控制阀知识

发布时间：2009-09-22 来源：扬子工具集团 浏览次数:31942

离控制室时为了不到现场就能准确了解阀的开关位置，就要配备阀位传送器，即将阀开度的机构位移量，按一定规律转换成电讯号送到控制室，此讯号可以是反映阀门任何开度的连续信号，也可以认为是阀门定位器的逆动作。 行程开关（回讯器） 行程开关反映阀门开关两个极端位置，并同时送出指示讯号的装置，控制室可以根据此讯号，叛断阀门的开关状态以便采取相应措施。 信号检测开关电流信号检测开关VA-100 是用来检测4-20mA 电流信号故障的装置。内置固态继电器，一旦输入信号低于4mA 以下的设定值，电流信号检测开关将使固态继电器触发，接通或切断控制电源。特点：控制电源可选择；断信号点可设置。 三断保护装置阀门特殊控制及故障保护装置与阀门定位器等配套使用，在气源、信号、电源发生故障时，能够按照控制要求使调节阀保持原位、或者全开、全关，处于安全位置，直至状态恢复。不同控制要求，内部配置不同。我公司可按用户要求，提供定制化设计方案，并根据配置情况单供保护件或形成一体式保护装置。 常见的控制形式有： ·三断保护 在气源、信号、电源故障时，实现阀门的保位或复位 ·两断保护 在气源、信号、电源故障时，实现阀门的保位或复位 ·正常调节式工作，紧急情况，两位式紧急开或紧急关 ·气源故障，仍保持短时间工作十三、自力式控制阀

自力式控制阀又称直接作用控制阀，是一大类不需要额外能源驱动的控制阀。它是一类把测量、控制和执行功能合为一体，利用被控对象本身能量带动其动作的控制阀，分为直接作用式和带指挥器作用式两大类。直接作用的自力式控制阀利用过程本身的压力或压差来驱动控制阀动作，也可用．温包式检测元件将温度转换为压力，然后驱动控制阀动作。其特点是结构简单、操作方便，但会引起压降，造成出口压力的非线性，通常，稳压精度在10％一20％。带指挥器作用的自力式控制阀可适用于小压降和大流量的自力式控制场合，出口压力变化范围可小于设定压力的10％。 由于自力式控制阀具有节能功能，因此，在一些控制要求不高的场合被广泛应用。自力式控制阀执行机构膜头的输入信号是控制阀前或阀后的压力或阀两端的压差，或经温包转换后的压力信号。执行机构的结构类似气动薄膜执行机构。 自力式控制阀对被控介质有一定要求，例如，自力式压力控制阀的被控介质温度应低于某一规定值，介质应干净，当介质温度较高时，例如，用于蒸汽或150℃以上的液体时，应设置冷凝器，使进入执行机构比较器内的介质温度低于规定值。 1.自力式压力、压差和流量控制阀。自力式压力控制阀根据取压点位置分阀前和阀后 两类，取压点在阀前时，用于控制阀前压力恒定；取压点在阀后时，用于控制阀后压力恒定。对蒸汽介质，可采用冷凝器将介质蒸汽冷凝，保护进入膜头的介质温，度在现场环境温度，避免使膜片损坏。对气体介质，可直接将被控气体送膜头。图2—16是自力式压力控制阀示意图。 (a)控制阀前压力的自力式控制阀 (b)控制阀后压力的自力式控制阀 图2—16 自力式压力控制阀 图2—17 自力式压差控制阀 当将阀前和阀后压力同时引入执行机构的气室两侧时，自力式压差控制阀可以控制控制阀两端的压差恒定，也可将安装在管道上孔板两端的压差引入气动薄膜执行机构的气室两侧，组成自力式流量控制，或用其他方式将流量检测后用自力式压差控制阀实现流量控制。图2—17是自力式压差控制阀。 图中，流量设定调整用于调节流阻。设定调整用于改变弹簧的初始预紧力，调节压差的设定值。图中的压差是用两个薄膜执行机构输出推力的比较来实现的，也可只用一个薄膜执行机构。当取压点的信号来自同一管道上安装的孔板两侧时，可用于控制流量。

带指挥器的自力式控制阀与直接作用自力式控制阀类似，其设定信号由指挥器的设定弹簧设置。图2—18是带指挥器的自力式控制阀原理图。图示连接用于阀后压力控制。如果阀后压力升高，表示膜头l下面的压力高于上面压力，阀芯3上移，控制阀的流通面积减小，使阀后压力下降。同时，作用在指挥器膜片4的压力也升高，其作用-力大于由设定弹簧5提供的作用力，使指挥器组件6移动，挡板7。靠近喷嘴8，指挥器输出压力随之减小，即在膜头l上面压力减小，使阀芯3上移，直到阀后压力与设定弹簧的作用力平衡为止。针阀2用于调节放大系数，过滤器9用于过滤介质中的颗粒杂质，防止喷嘴被堵塞。 另有一种采用重锤作为设定的自力式压力控制阀。重锤经杠杆连接到阀杆，其重力经放大后作用在阀杆上，而阀前或阀后压力经薄膜转换为推力同样作用在阀杆上，只有两者平衡时，阀杆才不移动。由于其结构更简单，维护量少，在一些不重要或初级的压力控制系统中被采用例如，蒸汽分压缸的压力控制等。 一些压力泄放阀(包括蒸汽疏水器、排气阀等)和压力安全阀也属于自力、式两位控制阀。液位控制可转换为压力或压差控制，因此，也可采用自力式压力或压差控制阀实现。 2.自力式温度控制阀。自力式温度控制阀的温度信号来自温包，当温度变化时，温包内的气体介质膨胀，使压力变化，该压力信号被用于作为控制信号,使自力式温度控制阀动作。图2—19是自力式温度控制阀的示意图。 图2—18 带指挥器自力式控制阀 十四、智能控制阀 智能控制阀是带有微处理器，能够实现智能化控制功能的控制阀。控制阀的智能化通常采用下列几种形式： a．带智能阀门定位器的气动控制阀； b．智能电动控制阀；巳带现场总线智能阀门定位器的气动控制阀。智能化控制功能’主要包括下列内容 a．方便地修改控制阀流量特性。 b．实现PID控制运算。 c．实现其他运算功能，例如，进行分程控制的量程范围设置，非线性补偿运算等。 d，更改控制阀的正、反作用方式。 e．实现与上位机的通信，—实现信息共享。L实现控制阀的故障诊断和报警。 g．实现控制阀的自锁。

h．实现控制阀的状态信息管理等，使用智能阀门定位器的优点如下。 a．减小控制回路的安装、校验和调试时间。 b．采用诊断功能，使控制阀使用。寿命延长，运行状况能被及时监测。 c．降低对仪表维护人员的技能要求。带智能阀门定位器的气动控制阀这类控制阀的结构与普通控制阀相同，因附带智能阀门定位器而使控制阀具有智能化功能智能阀门定位器与普通阀门定位器的主要区别如下 1.控制阀流量特性的实现方式不同。智能定位器的反馈部分采用线性反馈，所需控制阀流量特性是在设定回路实现的。普通定位器的反馈部分是不同形状的凸轮，通过改变凸轮形状来实现所需控制阀流量特性。详见5.3节。 2.输入输出方式不同。通常，智能阀门定位器是智能电气阀门定位器。与一般电气阀门定位器比较，智能电气阀门定位器的输入信号是标准的4～20mA或1～5V电信号，它需要经模数转换后作为微处理器的输入信号。而一般电气阀门定位器输入信号虽然是4—0mA或l～5V电信号，但它不需要经模数转换，可直接送电磁线圈产生电磁力，实现力平衡。智能阀门定位器的输出信号是数字信号，它通常送压电阀组，通过压电阀组的开关来调节送控制阀膜头的气压，一般电气阀门定位器的输出信号是经气动放大器放大后的气信号。 3.采用的控制方式不同。智能阀门定位器与一般的计算机控制装置类似，采用离散控制方式，因此，在采样间隔内，控制阀开度不变化。运行过程中，控制阀开度呈现阶梯形变化。一般阀门定位器采用连续控制方式，因此，整个控制过程中，控制阀开度的变化是连续的(除了因死区造成的跃变外)。 4.反馈信号检测处理不同。智能阀门定位器中控制阀反馈信号需经模数转换后送微处理器处理，而一般阀门定位器反馈信号直接作为反馈力(力矩)，不需要经模数转换为电信号。一些智能阀门定位器输入信号采用标准模拟信号，在同一导线还传输HART数字信号，组成混合信号的智能阀门定位器，它不属于现场总线智能阀门定位器，但仍属于智能阀门定位器。智能电动控制阀这类控制阀采用智能伺服放大器、数字式操作器、减速机构、阀位检测发送装置和电动控制阀等组成。与一般电动控制阀的主要区别是采用了具有智能功能的伺服放大器。智能伺服放大器是微小型的计算机，它接收标准的模拟电流或电压信号，经模数转换为数字信号，

由微处理器将输入信号与设定信号比较，并按一定的控制规律运算，输出信号经数模转换后驱动相应的电动控制阀。与带智能阀门定位器的气动控制阀工作原理类似，智能电动控制阀的主要区别是采用电动控制阀，因此，输出信号送电动机(可以是单相或三相电动机)，并经减速装置后改变电动阀的开度。智能电动阀也是采用设定回路的非线性特性来补偿被控对象非线性特性的，因此，避免了反馈回路非线性造成的控制系统不稳定现象。同时，由于采用数字方式实现非线性补偿，因此，可根据控制阀的压降比和所需要工作流量特性确定非线性补偿环节中各折线点位置。带现场总线智能阀门定位器的气动控制阀与一般智能阀门定位器比较，这类控制阀所带阀门定位器的特点如下。 a．输入信号不是标准模拟电流或电压信号，而是现场总线设备的数字信号。 b．具有通信功能，能够方便地与上位机进行通信，实现数据交换和数据共享。 c．可采用直接供电方式和本安方式运行，符合现场总线有关标准的规定。 d，可实现开放系统互连的有关功能，例如可互换性、可互操作性等。 e．全数字、双向通信。

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