體時(shí)，應(yīng)設(shè)置冷凝器，使進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較器內(nèi)的介質(zhì)溫度低于規(guī)定值。 1.自力式壓力、壓差和流量控制閥。自力式壓力控制閥根據(jù)取壓點(diǎn)位置分閥前和閥后 兩類，取壓點(diǎn)在閥前時(shí)，用于控制閥前壓力恒定；取壓點(diǎn)在閥后時(shí)，用于控制閥后壓力恒定。對(duì)蒸汽介質(zhì)，可采用冷凝器將介質(zhì)蒸汽冷凝，保護(hù)進(jìn)入膜頭的介質(zhì)溫，度在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度，避免使膜片損壞。對(duì)氣體介質(zhì)，可直接將被控氣體送膜頭。圖2—16是自力式壓力控制閥示意圖。 (a)控制閥前壓力的自力式控制閥 (b)控制閥后壓力的自力式控制閥 圖2—16 自力式壓力控制閥 圖2—17 自力式壓差控制閥 當(dāng)將閥前和閥后壓力同時(shí)引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室兩側(cè)時(shí)，自力式壓差控制閥可以控制控制閥兩端的壓差恒定，也可將安裝在管道上孔板兩端的壓差引入氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室兩側(cè)，組成自力式流量控制，或用其他方式將流量檢測(cè)后用自力式壓差控制閥實(shí)現(xiàn)流量控制。圖2—17是自力式壓差控制閥。 圖中，流量設(shè)定調(diào)整用于調(diào)節(jié)流阻。設(shè)定調(diào)整用于改變彈簧的初始預(yù)緊力，調(diào)節(jié)壓差的設(shè)定值。圖中的壓差是用兩個(gè)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出推力的比較來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也可只用一個(gè)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)取壓點(diǎn)的信號(hào)來(lái)自同一管道上安裝的孔板兩側(cè)時(shí)，可用于控制流量。

帶指揮器的自力式控制閥與直接作用自力式控制閥類似，其設(shè)定信號(hào)由指揮器的設(shè)定彈簧設(shè)置。圖2—18是帶指揮器的自力式控制閥原理圖。圖示連接用于閥后壓力控制。如果閥后壓力升高，表示膜頭l下面的壓力高于上面壓力，閥芯3上移，控制閥的流通面積減小，使閥后壓力下降。同時(shí)，作用在指揮器膜片4的壓力也升高，其作用-力大于由設(shè)定彈簧5提供的作用力，使指揮器組件6移動(dòng)，擋板7�？拷鼑娮�8，指揮器輸出壓力隨之減小，即在膜頭l上面壓力減小，使閥芯3上移，直到閥后壓力與設(shè)定彈簧的作用力平衡為止。針閥2用于調(diào)節(jié)放大系數(shù)，過(guò)濾器9用于過(guò)濾介質(zhì)中的顆粒雜質(zhì)，防止噴嘴被堵塞。 另有一種采用重錘作為設(shè)定的自力式壓力控制閥。重錘經(jīng)杠桿連接到閥桿，其重力經(jīng)放大后作用在閥桿上，而閥前或閥后壓力經(jīng)薄膜轉(zhuǎn)換為推力同樣作用在閥桿上，只有兩者平衡時(shí)，閥桿才不移動(dòng)。由于其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，維護(hù)量少，在一些不重要或初級(jí)的壓力控制系統(tǒng)中被采用例如，蒸汽分壓缸的壓力控制等。 一些壓力泄放閥(包括蒸汽疏水器、排氣閥等)和壓力安全閥也屬于自力、式兩位控制閥。液位控制可轉(zhuǎn)換為壓力或壓差控制，因此，也可采用自力式壓力或壓差控制閥實(shí)現(xiàn)。 2.自力式溫度控制閥。自力式溫度控制閥的溫度信號(hào)來(lái)自溫包，當(dāng)溫度變化時(shí)，溫包內(nèi)的氣體介質(zhì)膨脹，使壓力變化，該壓力信號(hào)被用于作為控制信號(hào),使自力式溫度控制閥動(dòng)作。圖2—19是自力式溫度控制閥的示意圖。 圖2—18 帶指揮器自力式控制閥 十四、智能控制閥 智能控制閥是帶有微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制功能的控制閥。控制閥的智能化通常采用下列幾種形式： a．帶智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥； b．智能電動(dòng)控制閥；巳帶現(xiàn)場(chǎng)總線智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥。智能化控制功能’主要包括下列內(nèi)容 a．方便地修改控制閥流量特性。 b．實(shí)現(xiàn)PID控制運(yùn)算。 c．實(shí)現(xiàn)其他運(yùn)算功能，例如，進(jìn)行分程控制的量程范圍設(shè)置，非線性補(bǔ)償運(yùn)算等。 d，更改控制閥的正、反作用方式。 e．實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，—實(shí)現(xiàn)信息共享。L實(shí)現(xiàn)控制閥的故障診斷和報(bào)警。 g．實(shí)現(xiàn)控制閥的自鎖。

h．實(shí)現(xiàn)控制閥的狀態(tài)信息管理等，使用智能閥門定位器的優(yōu)點(diǎn)如下。 a．減小控制回路的安裝、校驗(yàn)和調(diào)試時(shí)間。 b．采用診斷功能，使控制閥使用。壽命延長(zhǎng)，運(yùn)行狀況能被及時(shí)監(jiān)測(cè)。 c．降低對(duì)儀表維護(hù)人員的技能要求。帶智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥這類控制閥的結(jié)構(gòu)與普通控制閥相同，因附帶智能閥門定位器而使控制閥具有智能化功能智能閥門定位器與普通閥門定位器的主要區(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。詳見5.3節(jié)。 2.輸入輸出方式不同。通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一般電氣閥門定位器比較，智能電氣閥門定位器的輸入信號(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)。而一般電氣閥門定位器輸入信號(hào)雖然是4—0mA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)壓電閥組的開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)送控制閥膜頭的氣壓，一般電氣閥門定位器的輸出信號(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。智能閥門定位器與一般的計(jì)算機(jī)控制裝置類似，采用離散控制方式，因此，在采樣間隔內(nèi)，控制閥開度不變化。運(yùn)行過(guò)程中，控制閥開度呈現(xiàn)階梯形變化。一般閥門定位器采用連續(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)的智能閥門定位器，它不屬于現(xiàn)場(chǎng)總線智能閥門定位器，但仍屬于智能閥門定位器。智能電動(dòng)控制閥這類控制閥采用智能伺服放大器、數(shù)字式操作器、減速機(jī)構(gòu)、閥位檢測(cè)發(fā)送裝置和電動(dòng)控制閥等組成。與一般電動(dòng)控制閥的主要區(qū)別是采用了具有智能功能的伺服放大器。智能伺服放大器是微小型的計(jì)算機(jī)，它接收標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流或電壓信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，

由微處理器將輸入信號(hào)與設(shè)定信號(hào)比較，并按一定的控制規(guī)律運(yùn)算，輸出信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電動(dòng)控制閥。與帶智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥工作原理類似，智能電動(dòng)控制閥的主要區(qū)別是采用電動(dòng)控制閥，因此，輸出信號(hào)送電動(dòng)機(jī)(可以是單相或三相電動(dòng)機(jī))，并經(jīng)減速裝置后改變電動(dòng)閥的開度。智能電動(dòng)閥也是采用設(shè)定回路的非線性特性來(lái)補(bǔ)償被控對(duì)象非線性特性的，因此，避免了反饋回路非線性造成的控制系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。同時(shí)，由于采用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償，因此，可根據(jù)控制閥的壓降比和所需要工作流量特性確定非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)中各折線點(diǎn)位置。帶現(xiàn)場(chǎng)總線智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥與一般智能閥門定位器比較，這類控制閥所帶閥門定位器的特點(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。