哈爾濱市汽化廠是一個(gè)運(yùn)用煤充壓汽化加工工藝生產(chǎn)制造液化氣的化工廠，自動(dòng)化技術(shù)水準(zhǔn)比較高，在過程控制系統(tǒng)中，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)質(zhì)量與生產(chǎn)制造工作狀況的穩(wěn)定性有緊密的關(guān)聯(lián)，因此對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的挑選顯得格外關(guān)鍵，針對(duì)安全防爆規(guī)定較為強(qiáng)的化工廠，絕大部分電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用是指自力式調(diào)節(jié)閥。

自力式調(diào)節(jié)閥的選用一般要從下列這幾個(gè)層面開展考慮到：

1)依據(jù)工藝條件，挑選適合自己的調(diào)節(jié)閥門構(gòu)造和種類。

2)依據(jù)加工工藝目標(biāo)，挑選適合自己的流量特性。

3)依據(jù)工藝參數(shù)，測算流量系數(shù)，選擇閥的規(guī)格。

4)依據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，選取材質(zhì)和協(xié)助設(shè)備。

下邊對(duì)于上述4點(diǎn)進(jìn)行闡述。

2 調(diào)節(jié)閥門的構(gòu)造和種類

自力式調(diào)節(jié)閥是通過氣動(dòng)執(zhí)行器和閥兩部分構(gòu)成的，氣動(dòng)執(zhí)行器是接受鍵入的供氣數(shù)據(jù)信號(hào)，造成相對(duì)應(yīng)的推動(dòng)力，使擺桿產(chǎn)生偏移，促進(jìn)閘閥姿勢；而閥就是指與管道連接的電磁閥部件一部分，它受到執(zhí)行器的擺桿推動(dòng)力，變化閥座偏移，進(jìn)而更改閥門開度，從而操縱液體總流量的轉(zhuǎn)變。

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥按其過程可分成直行程安排和角行程二種，按其結(jié)構(gòu)分直達(dá)單座閥、直達(dá)雙坐閥、高壓閥、角型閥、套筒閥、氣動(dòng)蝶閥、碟閥、軸力旋轉(zhuǎn)閥等。在其中直通閥較為普遍，單座閥泄漏量較小，但閥先后壓力差不可以很大，而雙坐閥恰好與之相反的。高壓閥適用于高負(fù)壓和髙壓差的物質(zhì)精確測量，但髙壓差前提下，液體對(duì)原材料沖洗和汽蝕比較嚴(yán)重，一般要了解閥心和閥塊的材料，以提升其使用期。在髙壓差、高粘度、含漂浮物和顆?；瘜W(xué)物質(zhì)液體的操縱中可采用角型閥。氣動(dòng)蝶閥更適用強(qiáng)堿、強(qiáng)酸等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)的操控。閥門適用大流量、低電壓差的汽體物質(zhì)。套筒閥選用平衡型閥心構(gòu)造，有著低噪音的特性，是使用比較普遍的閥之一。

自力式調(diào)節(jié)閥有氣開與氣關(guān)二種種類。確認(rèn)調(diào)節(jié)閥門電源開關(guān)方法的原則是：當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)工作壓力終斷時(shí)，應(yīng)確保工藝技術(shù)和生產(chǎn)制造的安全性。倘若閘閥在信號(hào)中斷后處在打開位置，液體不終斷最安全，則采用氣關(guān)閥；倘若閘閥在數(shù)據(jù)信號(hào)工作壓力終斷后處在關(guān)掉部位，液體不通過最安全，則采用氣開閥。如熱處理爐的燃料氣或輕質(zhì)燃料油管道路上的調(diào)節(jié)閥門，應(yīng)取用氣開閥，當(dāng)信號(hào)中斷后，閥自動(dòng)關(guān)閉，能源被斷開，避免溫度控制過高而發(fā)生事故；加熱爐進(jìn)水口道路上的調(diào)節(jié)閥門，應(yīng)取天燃?xì)怅P(guān)閥，當(dāng)信號(hào)中斷后，閥全自動(dòng)開啟，仍舊向加熱爐內(nèi)送餐，能夠防止加熱爐鍋糊。

3 調(diào)節(jié)閥門的流量特性

調(diào)節(jié)閥門的流量特性就是指物質(zhì)穿過閥的相應(yīng)總流量Q與閥心相對(duì)性行程安排己(閘閥的相對(duì)性開啟度)間的函數(shù)關(guān)系：

Q=f(L)

當(dāng)調(diào)節(jié)閥門兩邊壓力差△P保持一致時(shí)，閥的流量特性稱之為原有流量特性。原有流量特性關(guān)鍵有平行線、等百分?jǐn)?shù)(多數(shù))、雙曲線和快開等4種種類，如下圖3—1所顯示：

在生產(chǎn)中閥的原有流量特性有平行線、等比例和快開3種。漸近線特點(diǎn)處于平行線和等百中間，一般用等百特點(diǎn)來替代。快開特點(diǎn)主要運(yùn)用于二位式調(diào)節(jié)。

在一般情況下，閥兩邊壓力差不太可能始終保持一致，這時(shí)候閥的原有流量特性便會(huì)產(chǎn)生崎變，閥在具體工作條件下的特點(diǎn)稱作工作中流量特性。這時(shí)候在明確流量特性時(shí)要引進(jìn)一個(gè)稱之為閥阻比的指數(shù)S。

S=△P/∑△P

∑△P為系統(tǒng)總壓力差，是閥、所有工藝技術(shù)和管道系統(tǒng)軟件里的各壓力差之和。

從下面3個(gè)層面具體內(nèi)容對(duì)閥的工作中流量特性進(jìn)行分析：

1)從系統(tǒng)控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)層面剖析

針對(duì)一個(gè)簡單自動(dòng)控制系統(tǒng)，這是由控制對(duì)象、智能變送器、控制器和調(diào)節(jié)閥門好多個(gè)基本上階段構(gòu)成的，體系的總放大系數(shù)K=K1K2K3K4K5

K1~K5各自表明智能變送器、控制器、執(zhí)行器、閥、控制對(duì)象的放大系數(shù)。在負(fù)載變化的情況下，使得自動(dòng)控制系統(tǒng)能保證預(yù)訂的控制指標(biāo)，期待總放大系數(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)的全部實(shí)際操作范圍之內(nèi)保持一致。一般來說，在一個(gè)確認(rèn)的系統(tǒng)里，K1~K3的系數(shù)是固定不動(dòng)不會(huì)改變的，僅有目標(biāo)的放大系數(shù)X5隨負(fù)載的變動(dòng)而轉(zhuǎn)變，因此選取合理的流量特性來豐I、償目標(biāo)特點(diǎn)的改變，確保K4K5的相乘就是一個(gè)常量就確保了系統(tǒng)軟件的總放大系數(shù)K就是一個(gè)平穩(wěn)值。

2)從加工工藝管路情況分析

調(diào)節(jié)閥門一直與管路、機(jī)器設(shè)備連在一起應(yīng)用的，管路壓力的出現(xiàn)必定會(huì)讓閥的運(yùn)行特點(diǎn)與固有特性不一樣。因此，應(yīng)依據(jù)目標(biāo)的特點(diǎn)，挑選合適的工作特點(diǎn)，再依據(jù)管路狀況挑選相對(duì)應(yīng)閥的原有流量特性。考慮到加工工藝管路狀況時(shí)，可參考表3—1來選擇閥的固有特性。

從表3—1上看，當(dāng)S=1~0．6時(shí)，選定原有流量特性和工作中流量特性一致。當(dāng)S<0．3時(shí)，特性曲線崎變比較嚴(yán)重不適合操縱。

3)從負(fù)載轉(zhuǎn)變情況分析

垂直特點(diǎn)調(diào)節(jié)閥門在小月兒度時(shí)總流量相對(duì)性轉(zhuǎn)變量大，過度靈巧，易于造成震蕩，閥體高壓閘閥易毀壞，故在S值小、負(fù)載變化幅度大的場所不適合選用。等比例閥的放大系數(shù)隨閘閥行程安排擴(kuò)大而增大，總流量相對(duì)性變化量穩(wěn)定不會(huì)改變。

4 調(diào)節(jié)閥門的規(guī)格

調(diào)節(jié)閥門規(guī)格的確定是在預(yù)估閥流量系數(shù)CV的前提下開展的。流量系數(shù)的界定就是指在閘閥開全標(biāo)準(zhǔn)下，閥兩邊壓力差△P為100 kPa，流體密度ρ為1g／cm3時(shí)，根據(jù)閥的液體體積流量為Q(m3／h)，其節(jié)流閥公式計(jì)算為：

C是一個(gè)比例系數(shù)，它與流量系數(shù)的關(guān)聯(lián)是m倍，即CV=mC。當(dāng)流量特性為直線式時(shí)m=1．63，當(dāng)流量特性為等百分?jǐn)?shù)型時(shí)m=1．97。

式(4--1)是當(dāng)精確測量物質(zhì)為液態(tài)時(shí)的計(jì)算方法，當(dāng)精確測量物質(zhì)為汽體時(shí)要考慮到環(huán)境溫度和工作壓力對(duì)物質(zhì)容積的危害，其C值的測算分二種狀況：

當(dāng)閥前后左右壓力差△P小于0．5倍的閥前工作壓力P1，即△P<0．5P1時(shí)

此外，當(dāng)物質(zhì)為飽和蒸汽時(shí)，測算C值能考慮到蒸氣的氫壓。

明確完CV值之后，會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)閥門的開啟度開展檢算，規(guī)定最大流量時(shí)閥開啟度不得超過90％，最少總流量時(shí)開度不小于10％。在正常的工作狀況下，閥門開度應(yīng)在15％~85％中間。最終依據(jù)CV值明確調(diào)節(jié)閥門規(guī)格。

5 調(diào)節(jié)閥門的原材料和協(xié)助設(shè)備

調(diào)節(jié)閥門的油路板一般采用生鐵材料，其耐壓等級(jí)、應(yīng)用溫度范圍、耐腐蝕性等領(lǐng)域應(yīng)高于對(duì)工藝管道的規(guī)定，但物質(zhì)為易燃的液體時(shí)需作獨(dú)特考慮到。閥心、高壓閘閥材料的使用應(yīng)充分考慮液體中能否有固態(tài)顆粒物造成的損壞和汽蝕功效對(duì)閥內(nèi)件的沖擊性。一般對(duì)非侵蝕性液體，常采用不銹鋼板；對(duì)腐蝕比較強(qiáng)的液體，可采用雙相不銹鋼；針對(duì)沖擊性、震動(dòng)、磨損嚴(yán)重的液體，可采用噴焊硬質(zhì)合金刀具或噴漆材料。此外當(dāng)實(shí)際操作物質(zhì)環(huán)境溫度高過 200℃時(shí)，要選用帶散熱器的上單流閥。

調(diào)節(jié)閥門的協(xié)助設(shè)備關(guān)鍵有閥門定位器、繼電器、回訊電源開關(guān)、過慮氣體減壓閥、保位閥等。

閥門定位器是控制閥的一個(gè)關(guān)鍵配件，普遍的有氣動(dòng)式閥門定位器和電氣設(shè)備閥門定位器二種。它主要運(yùn)用于：

1)髙壓差的場所；

2)髙壓、高熱或超低溫物質(zhì)的場所；

3)物質(zhì)中帶有固態(tài)懸浮固體或粘性液體的場所；

4)調(diào)節(jié)閥門規(guī)格比較大的場所；

5)完成分程操縱；

6)改進(jìn)調(diào)節(jié)閥門的流量特性。

電磁閥的作用是快速地?cái)嚅_和接入氣動(dòng)閥門，使閥處在徹底通、斷的部位，多用以安全性安全泄壓閥?；赜嶋娫撮_關(guān)是必須在主控室實(shí)時(shí)監(jiān)測到閥位的信息才采用的。保位閥的選擇是依據(jù)加工工藝情況，當(dāng)氣動(dòng)閥門斷開時(shí)，閥位規(guī)定維持在一定的部位上，但這樣的事情不多見。

6 結(jié)語

調(diào)節(jié)閥門是控制系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的階段，若挑選測算不準(zhǔn)確，應(yīng)用維護(hù)保養(yǎng)不可當(dāng)，將直接關(guān)系自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，以至于產(chǎn)生明顯的生產(chǎn)事故。因此，對(duì)調(diào)節(jié)閥門的準(zhǔn)確采用、組裝和檢修等各項(xiàng)任務(wù)都需要十分重視。

由于工控自動(dòng)化的發(fā)展趨勢，對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的需求越來越高，那些規(guī)定包含：新構(gòu)造、新型材料、性能卓越、與電子計(jì)算機(jī)通信及其優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能等。因而，對(duì)新式調(diào)節(jié)閥門的探討和學(xué)習(xí)是一項(xiàng)艱難而關(guān)鍵的工作。

作者介紹：周雪冰(1973-)，女，技術(shù)工程師，主要是針對(duì)DCS及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的科學(xué)研究