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調節閥的工作原理
2013-11-6 9:32:03

調節閥用于調節介質的流量、壓力和液位。根據調節部位信號,自動控制閥門的開度,

從而達到介質流量、壓力和液位的調節。調節閥分電動調節閥、氣動調節閥和液動調節閥等。

 調節閥由電動執行機構或氣動執行機構和調節閥兩部分組成。調節閥通常分為直通單座式調節閥和直通雙座式調節閥兩種,后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點,所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。

流通能力Cv是選擇調節閥的主要參數之一,調節閥的流通能力的定義為:當調節閥全開時,閥兩端壓差為0.1MPa,流體密度為1g/cm3時,每小時流徑調節閥的流量數為流 通能力,也稱流量系數,以Cv表示,單位為t/h,液體的Cv值按下式計算。 根據流通能力Cv值大小查表,就可以確定調節閥的公稱通徑DN。 

調節閥的流量特性,是在閥兩端壓差保持恒定的條件下,介質流經調節閥的相對流量與它的開度之間關系。調節閥的流量特性有線性特性,等百分比特性及拋物線特性三種。三種注量特性的意義如下:

 (1)等百分比特性(對數)等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關系,在行程的每一點上單位行程變化所引起的流量的變化與此點的流量成正比,流量變化的百分比是相等的。所以它的優點是流量小時,流量變化小,流量大時,則流量變化大,也就是在不同開度上,具有相同的調節精度。

(2)線性特性(線性)線性特性的相對行程和相對流量成直線關系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時,流量相對值變化小,流量小時,則流量相對值變化大。

 (3)拋物線特性流量按行程的二方成比例變化,大體具有線性和等百分比特性的中間特性。

 從上述三種特性的分析可以看出,就其調節性能上講,以等百分比特性為最優,其調節穩定,調節性能好。而拋物線特性又比線性特性的調節性能好,可根據使用場合的要求不同,挑選其中任何一種流量特性。

(一)調節閥不動作。故障現象及原因如下:

 1.無信號、無氣源。①氣源未開,②由于氣源含水在冬季結冰,導致風管堵塞或過濾器、減壓閥

堵塞失靈,③壓縮機故障;④氣源總管泄漏。

2.有氣源,無信號。①調節器故障;③定位器波紋管漏氣;④調節網膜片損壞。

 3.定位器無氣源。①過濾器堵塞;②減壓閥故障I③管道泄漏或堵塞。

 4.定位器有氣源,無輸出。定位器的節流孔堵塞。

 5.有信號、無動作。①閥芯脫落,②閥芯與社會或與閥座卡死;③閥桿彎曲或折斷;④閥座閥芯凍結或焦塊污物;⑤執行機構彈簧因長期不用而銹死。

(二)調節閥的動作不穩定。故障現象和原因如下:

1.氣源壓力不穩定。①壓縮機容量太小;②減壓閥故障。

2.信號壓力不穩定。①控制系統的時間常數(T=RC)不適當;②調節器輸出不穩定。

3.氣源壓力穩定,信號壓力也穩定,但調節閥的動作仍不穩定。①定位器中放大器的球閥受臟物磨損關不嚴,耗氣量特別增大時會產生輸出震蕩;②定位器中放大器的噴咀擋板不平行,擋板蓋不住噴咀;③輸出管、線漏氣;④執行機構剛性太小;⑤閥桿運動中摩擦阻力大,與相接觸部位有阻滯現象。

(三)調節閥振動。故障現象和原因如下:

1.調節閥在任何開度下都振動。①支撐不穩;②附近有振動源;③閥芯與襯套磨損嚴重。

2.調節閥在接近全閉位置時振動。①調節閥選大了,常在小開度下使用;②單座閥介質流向與關閉方向相反。

(四)調節閥的動作遲鈍。遲鈍的現象及原因如下:

1.閥桿僅在單方向動作時遲鈍。①氣動薄膜執行機構中膜片破損泄漏;②執行機構中“O”型密封泄漏。

2.閥桿在往復動作時均有遲鈍現象。①閥體內有粘物堵塞;②聚四氟乙烯填料變質硬化或石墨一石棉填料潤滑油干燥;③填料加得太緊,摩擦阻力增大;④由于閥桿不直導致摩擦阻力大;⑤沒有定位器的氣動調節閥也會導致動作遲鈍。

(五)調節閥的泄漏量增大。泄漏的原因如下:

1.閥全關時泄漏量大。①閥芯被磨損,內漏嚴重,②閥未調好關不嚴。

2.閥達不到全閉位置。①介質壓差太大,執行機構剛性小,閥關不嚴;②閥內有異物;③襯套燒結。

(六)流量可調范圍變小。主要原因是閥芯被腐蝕變小,從而使可調的最小流量變大。

 了解氣動調節閥的故障現象及原因,可以對癥采取措施予以解決。動調節閥動作分氣開型和氣關型兩種。氣開型(Air to Open)是當膜頭上空氣壓力增加時,閥門向增加開度方向動作,當達到輸入氣壓上限時,閥門處于全開狀態。反過來,當空氣壓力減小時,閥門向關閉方向動作,在沒有輸入空氣時,閥門全閉。故有時氣開型閥門又稱故障關閉型(Fail to Close FC)。氣關型(Air to )動作方向正好與氣開型相反。當空氣壓力增加時,閥門向關閉方向動作;空氣壓力減小或沒有時,閥門向開啟方向或全開為止。故有時又稱為故障開啟型(Fail to Open FO)。

氣動調節閥的氣開或氣關,通常是通過執行機構的正反作用和閥態結構的不同組裝方式實現。氣開氣關的選擇是根據工藝生產的安全角度出發來考慮。當氣源切斷時,調節閥是處于關閉位置安全還是開啟位置安全?

舉例來說,一個加熱爐的燃燒控制,調節閥安裝在燃料氣管道上,根據爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來控制燃料的供應。這時,宜選用氣開閥更安全些,因為一旦氣源停止供給,閥門處于關閉比閥門處于全開更合適。如果氣源中斷,燃料閥全開,會使加熱過量發生危險。

又如一個用冷卻水冷卻的的換熱設備,熱物料在換熱器內與冷卻水進行熱交換被冷卻,調節閥安裝在冷卻水管上,用換熱后的料溫度來控制冷卻水量,在氣源中斷時,調節閥應處于開啟位置更安全些,宜選用氣關式(即FO)調節閥。

氣開式改變為氣關式或氣關式改變為氣開式,如調節閥安裝有智能式閥門定位器,在現場可以很容易進行互相切換。

但也有一些場合,故障時不希望閥門處于全開或全關位置,操作不允許,而是希 望故障時保持在斷氣前的原有位置處。 這時, 可采取一些其它措施, 如采用保位閥或設置事 故專用空氣儲缸設施來確保。







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