過(guò)程控制第四章閥門

第四章調(diào)節(jié)閥§4-1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)§4-2調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)§4-3調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特性和流量特性§4-4 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型§4-1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)閥門定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥實(shí)物圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥體氣動(dòng)（能在易燃易爆環(huán)境中工作）電動(dòng)（能源取用方便，信號(hào)傳遞迅速）液動(dòng)（推力大）（直通單座閥、直通雙座閥、角閥、隔膜閥、蝶閥等）閥門定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥公稱直徑Dg閥座直徑dg2）閥：1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：將氣壓1.各部分的作用→閥桿位移閥桿位移→調(diào)節(jié)流量Q3）閥門定位器：FiFfu=k1*pib=k2*ll=K*(u-b)(1+K)*l=K*k1*pi由于K＞＞1l≈k1*piu=k1*pib=k2*ll=K*(u-b)+F(1+K)*l=K*k1*pi+F由于K＞＞1l≈k1*pi2）閥：1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：將氣壓1.各部分的作用→閥桿位移閥桿位移→調(diào)節(jié)流量Q3）閥門定位器：提高控制系統(tǒng)精度u=k1*pib=f(l)l=K*(u-b)l+K*f(l)=K*k1*pi由于K＞＞1f(l)≈k1*piu=k1*pib=k2*ll=K*(u-b)(1+K)*l=K*k1*pi由于K＞＞1l≈k1*pi2.執(zhí)行器及閥門配合類型§4-2調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)流量系數(shù)是表示調(diào)節(jié)閥通流能力的參數(shù)。它根據(jù)流量、閥兩端的差壓和流體的重度等確定。是選擇閥門口徑的參數(shù)1.流量系數(shù)C的定義及其物理意義我國(guó)規(guī)定的調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)C為：在給定行程下，閥兩端壓差為0.1Mpa，水密度為1g/cm3時(shí)，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的水的流量，以m3/h表示。閥全開(kāi)時(shí)的流量系數(shù)為調(diào)節(jié)閥額定流量系數(shù)，以C100表示。它作為閥的基本參數(shù)由制造廠家提供用戶。公稱直徑/mm19.152025閥座直徑/mm3456781012152025額定流量系數(shù)單座閥0.080.120.200.320.500.081.22.03.25.08雙座閥10公稱直徑/mm3240506580100125150200250300閥座直徑/mm3240506580100125150200250300額定流量系數(shù)單座閥1220325680120200280450雙座閥1625406310016025040063010001600不可壓縮流體的流量系數(shù)壓力損失：Qp1p2F:閥通流截面積ξν:閥阻力系數(shù)ρ：流體密度g:重力加速度根據(jù)定義，當(dāng)時(shí)伯努利方程：不可壓縮流體：設(shè)流體平均速度：阻力系數(shù)流量系數(shù)取決于流通面積和阻力系數(shù)已知壓差、介質(zhì)密度、和流量系數(shù)，可求得流量已知壓差、介質(zhì)密度、和流量，可求得流量系數(shù)同類結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥在相同的開(kāi)度下具有相近的阻力系數(shù)，口徑越大流量系數(shù)也隨之增大。而口徑相同，類型不同的調(diào)節(jié)閥，阻力系數(shù)不同，因而流量系數(shù)就各不一樣2.流量系數(shù)計(jì)算公式當(dāng)流體不滿足約定條件時(shí)，調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)就不能完全按照上述公式計(jì)算，可以考慮在原公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。1）阻塞流對(duì)流量系數(shù)計(jì)算的影響。氣體的阻塞流液體的阻塞流液體不阻塞阻塞氣體不阻塞阻塞蒸汽不阻塞阻塞注：C用工程單位。即：壓力為kgf/cm2，Q為體積流量m3/h，W為質(zhì)量流量kg/hFK：比熱比系數(shù)；x：壓差比；xT：臨界壓差比；FL：壓力恢復(fù)系數(shù);pv：飽和蒸汽壓；Z：氣體壓縮系數(shù)；Y：膨脹系數(shù)；k：氣體絕熱系數(shù)；Ws：蒸汽質(zhì)量流量；ρs：閥入口壓力溫度下的密度；T1：閥入口溫度；2）低雷諾系數(shù)修正（液體）流量系數(shù)是在湍流的狀態(tài)下測(cè)得的，雷諾系數(shù)Re是判斷流動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)無(wú)量綱數(shù)。Re>3500，流體處于湍流。Re<2300，流體處于層流。一個(gè)流路的調(diào)節(jié)閥兩個(gè)流路的調(diào)節(jié)閥液體運(yùn)動(dòng)粘度有資料表明，當(dāng)D/d在1.25~2.0之間時(shí)，F(xiàn)p>0.9,,因此除了在阻塞流情況下需要進(jìn)行流量修正外，在非阻塞流時(shí)，只有球閥和蝶閥在D/d>1.5時(shí)，才需要修正。3）氣體流量系數(shù)修正（可壓縮流體）4）管件形狀修正膨脹系數(shù)壓縮系數(shù)1.調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特性快開(kāi)閥直線閥拋物線閥等百分比閥§4-3調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特性和流量特性結(jié)構(gòu)特性：

*調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)，仍然有約5%的流量，這是為了防止卡瑟；2調(diào)節(jié)閥的流量特性1）理想流量特性在調(diào)節(jié)閥前后差壓固定時(shí)，有即理想流量特性就是閥門的結(jié)構(gòu)特性根據(jù)Qp1p22）工作流量特性（1）串聯(lián)管系調(diào)節(jié)閥工作流量特性全開(kāi)閥阻比：ΣΔ

peΔpΣΔ

p流量特性畸變流量特性：Q△p∑△p△p∑△pe（2）并聯(lián)管系調(diào)節(jié)閥工作流量特性Δ

pQQeQΣ閥全開(kāi)流量比：流量特性：小結(jié)*在理想情況下，閥門流量特性就是閥門結(jié)構(gòu)特性。*串聯(lián)在管道中的閥門流量特性發(fā)生畸變，隨S100減小，調(diào)節(jié)范圍減小，調(diào)節(jié)性能變差。*并聯(lián)在管道中的閥門流量特性發(fā)生畸變，隨S'100

減小，調(diào)節(jié)范圍減小，調(diào)節(jié)性能變差。*在設(shè)計(jì)管段時(shí)，管道中其他部件引起的差壓應(yīng)盡量小，這樣可使流量特性發(fā)生畸變較少。§4-4 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型1.調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇2.調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)、氣關(guān)形式的選擇選用原則：斷氣后，調(diào)節(jié)閥所處的位置應(yīng)保證系統(tǒng)安全3.調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇1）從改善控制系統(tǒng)控制質(zhì)量考慮2）從配管狀況（S100值大?。┛紤]4.調(diào)節(jié)閥口徑的確定1）確定主要計(jì)算數(shù)據(jù)2）求調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有的流量系數(shù)CMAX3）流量系數(shù)的圓整4）選定調(diào)節(jié)閥口徑5）調(diào)節(jié)閥相對(duì)開(kāi)度的驗(yàn)算6）調(diào)節(jié)閥可調(diào)比驗(yàn)算線性PID

*實(shí)際應(yīng)用中常采用等百分比閥，因?yàn)閷?duì)象特性往往是非線性的，即：K(Q)電/氣轉(zhuǎn)換器I>p電/氣閥門定位器I>電動(dòng)調(diào)節(jié)閥伺服放大器電動(dòng)機(jī)減速器閥位置發(fā)生器輸入信號(hào)0~·10mA閥行程安全柵（防止危險(xiǎn)電能從控制信號(hào)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器）電阻式中繼放大式齊納式光電式變壓器式電源單元工業(yè)交流電調(diào)節(jié)器安全柵安全柵執(zhí)行器變送器級(jí)別最小引爆電流爆炸氣體混合物種類ⅡAi>120乙烷、丙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙醇、氨、一氧化碳ⅡB70<i<120乙烯、乙醚、丙稀腈ⅡCi<=70氫、乙炔、二硫化碳、水煤氣、焦?fàn)t煤氣齊納式安全柵限流電阻（通過(guò)信號(hào)正常時(shí)，阻值為0；電流一旦超出安全范圍，阻值驟）電路沒(méi)有進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)時(shí)，接地不起作用（避免信號(hào)通過(guò)大地短接或者形成干擾）RIiFuVi安全場(chǎng)所危險(xiǎn)場(chǎng)所RVi安全場(chǎng)所危險(xiǎn)場(chǎng)所隔離式安全柵檢測(cè)端安全柵利用變壓器隔離器件，分別將輸入、輸出和電源電路進(jìn)行隔離，以