KJ3.4调节阀课件

1、Process Control & Instrumentation Technology执行器执行器 p112主要内容主要内容t调节阀（执行器）：气动调节阀调节阀（执行器）：气动调节阀t调节阀及其流量特性调节阀及其流量特性t调节阀的气开、气关形式调节阀的气开、气关形式Process Control & Instrumentation Technology执行器执行器 p112t作用：控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而作用：控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。实现对过程参数的自动控制。t执行器组成：执行器组成：t执行机构（驱动）执行机构（驱动）t调节机构（阀门

2、）调节机构（阀门）t接受调节器输出的控制信号，转换成直线位移或角位接受调节器输出的控制信号，转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积。移，来改变调节阀的流通截面积。Process Control & Instrumentation Technology执行器分类执行器分类t分为三大类：分为三大类：t以压缩空气为能源的气动执行器（气动调节阀），以压缩空气为能源的气动执行器（气动调节阀），气动执行器的输入信号为气动执行器的输入信号为2020100kPa100kPa；t以电为能源的电动执行器（即电动调节阀），以电为能源的电动执行器（即电动调节阀）， 电动执行器的输入信号为电动执行器的输入信号

3、为4 420mA DC20mA DC；t以高压液体为能源的液动执行器（液动调节阀）。以高压液体为能源的液动执行器（液动调节阀）。 Process Control & Instrumentation Technology t执行机构由膜片、执行机构由膜片、推杆和平衡弹簧等推杆和平衡弹簧等部分组成；部分组成；t接受调节器或电接受调节器或电- -气阀门定位器输出气阀门定位器输出的气压信号，经膜的气压信号，经膜片转换成推力，使片转换成推力，使推杆（阀杆）产生推杆（阀杆）产生位移，同时带动阀位移，同时带动阀芯动作；芯动作；Process Control & Instrumentation Technol

4、ogy调节阀调节阀 工作原理：工作原理：t 根据流体力学的观点，调节阀是一个根据流体力学的观点，调节阀是一个局部阻力可变的节流元件。通过改变阀芯局部阻力可变的节流元件。通过改变阀芯的行程可以改变调节阀的阻力系数，达到的行程可以改变调节阀的阻力系数，达到控制流量的目的。控制流量的目的。 Process Control & Instrumentation Technology执行器执行器t安装在生产现场，直接与介质接触；安装在生产现场，直接与介质接触；t通常在高温、高压、易结晶、易燃易爆、通常在高温、高压、易结晶、易燃易爆、等场合下工作；等场合下工作；t直接影响过程控制系统的控制质量。直接影响过程

5、控制系统的控制质量。t接受调节器的控制信号，改变操纵变量，接受调节器的控制信号，改变操纵变量，使生产过程按预定要求正常进行。使生产过程按预定要求正常进行。Process Control & Instrumentation Technology 总结：气动调节阀（执行器）的选择总结：气动调节阀（执行器）的选择 P152t调节阀口径（调节阀口径（DgDg、dgdg）大小的选择：主要依据是）大小的选择：主要依据是阀的流通能力。正常工况下要求调节阀开度处于阀的流通能力。正常工况下要求调节阀开度处于15158585之间。之间。t调节阀气开、气关形式的选择：主要以安全方面调节阀气开、气关形式的选择：主要以

6、安全方面考虑。考虑。t调节阀流量特性的选择：调节阀流量特性的选择： 系统总放大倍数尽可能保持不变，通常被控系统总放大倍数尽可能保持不变，通常被控过程的特性是非线性的过程的特性是非线性的( (一阶以上特性一阶以上特性) )，而变送，而变送器、调节器器、调节器( (假设为比例作用假设为比例作用) )和执行机构的放大和执行机构的放大系数是常数。因此常通过选择调节阀的流量特性系数是常数。因此常通过选择调节阀的流量特性来补偿被控过程特性的非线性，从而达到系统总来补偿被控过程特性的非线性，从而达到系统总的放大倍数不变的目的。的放大倍数不变的目的。 多选择为对数（等百分比）流量特性。多选择为对数（等百分比）

7、流量特性。Process Control & Instrumentation Technology调节阀的尺寸选择调节阀的尺寸选择 t调节阀的尺寸通常用公称直径调节阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径和阀座直径dg来表示。来表示。tDg、dg是根据计算出来的流通能力是根据计算出来的流通能力C来查表来查表选择。（表详见选择。（表详见P115）t pQC流体重度调节阀前后压差；体积流量；pQProcess Control & Instrumentation Technology调节阀的气开、气关形式调节阀的气开、气关形式 （a)a)气关式气关式(b)(b)气开式气开式 (c)(c)气开式气开式(d

8、)(d)气关式气关式 所谓气开式，当信号压力增加时，阀门开大；所谓气开式，当信号压力增加时，阀门开大； 气关式则相反，信号压力增加时，阀门关小。气关式则相反，信号压力增加时，阀门关小。 Process Control & Instrumentation Technology调节阀的气开、气关形式选择调节阀的气开、气关形式选择 P152P152 当控制系统中某一环节出现故障或意外中断当控制系统中某一环节出现故障或意外中断气源时，应依次逐级考虑以下三方面：气源时，应依次逐级考虑以下三方面： 1 1）主要考虑人身、设备装置的安全；）主要考虑人身、设备装置的安全； 如：锅炉进水的调节阀应选用气关式。如

9、：锅炉进水的调节阀应选用气关式。 加热炉的燃料调节阀应选用气开式。加热炉的燃料调节阀应选用气开式。 2 2）其次考虑介质性质；）其次考虑介质性质； 对装有易结晶的蒸汽流量调节阀选用气关式。对装有易结晶的蒸汽流量调节阀选用气关式。 一旦事故发生，使其全开，防止结晶。一旦事故发生，使其全开，防止结晶。 3 3）还要考虑减少经济损失。）还要考虑减少经济损失。Process Control & Instrumentation Technology调节阀的流量特性调节阀的流量特性 P117t指介质流过阀门的相对流量与相对开度之间指介质流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系的关系 tqv/qvmax 相对

10、流量，相对流量， 即调节阀某一开度流量与全开流量之比；即调节阀某一开度流量与全开流量之比； tl/L 相对开度，相对开度， 即调节阀某一开度行程与全行程之比。即调节阀某一开度行程与全行程之比。 LlfqqvvmaxProcess Control & Instrumentation Technology理想流量特性理想流量特性 t调节阀前后压差不变时，得到的流量特性；调节阀前后压差不变时，得到的流量特性；t流量特性完全取决于流量特性完全取决于阀芯阀芯的形状；的形状；t理想流量特性有：理想流量特性有：t直线直线t对数（等百分比）对数（等百分比）t抛物线抛物线t快开快开Process Control

11、 & Instrumentation Technologyt Process Control & Instrumentation Technology直线流量特性直线流量特性 t调节阀的相对流量与阀芯的相对开度调节阀的相对流量与阀芯的相对开度成直线成直线关系关系，即调节阀相对开度变化所引起的相对，即调节阀相对开度变化所引起的相对流量变化是常数。流量变化是常数。 tR R为调节阀的可调范围，为调节阀的可调范围，R=qvmax/qvmin LlRRqqvv111maxProcess Control & Instrumentation Technology直线流量特性特点直线流量特性特点t阀芯相对开

12、度变化所引起的流量变化是相等的，阀芯相对开度变化所引起的流量变化是相等的， 但流量相对变化量（流量变化量与原有流量之比）但流量相对变化量（流量变化量与原有流量之比）是不同的：是不同的：t在小开度时，流量相对变化量大；在小开度时，流量相对变化量大；t在大开度时，流量相对变化量小。在大开度时，流量相对变化量小。t直线流量特性调节阀在小开度时，直线流量特性调节阀在小开度时， 控制作用强，易引起振荡；控制作用强，易引起振荡；t在大开度时，控制作用弱，在大开度时，控制作用弱， 控制缓慢。控制缓慢。 Process Control & Instrumentation Technology对数（等百分比）对

13、数（等百分比）流量特性流量特性 t其数学表达式其数学表达式 t行程变化相同的百分数，流量在原来基础上变化的行程变化相同的百分数，流量在原来基础上变化的相对百分数是相等的，即具有相对百分数是相等的，即具有等百分比等百分比流量特性。流量特性。t对数（等百分比）流量特性特点：对数（等百分比）流量特性特点：t调节阀在小开度时，控制缓和平稳调节阀在小开度时，控制缓和平稳t调节阀在大开度时，控制及时有效。调节阀在大开度时，控制及时有效。1maxLlvvRqqProcess Control & Instrumentation Technology抛物线流量特性抛物线流量特性 t相对流量与阀杆的相对开度成抛物

14、线关系，相对流量与阀杆的相对开度成抛物线关系，即相对流量与相对开度成平方关系。即相对流量与相对开度成平方关系。t它介于直线与对数流量特性之间，通常可用它介于直线与对数流量特性之间，通常可用对数流量特性来代替。对数流量特性来代替。 Process Control & Instrumentation Technology快开流量特性快开流量特性 t在小开度时流量就比较大，随着开度的增大在小开度时流量就比较大，随着开度的增大流量很快就达到最大。流量很快就达到最大。t主要适用于位式控制。主要适用于位式控制。 Process Control & Instrumentation Technology阀门定

15、位器阀门定位器 P124t气动执行器的主要附件。气动执行器的主要附件。t利用负反馈原理来改善调节阀的定位精度利用负反馈原理来改善调节阀的定位精度和灵敏度。和灵敏度。 t实现准确定位；实现准确定位；t改善调节阀的动态特性；改善调节阀的动态特性；t改变调节阀的流量特性；改变调节阀的流量特性；Process Control & Instrumentation Technology 电电- -气转换器气转换器 作用：是气动单元组合仪表的一个转换作用：是气动单元组合仪表的一个转换单元。它能将电动单元组合仪表的标准统单元。它能将电动单元组合仪表的标准统一信号一信号(0(010mADC10mADC或或420

16、mADC)420mADC)转换为气转换为气动单元组合仪表的统一标准信号动单元组合仪表的统一标准信号(0.02(0.020.1MPa)0.1MPa)。t工作原理：按力矩平衡原理工作。工作原理：按力矩平衡原理工作。 Process Control & Instrumentation Technology例题t已知阀的最大流量已知阀的最大流量Q Qmaxmax=100m=100m3 3/h/h，可调范围，可调范围R=30R=30。试分别计算在理想情况下阀的相对。试分别计算在理想情况下阀的相对行程为行程为0.10.1、0.20.2、0.80.8、0.90.9时的流量值时的流量值Q Q，并比较不同理想流

17、量特性的控制阀在小开并比较不同理想流量特性的控制阀在小开度与大开度时的流量变化情况。度与大开度时的流量变化情况。 t直线流量特性；直线流量特性； t等百分比流量特性。等百分比流量特性。 Process Control & Instrumentation Technology例题t根据直线流量特性的相对流量与相对行程根据直线流量特性的相对流量与相对行程之间的关系：之间的关系：t分分 别别 在在 公公 式式 中中 代代 入入 数数 据据 Q Qmaxmax=100m=100m3 3/h/h，R=30R=30，l/L=0.1l/L=0.1、0.20.2、0.80.8、0.90.9等等 数数 据据 ，

18、得：，得：Q Q0.10.1=13 m=13 m3 3/h /h Q Q0.20.2=22.67 m=22.67 m3 3/h Q/h Q0.80.8=80.67 m=80.67 m3 3/h /h Q Q0.90.9=90.33 m=90.33 m3 3/h/h LlRRQQ)1(11maxProcess Control & Instrumentation Technology例题t根据等百分比流量特性的相对流量与相对根据等百分比流量特性的相对流量与相对行程之间的关系：行程之间的关系：t得：得：Q Q0.10.1=4.68 m=4.68 m3 3/h Q/h Q0.20.2=6.58 m=6

19、.58 m3 3/h/h Q Q0.80.8=50.65 m=50.65 m3 3/h Q/h Q0.90.9=71.17 m=71.17 m3 3/h/h 1maxLlRQQProcess Control & Instrumentation Technologyt对于直线流量特性的控制阀，相对行程由对于直线流量特性的控制阀，相对行程由10%10%变化到变化到20%20%时，时，流量变化的相对值为：流量变化的相对值为： 相相 对对 行行 程程 由由 80%80%变变 化化 到到 90%90%时时 ，流，流 量量 变变 化化 的的 相相 对对 值值 为为 %4 .74%100131367.22%12%10067.8067.8033.90t 可见，对于直线流量特性的控制阀，在小开度时可见，对于直线流量特性的控制阀，在小开度时（10%10%处），行程变化处），行程变化10%10%，流量增加，流