气动调节阀在生产过程中的应用与选型
发布时间：2024-12-23 点击：38
金奥阀门是一家专业生产调节阀的生产厂家，下面给大家讲解一下关于气动调节阀的选型及应用。
人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”，把控制器称之为“大脑”，把执行器称之为“手脚”。自动控制系统一切先进的控制理论、巧妙的控制思想、复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。调节阀是生产过程自动化控制系统中zui常见的一种执行器，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等组成。如果选择不当，将直接影响控制系统的性能，甚至无法实现自动控制。
气动调节阀的工作原理
气动调节阀是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。
气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。
气动调节阀的构成
气动调节阀主要由气动执行机构和调节机构两部分组成，其中气动执行机构是调节阀的推动部分，它按控制信号的大小产生相应的推力，通过阀杆使气动调节阀阀芯产生相应的位移。调节机构是气动调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在气动执行机构的推动下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的目的
气动阀门定位器是调节阀的主要附件，它与气动调节阀配套使用，接收调节器的输出信号，然后它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器。可以改善调节阀的定位精度并提高灵敏度，从而使调节阀能按调节器发来的控制信号实现准确定位。
气动阀门的种类1 按调节方式分类
气动阀门按照调节方式可分为调节型、切断型、调节切断型三种。
2 按作用方式分类
2.1 正作用式
当执行机构内失去空气压力时弹簧力促使阀瓣上升，阀门开启；通入压缩空气，执行机构内的空气压力克服弹簧压力使阀瓣下降，从而关闭阀门。这类气动调节阀也叫“失气开”式。
2.2 反作用式
当执行机构内失去空气压力时，在弹簧力的作用下促使阀瓣下降，阀门关闭；通入压缩空气，执行机构内的空气压力克服弹簧压力使阀瓣上升，打开阀门。这类气动调节阀也叫“失气关”式。
对于执行机构，它的作用方向取决于是气开阀还是气关阀。当控制器输出信号增加时，气开阀的开度增加，因而流过阀的流体流量也增加，故气开阀是“正”方向。反之，由于当气关阀接收的信号增加时，流过阀的流体流量反而减少，所以是“反”作用。
在现实生产过程中，阀有正装和反装两种类型，当阀芯向下移动时，阀芯与阀座之间流通面积减小，称为正装；反之，称为反装。
气动执行机构有正、反两种作用方式，而阀也有正装和反装两种方式，因此，实现气动调节阀的气开、气关就有四种组合方式。
在生产过程中，调节阀气开、气关形式的选择，主要是从工艺生产的安全来考虑。例蒸气加热器选用气开阀；锅炉进水的调节阀则选用气关式。
3 按动作方式分类
3.1 直行程式
该类别是指在阀体部分，阀笼对流量的调节是通过上下运动的方式来获得的，此种形式在东海氧化铝厂现在应用比较多。
3.2 角行程式
是指在阀体部分，阀瓣为球阀或蝶阀形式，对流量的调节是通过阀体的转动实现，一般转动角度为90°（-5°/+0°）。
4 按驱动方式分类
按驱动方式可分为活塞式、隔膜式、两面进气式（双作用式）。
5 按控制阀的结构分类
按控制阀的结构可分为笼式阀门、单座式、双座阀、球阀、碟阀、三通阀、角阀等。
6 按气动执行机构分类
按气动执行机构可分为薄膜执行机构、活塞执行机构、长行程执行机构、滚动膜片执行机构等。
气动调节阀的选用
选择气动调节阀项目有：结构型式、公称通经、压力－温度等级、管道连接、上阀盖型式、流量特性、材料及气动执行机构、定位器等。深入研究各个项目和它们之间的相互关系，是极其重要的。选择调节阀必须知道控制系统的各种工艺参数以及调节仪表、管道连接等基本条件，才能正确地选择调节阀。下面为一般选用调节阀的基本准则。
1 工艺流体条件
流体腐蚀性的影响主要体现在阀体和阀芯材料的选择上。由于不能排除某些材料只许在某种特殊的阀型中使用的限制条件，因此并不是每种阀型均可任意选择材料。阀体材料的选取主要考虑流体介质的腐蚀性、静压和材料的许用温度。阀芯材料的选取主要考虑流体介质的腐蚀性、材料的许用温度以及材料耐冲蚀的性能（即考虑液体的阻塞流，阀压差和流体的清净程度）。阻塞与否在初选时尚不能确定，需计算后再进行校核。同时满足以上各项要求的材料方为合选。
调节阀应具有的zui低公称压力等级是选型的必要条件。它可根据流体温度、阀入口zui大压力，按照初选阀体材料在一定温度条件下与许用压力的对应关系来确定。
2 调节阀流通能力计算和尺寸选择值
选择调节阀尺寸大小的根本依据是阀的流通能力能否满足工艺的要求。调节阀的额定流通能力和公称通径有一定的对应关系，这是有产品技术标准规定的。由此，必须按照工艺条件和初选阀型计算出流通能力，从初选的阀型中定出合适的公称通径。
2.1 调节阀流通能力的计算（以液体加以说明）
计算公式：cv值是用来表示调节阀的英制单位流量系数。其定义是，阀处于全开状态，两端压差为1磅（7kpa）的条件下，60℉（15.6℃）的清水，每分钟通过阀的流量，以加仑/分（gpm）表示。
式中：公制q＝zui大流量gpm（加仑/分）；
g＝比重（水＝1）；
p1＝进口压力psia（zui大流量时）；
p2＝出口压力psia（zui大流量时）。
英制q＝zui大流量m3/h
g＝比重（水＝1）；
p1＝进口压力，kgf/cm2（zui大流量时）；
p2＝出口压力，kgf/cm2（zui大流量时）。
kv值定义为在阀门全开，阀两端的压差为1巴的条件下，温度20℃的水一小时内流经阀的流量，以米/小时表示（cmph）。
kv=0.86cv
2.2 公称通径的选择
调节阀公称通径选择，是由zui大cv值、zui小cv值、额定cv值、可调范围以及调节阀有足够的调节余量，这几个因素来决定的。
zui大cv值和zui小cv值是分别在zui大流量和zui小流量条件下计算出的两个数值。
2.2.1 zui大cv值
鉴于额定cv值有+20%、-10%的调节误差，建议等百分比阀在90%～95%开度内的值作为zui大cv值，线性调节阀在80%～90%开度内的值作为zui大cv值。
2.2.2 常用cv值
常在低开度下工作，阀芯易于磨损，再从控制性能上考虑，希望阀在50%～80%开度范围工作。
2.2.3 zui小cv值
阀的zui小cv值应在固有的可调范围之内，实际上大多调节阀控制流体时，开度变化、阀上压差也相应变化。开度与流量之间的固有流量特性，变成了实际的流量特性，可调范围也变小了。阀达到zui小cv值时，希望阀在10%～20%开度上工作，如果要使阀在zui小的开度范围内工作，应选择可调范围较大的调节阀，或者改用一台大、一台小的切换阀，用这两台阀分程控制流量。
2.3 调节阀可调范围的验算
为了保证调节阀在工艺要求的zui大到zui小流量的整个范围内满意地调节，就必须进一步验算可调范围r。以往有用规定zui小流量时的调节阀开度极限作为指标进行校验的，但这种做法并不十分合适。应采用以zui小流量计算所得的zui小cv值作为校验指标才为合理，如果zui小cv值满足条件cvmin≥2cv/r，说明所选阀门满足了可调范围的要求，否则此阀应慎用或采用分程控制。
3 调节阀流量特性选择
调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对位移（阀门的相对开度）间的关系，数学表达式如下：
q/qmax=f（l/l）
式中：q/qmax为相对流量，调节阀在某一开度时流量q与全开qmax之比；
l/l为相对位移，调节阀在某一开度时阀芯未予以l与l之比。
一般来说，改变调节阀的阀芯与阀座之间的流通面积，便可以控制流量，实际上，由于多种因素的影响，如在节流面积变化的同时，还发生阀前、阀后的压差变化，而压差变化又将引起流量变化。为了便于分析，先假定阀前、阀后的压差不变，然后再引申到真实情况进行研究。前者称为理想流量特性，后者称为工作流量特性。
理想流量特性又称为固有流量特性，它不同于阀的结构特性。阀的结构特性是指阀芯位移与流体通过的截面积之间的关系，不考虑压差的影响，纯粹由阀芯大小和几何形状所决定，因此就有快开、直线、抛物线等百分比四种流量特性。
对调节系统有影响的是工作特性。阀本身只具备固有特性（在阀两端压差不变的情况下，不可压缩流体通过调节阀的流量与开度之间的关系）。而工作特性是由阀的固有特性结合管路系统阻力情况得到的。因此，先按调节系统要求确定所需的工作流量特性，然后再确定与其相应的固有流量特性。
结束语
气动调节阀的选择和合理应用是关系到整个自动控制系统的好坏，直接影响到被调的参数是否满足工艺要求，决定能否生产出合格的工艺产品。因此，合理选用不同的气动调节阀在自动控制系统和实际生产过程中有着十分重要的作用。
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气动调节阀是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。
气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。
气动调节阀的构成
气动调节阀主要由气动执行机构和调节机构两部分组成，其中气动执行机构是调节阀的推动部分，它按控制信号的大小产生相应的推力，通过阀杆使气动调节阀阀芯产生相应的位移。调节机构是气动调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在气动执行机构的推动下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的目的
气动阀门定位器是调节阀的主要附件，它与气动调节阀配套使用，接收调节器的输出信号，然后它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器。可以改善调节阀的定位精度并提高灵敏度，从而使调节阀能按调节器发来的控制信号实现准确定位。
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气动阀门按照调节方式可分为调节型、切断型、调节切断型三种。
2 按作用方式分类
2.1 正作用式
当执行机构内失去空气压力时弹簧力促使阀瓣上升，阀门开启；通入压缩空气，执行机构内的空气压力克服弹簧压力使阀瓣下降，从而关闭阀门。这类气动调节阀也叫“失气开”式。
2.2 反作用式
当执行机构内失去空气压力时，在弹簧力的作用下促使阀瓣下降，阀门关闭；通入压缩空气，执行机构内的空气压力克服弹簧压力使阀瓣上升，打开阀门。这类气动调节阀也叫“失气关”式。
对于执行机构，它的作用方向取决于是气开阀还是气关阀。当控制器输出信号增加时，气开阀的开度增加，因而流过阀的流体流量也增加，故气开阀是“正”方向。反之，由于当气关阀接收的信号增加时，流过阀的流体流量反而减少，所以是“反”作用。
在现实生产过程中，阀有正装和反装两种类型，当阀芯向下移动时，阀芯与阀座之间流通面积减小，称为正装；反之，称为反装。
气动执行机构有正、反两种作用方式，而阀也有正装和反装两种方式，因此，实现气动调节阀的气开、气关就有四种组合方式。
在生产过程中，调节阀气开、气关形式的选择，主要是从工艺生产的安全来考虑。例蒸气加热器选用气开阀；锅炉进水的调节阀则选用气关式。
3 按动作方式分类
3.1 直行程式
该类别是指在阀体部分，阀笼对流量的调节是通过上下运动的方式来获得的，此种形式在东海氧化铝厂现在应用比较多。
3.2 角行程式
是指在阀体部分，阀瓣为球阀或蝶阀形式，对流量的调节是通过阀体的转动实现，一般转动角度为90°（-5°/+0°）。
4 按驱动方式分类
按驱动方式可分为活塞式、隔膜式、两面进气式（双作用式）。
5 按控制阀的结构分类
按控制阀的结构可分为笼式阀门、单座式、双座阀、球阀、碟阀、三通阀、角阀等。
6 按气动执行机构分类
按气动执行机构可分为薄膜执行机构、活塞执行机构、长行程执行机构、滚动膜片执行机构等。
气动调节阀的选用
选择气动调节阀项目有：结构型式、公称通经、压力－温度等级、管道连接、上阀盖型式、流量特性、材料及气动执行机构、定位器等。深入研究各个项目和它们之间的相互关系，是极其重要的。选择调节阀必须知道控制系统的各种工艺参数以及调节仪表、管道连接等基本条件，才能正确地选择调节阀。下面为一般选用调节阀的基本准则。
1 工艺流体条件
流体腐蚀性的影响主要体现在阀体和阀芯材料的选择上。由于不能排除某些材料只许在某种特殊的阀型中使用的限制条件，因此并不是每种阀型均可任意选择材料。阀体材料的选取主要考虑流体介质的腐蚀性、静压和材料的许用温度。阀芯材料的选取主要考虑流体介质的腐蚀性、材料的许用温度以及材料耐冲蚀的性能（即考虑液体的阻塞流，阀压差和流体的清净程度）。阻塞与否在初选时尚不能确定，需计算后再进行校核。同时满足以上各项要求的材料方为合选。
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2 调节阀流通能力计算和尺寸选择值
选择调节阀尺寸大小的根本依据是阀的流通能力能否满足工艺的要求。调节阀的额定流通能力和公称通径有一定的对应关系，这是有产品技术标准规定的。由此，必须按照工艺条件和初选阀型计算出流通能力，从初选的阀型中定出合适的公称通径。
2.1 调节阀流通能力的计算（以液体加以说明）
计算公式：cv值是用来表示调节阀的英制单位流量系数。其定义是，阀处于全开状态，两端压差为1磅（7kpa）的条件下，60℉（15.6℃）的清水，每分钟通过阀的流量，以加仑/分（gpm）表示。
式中：公制q＝zui大流量gpm（加仑/分）；
g＝比重（水＝1）；
p1＝进口压力psia（zui大流量时）；
p2＝出口压力psia（zui大流量时）。
英制q＝zui大流量m3/h
g＝比重（水＝1）；
p1＝进口压力，kgf/cm2（zui大流量时）；
p2＝出口压力，kgf/cm2（zui大流量时）。
kv值定义为在阀门全开，阀两端的压差为1巴的条件下，温度20℃的水一小时内流经阀的流量，以米/小时表示（cmph）。
kv=0.86cv
2.2 公称通径的选择
调节阀公称通径选择，是由zui大cv值、zui小cv值、额定cv值、可调范围以及调节阀有足够的调节余量，这几个因素来决定的。
zui大cv值和zui小cv值是分别在zui大流量和zui小流量条件下计算出的两个数值。
2.2.1 zui大cv值
鉴于额定cv值有+20%、-10%的调节误差，建议等百分比阀在90%～95%开度内的值作为zui大cv值，线性调节阀在80%～90%开度内的值作为zui大cv值。
2.2.2 常用cv值
常在低开度下工作，阀芯易于磨损，再从控制性能上考虑，希望阀在50%～80%开度范围工作。
2.2.3 zui小cv值
阀的zui小cv值应在固有的可调范围之内，实际上大多调节阀控制流体时，开度变化、阀上压差也相应变化。开度与流量之间的固有流量特性，变成了实际的流量特性，可调范围也变小了。阀达到zui小cv值时，希望阀在10%～20%开度上工作，如果要使阀在zui小的开度范围内工作，应选择可调范围较大的调节阀，或者改用一台大、一台小的切换阀，用这两台阀分程控制流量。
2.3 调节阀可调范围的验算
为了保证调节阀在工艺要求的zui大到zui小流量的整个范围内满意地调节，就必须进一步验算可调范围r。以往有用规定zui小流量时的调节阀开度极限作为指标进行校验的，但这种做法并不十分合适。应采用以zui小流量计算所得的zui小cv值作为校验指标才为合理，如果zui小cv值满足条件cvmin≥2cv/r，说明所选阀门满足了可调范围的要求，否则此阀应慎用或采用分程控制。
3 调节阀流量特性选择
调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对位移（阀门的相对开度）间的关系，数学表达式如下：
q/qmax=f（l/l）
式中：q/qmax为相对流量，调节阀在某一开度时流量q与全开qmax之比；
l/l为相对位移，调节阀在某一开度时阀芯未予以l与l之比。
一般来说，改变调节阀的阀芯与阀座之间的流通面积，便可以控制流量，实际上，由于多种因素的影响，如在节流面积变化的同时，还发生阀前、阀后的压差变化，而压差变化又将引起流量变化。为了便于分析，先假定阀前、阀后的压差不变，然后再引申到真实情况进行研究。前者称为理想流量特性，后者称为工作流量特性。
理想流量特性又称为固有流量特性，它不同于阀的结构特性。阀的结构特性是指阀芯位移与流体通过的截面积之间的关系，不考虑压差的影响，纯粹由阀芯大小和几何形状所决定，因此就有快开、直线、抛物线等百分比四种流量特性。
对调节系统有影响的是工作特性。阀本身只具备固有特性（在阀两端压差不变的情况下，不可压缩流体通过调节阀的流量与开度之间的关系）。而工作特性是由阀的固有特性结合管路系统阻力情况得到的。因此，先按调节系统要求确定所需的工作流量特性，然后再确定与其相应的固有流量特性。
结束语
气动调节阀的选择和合理应用是关系到整个自动控制系统的好坏，直接影响到被调的参数是否满足工艺要求，决定能否生产出合格的工艺产品。因此，合理选用不同的气动调节阀在自动控制系统和实际生产过程中有着十分重要的作用。
H71XT对夹式消声止回阀和Q47F固定式球阀的区别
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单向隔爆阀的特点及作用
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