气动薄膜式调节阀选型分析

气动薄膜式调节阀选型分析

随着工业自动化程度的不断提高，调节阀作为自动调节系统的*终执行机构，得到越来越广泛的应用，调节阀应用的好坏直接关系着生产的质量与安全。因此，本人结合长期从事自控系统的设计，仪表造型及安装、调试及维护的经验，谈一谈薄膜调节阀应用。这类调节阀的结构与普通调节阀相同，因附带智能阀门定位器而使调节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.调节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，所需调节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调节阀流量特性。
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—20mA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调节阀膜头的气压，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，调节阀开度不变化。运行过程中，调节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，调节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。智能阀门定位器中调节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。
1 气动薄膜式调节阀选型分析的选型
1.1 根据使用要求选型
气动薄膜调节阀由阀芯和阀体（包括阀座）两部分组成，按不同的使用要求有不同的结构形式，目前河南颖青化工有限公司使用的气动薄膜调节阀主要有直通单座阀、双座调节阀和高压角式调节阀。直通单座阀泄漏量小，流体对单座阀芯的推力所形成的不平衡力很大，因此直通单座阀适用于要求泄漏量小、管径小和阀前后压差较低的场合。直通双座阀阀体内有上下两个阀芯，由于流体作用于上下阀芯的推力方向相反而大致抵消；所以双座阀的不平衡力很小，允许阀前后有较大的压差。但由于阀体内流路复杂，用于高压差时对阀体的冲蚀损伤较严重，不宜用于高粘度、含悬浮颗粒或含纤维的介质。此外由于受加工条件的限制，双座阀上下两个阀芯不易同时关严，所以关闭时泄漏量大，尤其是在高温或低温的场合下使用时，因材料的热膨胀系数不同，更易引起严重的泄漏。角式高压阀阀体为直角式，流路简单、阻力小，受高速流体的冲蚀也小，特别适用于高压差、高粘度和含悬浮物颗粒状物质的流体，也可用于处理汽液混相，易闪蒸汽蚀的场合。这种阀体可以避免结焦、粘结和堵塞，便于清洁和自净。
1.2 根据安全性选型
气动薄膜调节阀有气开阀和气闭阀两种形式。根据不同生产工艺上的安全和使用要求考虑，当信号压力中断时调节阀处于打开或关闭位置，对工艺生产造成的危害性大小而定。如果阀门处于关闭位置时危害小，则选用气开阀，信号压力中断时，使调节阀处于关闭位置，反之，则选用气闭阀。
1.3 流量特性
在自控系统的设计过程中选择气动薄膜调节阀应着重考虑流量特性。典型的理想特性有直线流量特性、等百分比流量特性（对数流量特性）、快开流量特性和抛物线流量特性四种。直线流量特性在相对开度变化相同的情况下，流量小时流量相对变化值大；流量大时，流量相对变化值小。因此，直线流量调节阀在小开度（小负荷）情况下调节性能不好，
不易控制，往往会产生振荡，故直线流量特性调节阀不宜用于小开度的情况，也不宜用于负荷变化较大的调节系统，而适用于负荷比较平稳，变化不大的调节系统。百分比流量特性的调节阀在小负荷时调节作用弱，大负荷调节作用强，它在接近关闭时调节作用弱，工作和缓平稳，而接近全开时调节作用强，工作灵敏有效，在一定程度上，可以改善调节品质，因此它适用于负荷变化较大的场合，无论在全负荷生产和半负荷生产都较好的起调节作用。
1.4 调节阀口径的选择
应根据已知的流体计算出所要求的流量系数CV，再根据产品技术参数表选取合适的调节阀口径。在计算CV时要注意液体、气体、水蒸气和其它蒸气的区别。

2 气动薄膜式调节阀选型分析的安装
调节阀安装是否合理，不仅关系到调节阀的安装、拆卸和维修方便与否，也决定了调节阀能否在自动调节系统中起到良好的调节作用，安装调节阀时应注意以下几点：
① 调节阀应垂直安装在水平管道上，如在特殊情况下需要水平和倾斜安装时，一般要加支撑。
② 为了防止调节阀膜片老化，延长使用寿命，安装时应尽量远离高温、振动和腐蚀严重的环境。
③ 为了便于维护检修，调节阀应安装在靠近地面或楼板的地方，为了检修拆卸方便，应注意调节阀距离地面（或楼板）留有适当的高度，对于正作用气开式调节阀，因阀芯拆卸时需从阀体下面取出，调节器阀距地面（或楼板）更应有足够的距离。
④ 为了调节阀和调节系统出现故障时不致影响生产和发生安全事故，一般都需要安装旁路和旁路阀。但旁路阀不能安装在调节阀的正上方，以免旁路阀内腐蚀性介质泄漏到调节阀上。调节阀前、后安装截止阀，对于高温、高压、高压、易冻、易粘稠介质，还要安装排泄阀。
3 气动薄膜式调节阀选型分析的检修
① 阀体内壁。对使用于高压差及有腐蚀性介质场合的阀体内壁易受介质冲击和腐蚀，必须重点检查耐压、耐腐蚀的情况。
② 阀座。检查阀座的磨损清况以及固定阀座用的螺纹内表面，是否因受腐蚀而使阀座松驰。
③ 阀芯。阀芯是调节阀工作时的可动部件，受介质冲蚀*严重，特别是在高压情况下工作，阀芯因汽蚀现象磨损更为严重检修时需认真检查。
④ 膜片及“0”形密封圈。检查是否有老化和裂损等情况。
⑤ 填料。检查填料配合情况，填料是否老化。
调节阀是带有微处理器，能够实现智能化控制功能的调节阀。调节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调节阀；
b．智能电动调节阀；巳带现场总线智能阀门定位器的气动调节阀。智能化控制功能’主要包括下列内容
a．方便地修改调节阀流量特性。
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，更改调节阀的正、反作用方式。
e．实现与上位机的通信，—实现信息共享。L实现调节阀的故障诊断和报警。
g．实现调节阀的自锁。
h．实现调节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，使调节阀使用。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。
4 气动薄膜调节阀的常见故障
4.1 调节阀不动作
原因：没有信号压力或虽有信号压力但膜片裂损、膜片漏气，膜片推力减小；阀芯与阀座或衬套卡死，阀杆弯曲等原因使调节阀不能动作。
4.2 调节阀动作正常，但不起调节作用
原因：阀芯脱落，此时，虽然阀杆动作正常，但阀芯不动，因此无调节作用。另外管道堵塞，也会出现调节阀不起调节作用的现象。
4.3 调节阀动作迟钝或跳动
由于密封填料老化或干枯，使阀杆与填料的摩擦增大会造成动作迟钝或跳动；或因阀体内含有粘性大的污物以及堵塞、结焦等情况而引起调节阀动作迟钝。膜片及“0”形密封圈等处泄漏也会引起单方向动作迟钝。
4.4 调节阀不稳定或产生振荡
调节阀径选择过大。经常在小开度下工作或单座阀介质在阀内流动方向与关闭方向相同。在阀芯与补套严重磨损，也可使调节阀在任何开度都发生振荡。

4.5 调节阀泄漏量大
阀芯与阀座腐蚀、磨损而造成，有时也可能因阀体内有异物、阀芯被垫住关不严，造成泄漏量大。另外，阀门定位器和电器转换期是调节阀的辅助装置，它们接受调节器的输人信号，然后以它自己输出信号去控制调节阀，特别是阀门定位器，与气动阀配套使用构成一闭环控制回路，用以提高调节阀控制精度。克服填料函与阀杆的摩擦力，提高阀门动作速度，可实现分段控制（段幅信号）改变调节阀的流量特性。因此，要想取得理想的调节效果，必须使调节阀与定位器配合好，应用阀门定位器以提高调节阀的定位精度及工作可靠性，确保调节质量。