第四章.过程控制PPT课件

过程控制系统 主讲教师 黎明E mail limingneu 中国海洋大学工程学院自动控制系2007 3 1 第四章调节阀 调节阀的作用是接受调节器送来的控制信号 调节管道中介质的流量 即改变调节量 从而实现生产过程的自动化 调节阀的分类 组成 调节阀 执行机构 阀体部件动力分类 气动 液动和电动气动调节阀以压缩空气为能源 由于其结构简单 动作可靠 维修方便 价格低廉 适用于防火防爆场所 广泛地应用于化工 石油 冶金 电力等部门 电动阀 气动阀 直通单座阀 角阀 蝶阀 几种执行器特点对比 气动执行机构 气动执行机构有薄膜式和活塞式两种 常见的气动执行机构均为薄膜式 薄膜式 结构简单 价廉 但输出行程较小只能带动阀杆 活塞式 长行程 价昂 气动执行机构 正作用 信号压力增加 推杆向下移动叫正作用 反作用 信号压力增大 推杆向上移动叫反作用 气动调节阀的种类 按照结构形式分 普通单 双座阀 角形法 蝶阀 三通阀 隔膜阀 按照阀座的数目 单座阀 双座阀 按照流体通过调节阀时对阀芯作用的方向 流开阀 流闭阀 按照阀芯安装方式 正装阀 反装阀 气动调节阀的种类 气开式调节阀 有信号压力时阀开启气关 闭 式调节阀 有信号压力时阀关闭注 调节阀的气开和气关是由气动执行机构的正 反作用与调节阀的正 反安装决定的 正作用气关式 外形 反作用气开式 反作用 气开式 O型环 结构原理 四种组合 正作用 反作用 正作用气开式 正作用气关式 反作用气开式 反作用气关式 控制器正反作用选择 控制器 正作用 反作用 调节阀 气开式 气闭式 对象 输入能量增加 被调量随之增加 反之 仪表或变送器 一般为 控制器 调节阀 对象 控制器正作用方式是指调节器的输出信号随着被调量的增大而增大 反之为反作用方式 阀门定位器 辅助装置 根据调节器来的气动信号 控制气动调节阀的阀门部件 使得阀门开度处于精确的位置 调节阀的流量系数 调节阀的流量系数C用来表示调节阀在某些特定条件下 单位时间内通过的流体的体积或重量 我国规定的流量系数C的定义为 在给定行程下 阀两端压差为0 1MPa 水的密度为1g cm3时 流经调节阀的水的流量 以m3 h表示 阀全开时的流量系数称为额定流量系数 以C100表示 例 一台额定流量系数为32的调节阀 表示阀全开且其两端的压差为0 1MPa时 每小时最多能通过32m3的水量 调节阀的流量方程 调节阀流量方程 常数 阻力系数 流通截面积 阀前后压力 流体密度 调节阀的流量方程 调节阀流量方程 调节阀的结构特性 定义 调节阀的结构特性是指 阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间的关系 可用相对量表示 其中 为相对节流面积 即调节阀某一开度下的节流面积F与全开时节流面积F100之比 为相对开度 调节阀的结构特性 直线结构特性等百分比 对数 结构特性快开型 调节阀的流量特性 定义 调节阀的流量特性是指 流体流过阀门的流量与阀门开度之间的关系 可用相对量表示 其中 为相对流量 即调节阀某一开度流量Q与全开流量Q100之比 理想流量特性 定义 指在调节阀前后压差固定不变的情况下得到的流量特性 影响因素 理想流量特性取决于阀芯曲面的形状 即阀芯的结构形状 典型的4种理想流量特性1 直线流量特性2 等百分比 对数 流量特性3 抛物线流量特性4 快开流量特性 直线型流量特性 定义 P76特点 单位行程变化所引起的流量变化相等 但流量变化的相对值不同 流量小时 流量变化的相对值大 流量大时 流量变化的相对值小 即阀在小开度时控制作用太强 不易控制 易使系统产生振荡 在大开度时控制作用太弱 不够灵敏 控制作用不及时 例 以行程的10 50 80 三点来说 当行程变化10 时 流量变化分别是9 7 9 6 9 8 几乎相等 但流量相对变化分别为 等百分比 对数 流量特性 定义 阀的相对流量与相对开度之间成对数关系 见图4 14中曲线2 P76 特点 单位行程变化所引起的相对流量变化率总是相等 故称之为等百分比特性 例 以行程的10 50 80 三点来说 当行程变化10 时 所引起的流量变化分别是1 91 7 3 20 4 而流量的相对变化分别是 抛物线流量特性 定义 指单位相对开度变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量值的平方根成正比 见图4 14中曲线4 P76 特点 介于直线特性曲线和等百分比特性曲线之间 实际工作中常以等百分比流量特性来代替抛物线流量特性 快开流量特性 定义 指单位相对开度变化所引起的阀相对流量变化与该点的相对流量值成反比 见图4 14中曲线3 P76 阀门与工艺设备串联工作时 定义 全开阀阻比 阀门与工艺设备串联工作时 阀门与工艺设备串联工作时 并联管系调节阀的工作流量特性 阀全开流量比 调节阀全开流量 与总管最大流量之比 并联管系调节阀的工作流量特性 并联管系调节阀的工作流量特性 一般要求 S 100 0 8旁路流量只能占百分之十几 气动调节阀选型 根据工艺条件 选择合适的调节阀结构形式和材质 根据工艺对象特点 选择合理的流量特性 根据工艺参数 计算出流量系数 选择合理的阀门口径 气动调节阀选型 1 调节阀结构形式选择工艺介质的种类 腐蚀性和粘性流体介质的温度 压力 入口和出口压力 比重流经阀的最大 最小流量 正常流量以及正常流量时阀上的压降 气动调节阀选型 2 调节阀气开 气关形式选择从工艺生产的安全角度出发选择3 流量特性的选择主要指直线和等百分比