3、自力式流量調(diào)節(jié)閥工作原理
被控介質(zhì)輸入閥后,閥前壓力P1通過(guò)控制管線輸入下膜室,經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后的壓力Ps輸入上膜室,P1與Ps的差即△Ps=P1-Ps 稱(chēng)為有效壓力。P1作用在膜片上產(chǎn)生的推力與Ps作用在膜片上產(chǎn)生的推力差與彈簧反力相平衡確定了閥芯與閥座的相對(duì)位置,從而確定了流經(jīng)閥的流量。當(dāng)流經(jīng)閥的流量增加時(shí),即△Ps增加,結(jié)果P1、Ps分別作用在下、上膜室,使閥芯向閥座方向移動(dòng),從而改變了閥芯與閥座之間的流通面積,使Ps增加,增加后的Ps作用在膜片上的推力加上彈簧反力與P1作用在膜片上的推力在新的位置產(chǎn)生平衡達(dá)到控制流量的目的。反之,同理。
二)、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是以壓縮空氣為動(dòng)力源,以氣缸為執(zhí)行器,并借助于電氣閥門(mén)定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、限位閥等附件去驅(qū)動(dòng)閥門(mén),實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié),接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的:流量、壓力、溫度及液位等各種工藝參數(shù)。
1:氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的分類(lèi)。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作分氣開(kāi)型和氣關(guān)型兩種。氣開(kāi)型(Air to Open) 是當(dāng)膜頭上空氣壓力增加時(shí),閥門(mén)向增加開(kāi)度方向動(dòng)作,當(dāng)達(dá)到輸入氣壓上限時(shí),閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)。反過(guò)來(lái),當(dāng)空氣壓力減小時(shí),閥門(mén)向關(guān)閉方向動(dòng)作,在沒(méi)有輸入空氣時(shí),閥門(mén)全閉。故有時(shí)氣開(kāi)型閥門(mén)又稱(chēng)故障關(guān)閉型(Fail to Close FC)。氣關(guān)型(Air to Close)動(dòng)作方向正好與氣開(kāi)型相反。當(dāng)空氣壓力增加時(shí),閥門(mén)向關(guān)閉方向動(dòng)作;空氣壓力減小或沒(méi)有時(shí),閥門(mén)向開(kāi)啟方向或全開(kāi)為止。故有時(shí)又稱(chēng)為故障開(kāi)啟型(Fail to Open FO)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)或氣關(guān),通常是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥態(tài)結(jié)構(gòu)的不同組裝方式實(shí)現(xiàn)。
2:常見(jiàn)的幾個(gè)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)
調(diào)節(jié)閥有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分組成。調(diào)節(jié)閥一般采用氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu),其作用方式有正,反兩種。信號(hào)壓力增大時(shí),推干下移的為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu),信號(hào)壓力增大時(shí),推干上移的為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。閥體部件分為正,反裝兩種。閥桿下移時(shí),閥芯與閥座流通面積減少的為正裝式,反之為反裝式。調(diào)節(jié)閥的作用方式分為氣開(kāi)和氣關(guān)兩種,氣開(kāi)、氣關(guān)是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正、反作用和閥體部件的正反裝組合而成。
而調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)還是氣關(guān)是多方面綜合考慮的首先是以工藝安全為主考慮,在確定了氣關(guān)還是氣開(kāi)后,再確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用,最后再確定閥體的正反裝組合方式正如上所述。
正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指當(dāng)膜片上氣體壓力的增加時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿朝向閥體運(yùn)動(dòng);反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指當(dāng)膜片上氣體壓力增加時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿遠(yuǎn)離閥體運(yùn)動(dòng);和氣開(kāi)(air to open),氣閉(air to close)型閥門(mén)完全是不同的兩個(gè)概念。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)和正裝(反裝)的閥門(mén)得到氣關(guān)(氣開(kāi));反之,反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)和反裝(正裝)的閥門(mén)可以得到氣關(guān)(氣開(kāi))。
定位器的正反作用與你所選購(gòu)的調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)和氣關(guān)是對(duì)應(yīng)的。也就是說(shuō)為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)閥自身的負(fù)反饋而設(shè)置的。調(diào)節(jié)器的正反作用是用來(lái)對(duì)整個(gè)控制回路的負(fù)反饋而設(shè)置的,當(dāng)調(diào)節(jié)器投自動(dòng)的時(shí)候,才能具體體現(xiàn)出調(diào)節(jié)器正反作用的作用。
閥門(mén)定位器的正反作用是根據(jù)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)氣關(guān)確定的,調(diào)節(jié)器的正反作用是根據(jù)控制回路各環(huán)節(jié)的特性確定的,要保證控制回路滿足控制要求。例如實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋控制,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,被調(diào)參數(shù)由于受到干擾的影響,常常偏離設(shè)定值,即被調(diào)參數(shù)產(chǎn)生了偏差:
對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō),按照統(tǒng)一的規(guī)定,如果測(cè)量值增加,調(diào)節(jié)器輸出增加,調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kc為負(fù),則該調(diào)節(jié)器稱(chēng)為正作用調(diào)節(jié)器;測(cè)量值增加,調(diào)節(jié)器輸出減小,Kc為正則該調(diào)節(jié)器稱(chēng)為反作用調(diào)節(jié)器。
3:氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇。
任何一個(gè)控制系統(tǒng)在投運(yùn)前,必須正確選擇調(diào)節(jié)器的正反作用,使控制作用的方向正確,否則,在閉合回路中進(jìn)行的不是負(fù)反饋而是正反饋,它將不斷增大偏差,最終必將把被控變量引導(dǎo)到最高或最低的極限值上。
在一個(gè)單回路控制系統(tǒng)中,只要調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)Kc、調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)Kv、被控對(duì)象的放大系數(shù)Ko的乘積為正,就能實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋控制。調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和對(duì)象放大系數(shù)正負(fù)號(hào)規(guī)定如下:
(1)調(diào)節(jié)器放大系數(shù)的正負(fù)號(hào);對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō),按照統(tǒng)一的規(guī)定,測(cè)量值增加,輸出增加,調(diào)節(jié)器放大系數(shù)Kc為負(fù),稱(chēng)之為正作用。測(cè)量值增加,輸出減小,Kc為正,稱(chēng)之為反作用。
(2)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)的正負(fù)號(hào);調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)Kv定義為氣開(kāi)閥Kv為正,氣關(guān)閥Kv為負(fù)。
(3)對(duì)象放大系數(shù)的正負(fù)號(hào);對(duì)象的放大系數(shù)Ko定義為:如操縱變量增加,被控變量也增加,Ko為正;操縱變量增加,被控變量減少,Ko為負(fù)。由此可知,單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器正反作用的確定方法如下:首先確定對(duì)象放大系數(shù)Ko的正負(fù)號(hào),然后根據(jù)調(diào)節(jié)閥選型為氣開(kāi)或氣關(guān)確定調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)Kv的正負(fù)號(hào),最終由Kc、Kv、Ko乘積應(yīng)為正,即可確定調(diào)節(jié)器的作用方式。
總之,氣開(kāi)氣關(guān)的選擇是根據(jù)工藝生產(chǎn)的安全角度出發(fā)來(lái)考慮。當(dāng)氣源切斷時(shí),調(diào)節(jié)閥是處于關(guān)閉位置安全還是開(kāi)啟位置安全?舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)加熱爐的燃燒控制,調(diào)節(jié)閥安裝在燃料氣管道上,根據(jù)爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來(lái)控制燃料的供應(yīng)。