工業自動化控制閥設計選型

工業生產過程的控制系統有各種不同類型，例如簡單控制系統、復雜控制系統等，圖l是兩個簡單控制系統的示例。圖中，每個控制系統都包括被控變量、操縱變量和相應的控制規律。被控變量是需要控制的過程變量，例如，換熱器出口溫度、泵出口壓力等。要使被控變量與期望的設定值保持一致，需要一種控制手段，例如，圖中的蒸汽流量、泵的旁路流量等。被控變量偏離設定的原因是生產過程中存在干擾，例如，蒸汽壓力的波動、泵轉速的變化等。通常，把用于調節的變量稱為操縱變量。本書從控制閥選用所需的基礎知識入手, 重點介紹控制閥的組成及分類, 控制閥計算的理論基礎, 流量系數的計算, 控制閥類型的選擇, 控制閥公稱尺寸的選擇, 噪聲的允許標準及控制閥的檢測與安裝, 常見故障及消除。

工業自動化控制閥設計選型

一個簡單控制系統由檢測元件和變送器、控制器、執行器和被控對象組成。檢測元件和變送(sensorandtransmitter)用于檢測被控變量，將檢測信號轉換為標準信號。例如，熱電阻將溫度變化轉換為電阻變化，溫度變送器將電阻信號轉換為標準的氣壓或電流、電壓信號等。
控制器(controller)將檢測變送環節輸出的標準信號與設定值信號進行比較，獲得偏差信號，按一定控制規律對偏差信號(errorsignal)進行運算，運算輸出送執行器。控制器可用模擬儀表實現，也可用微處理器組成的數字控制器實現，例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模塊等。

執行器(actuator)處于控制環路的終位置，因此也稱為終元件(final element)。執行器用于接收控制器的輸出信號，并控制操縱變量變化。在大多數工業生產過程控制的應用中，執行器采用控制閥。近年來，隨著變頻調速技術的應用，一些控制系統已采用變頻器和相應的電動機(泵)等設備組成執行器。本頁介紹控制閥的有關內容，不討論變頻器和其他執行器。
生產過程的負荷變化或操作條件改變時，通過檢測元件和變送器的檢測和變送，將過程的被控變量送控制器，經控制規律運算后的輸出送執行器，改變過程中相應的流體流量，使被控變量與設定值保持一致。可見，檢測元件和變送器的作用類似于人的眼睛，控制器的作用類似于人的大腦，執行器的作用類似于人的手腳。一個控制系統的質量受到組成控制系統各組成部件的影響，主要取決于控制系統組成部件中弱環節的影響。

流量調節閥用于調節介質的流量、壓力和液位。根據調節部位信號，自動控制閥門的開度，從而達到介質流量、壓力和液位的調節。調節閥分電動調節閥、氣動調節閥和液動調節閥等。調節閥由電動執行機構或氣動執行機構和調節閥兩部分組成。調節閥通常分為直通單座式調節閥和直通雙座式調節閥兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。

工業自動化控制閥設計選型

壓力調節閥是由361L系列電子式電動執行機構和單座調節閥以及壓力傳感器與顯示器組合電動執行機構內有伺系統，無須另配伺服放大器，無需4-20mA調節，只需注明閥后壓力是多少即可運行閥門，實現沒有遠程信號可運行的壓力調節閥.自力式壓力調節閥是一種無需外加驅動能源，依靠被調介質自身的壓力為動力源及其介質壓力變化，按預定設定值，進行自動調節的節能型控制裝置。它集檢查、控制、執行諸多功能于控制閥，自成一個獨立的儀表控制系統。

溫度調節閥,自力式電控溫度調節閥（適用于較大口徑及導熱油控制）,該閥大的特點只需普通220V電源，利用被調介質自身能量,直接對蒸汽、熱水、熱油與氣體等介質的溫度實行自動調節和控制，亦可使用在防止對過熱或熱交換場合，該閥結構簡單，操作方便，選用調溫范圍廣、響應時間快、密封性能可靠，并可在運行中隨意進行調節，因而廣泛應用于化工、石油、食品、輕紡、賓館與飯店等部門的熱水供應。

2．工業自動化控制閥設計選型控制閥的重要性

控制閥(controlvalve)用于調節操縱變量的流量，因此，以前亦稱調節閥。從控制系統整體看，一個控制系統控制得好不好，都要通過控制閥來實現。由于下列原因，控制閥變得十分重要。 

①控制閥是節流裝置，屬于動部件，與檢測元件和變送器、控制器比較，在控制過程中，控制閥需要不斷改變節流件的流通面積，使操縱變量變化，以適應負荷變化或操作條件的改變。因此，對控制閥閥組件的密封、耐壓、腐蝕等提出更高要求。例如，密封會使控制閥摩擦力增加，控制閥死區加大，造成控制系統控制品質變差等。
②控制閥的活動部件是造成“跑”、“冒”、“滴”、“漏”的主要原因，它不僅造成資源或物料的浪費，也污染環境，引發事故。
③控制閥的閥內件與過程介質直接接觸，和檢測元件與過程介質接觸的不同之處如下
a．控制閥閥組件的接觸介質可能與檢測元件的接觸介質不同，對控制閥的耐腐蝕性、強度、剛度、材料等有更高要求。
b．檢測元件可采用隔離液等方法與過程介質隔離，但控制閥通常與過程介質直接接觸，很難采用隔離的方法與過程介質隔離。

④控制閥的節流使能量在閥內件內部被消耗，因此，降低能耗，降低控制閥的壓力損失，和保證較好的控制品質之間要合理選擇和兼顧。
⑤控制閥對流體進行節流的同時也造成噪聲。例如，當閥出口壓力低于液體的蒸汽壓力時，造成閃蒸；當閥下游壓力高于液體蒸汽壓力時，造成汽蝕。控制閥造成的噪聲和控制閥流路的設計、操作壓力、被控介質特性等有關，因此，降低噪聲，降低壓力損失等對控制閥提出更高要求。
⑥控制閥的適應性強。它被安裝在各種不同的生產過程，生產過程的低溫、高溫、高壓、大流量、微小流量等操作條件需要控制閥具有各種不同的功能，控制閥應能夠適應不同應用的要求。
⑦檢測元件和變送器、控制器等發展快，投入的人力和物力多。相對來看，通常認為
控制閥結構簡單，因此，對控制閥投入研究和開發的人力和物力相對不足。

工業自動化控制閥設計選型

現代化工廠往往是大量的控制回路組成的。每一個控制回路都經過設計以保證重要的過程變量不超出要求的工作范圍,以確保控制系統的穩定運行。控制閥作為控制系統的終端執行裝置,它的各項質量及安全指標對生產的穩定運行、控制的優化等至關重要。工業自動化過程控制中的重要執行單元儀表。隨著工業領域的自動化程度越來越高,正被越來越多的應用在各種工業生產領域中。與傳統的氣動調節閥相比具有明顯的優點：電動調節閥節能（只在工作時才消耗電能），環保（無碳排放），安裝快捷方便（無需復雜的氣動管路和氣泵工作站）。閥門按其所配執行機構使用的動力，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.