如何充分利用控制閥：優(yōu)化工業(yè)流程的關(guān)鍵指南

作者：中鼎閥門 時(shí)間：2024-12-08 15:12:49 閱讀：

為了選擇正確的閥門并有效地使用它們，需要了解很多關(guān)于閥門的知識。

例如，執(zhí)行器通常根據(jù)松散填料閥門在室溫下所需的力來指定。在實(shí)際應(yīng)用中，填料可能會更緊密，產(chǎn)生更高的摩擦力。更高的工作溫度也可能會增加對執(zhí)行器的需求。因此，執(zhí)行器的尺寸通常偏小。

此外，閥門的測試數(shù)據(jù)可能看起來不錯(cuò)，但如果測試僅顯示打開 40% 或更大位置時(shí)的性能，則它會忽略接近關(guān)閉位置時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)問題的行為。同樣，對大步長進(jìn)行的響應(yīng)時(shí)間測試可能會掩蓋在 1% 或更少的較小步長下發(fā)生的問題。

通常不會測量軸纏繞和間隙等重要機(jī)械特性，因此供應(yīng)商不會將其提供給最終用戶。

需要了解的閥門/執(zhí)行器特性

分辨率是控制閥閥桿位置的最小變化。這限制了控制系統(tǒng)將閥門精確定位在需要的位置的能力。如果調(diào)節(jié)增量太大以至于流量在過高和過低之間交替，則分辨率較低的閥門/執(zhí)行器可能會在所需設(shè)置周圍持續(xù)振蕩。盡管分辨率是設(shè)計(jì)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的重要因素，但有些用戶并不完全理解分辨率的概念。

靜摩擦力是“粘著”和“摩擦”的組合。在閥門中，特別是在其關(guān)閉位置或接近其關(guān)閉位置時(shí)，運(yùn)動增量的控制信號之后是來自執(zhí)行器的力，該力需要在閥門響應(yīng)之前克服靜摩擦力。

間隙是閥門和其他機(jī)械設(shè)備的一個(gè)特性，是由于配合零件之間的間隙而產(chǎn)生的。當(dāng)發(fā)生方向反轉(zhuǎn)時(shí)，直到所有間隙都被占用之前不會發(fā)生任何移動。

“每當(dāng)我們改變方向時(shí)，由于反彈，我們都需要經(jīng)歷一個(gè)死區(qū)，”在關(guān)閉位置附近它往往最高，特別是對于旋轉(zhuǎn)閥?！俺悄碛姓f明，否則供應(yīng)商不會向您提供平倉附近的死區(qū)和分辨率?！?/p>

用于旋轉(zhuǎn)閥的活塞執(zhí)行器將線性運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以驅(qū)動閥門。設(shè)計(jì)中固有的是許多具有間隙的機(jī)械連接（銷軸接頭、齒條和小齒輪或槽），從而導(dǎo)致比具有較少連接的隔膜執(zhí)行器等設(shè)計(jì)更大的間隙。

死區(qū)有時(shí)與遲滯相混淆，遲滯是根據(jù)閥門是打開還是關(guān)閉而由同一信號產(chǎn)生不同閥門位置的現(xiàn)象。在控制閥中，這種影響比死區(qū)小得多。在某些地方，滯后是一個(gè)重要的考慮因素，但在閥門中則不然，閥門的滯后通常小于 0.1%。

選擇最適合工作的閥門和執(zhí)行器

滑桿（截止）閥通常具有最小的間隙和靜摩擦力，并且比旋轉(zhuǎn)閥提供更寬的節(jié)流范圍。然而，它們可能不適用于會增加摩擦的粘性流體或處理漿料。此外，尺寸較大的它們可能會很昂貴。

隔膜執(zhí)行器具有許多優(yōu)點(diǎn)。它們通常具有較小的間隙，分辨率通常為 0.1%，而活塞執(zhí)行器的分辨率為 1%。為了獲得更大的推力，現(xiàn)在可以使用高壓隔膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其工作壓力高達(dá) 90 psig (621 kpa)；對于傳統(tǒng)隔膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最大氣壓為 30 psig (207 kpa)。

與旋轉(zhuǎn)閥的花鍵短軸連接可提供更精確的響應(yīng)，并且比其他選項(xiàng)顯著減少飽和和/或間隙。

專為控制閥應(yīng)用而設(shè)計(jì)的分段式 V 型缺口球閥比其他旋轉(zhuǎn)閥具有更低的扭矩要求（和摩擦），并且改善了低流量時(shí)的流動特性。使用花鍵軸連接可減少間隙。

閥門和執(zhí)行器選擇的指南。

• 在順序和安全儀表系統(tǒng)中使用開/關(guān)閥和隔離閥，在回路中使用帶有智能定位器的低靜摩擦和低間隙節(jié)流閥。許多回路需要兩種類型的閥門。

• 如果尺寸和工藝條件允許，優(yōu)先使用帶有隔膜執(zhí)行器和超低摩擦 (ULF) 填料的滑桿（截止）閥。

• 確保閥門壓降至少為最大系統(tǒng)壓降的 25%

• 確保執(zhí)行器的尺寸適合最大扭矩和推力的 150%。

為了獲得有效控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的所有信息，麥克米倫建議在控制閥規(guī)格中添加一些要求，包括

• 最小流量位置的分辨率和死區(qū)小于 0.2% 至 0.5%

• 閥桿位置反饋（讀回誤差）小于裝置的分辨率

• 小步長（分辨率 +0.1%） 86% 響應(yīng)時(shí)間：1 至 5 秒（86% 響應(yīng)時(shí)間是閥門達(dá)到其最終響應(yīng) 86% 的時(shí)間。）

• 大步長（例如 20%）86% 響應(yīng)時(shí)間：1 至 20 秒

• 最小流量閥位大于5%