第十讲调节阀.ppt
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1、8.1 概述,作用:接受控制器输出的控制信号,改变操纵变量,使生产过程按预定要求正常进行。系统故障的70来自执行器。,简单控制系统的方块图,执行器按使用能源分类 电动执行器;液动执行器;气动执行器,气动执行器包括:气动调节阀 气动马达 气动机器人,是以压缩空气为能源,结构简单、动作可靠、平稳、输出推动力大、维修方便、防火防爆、价格较低、广泛应用于化工、炼油生产。,8.2 气动调节阀,0.14Mpa,8.2.1 气动调节阀的组成 执行机构 控制机构,执行机构的作用是 根据控制器控制信号 产生推力或位移。,调节机构是根据 执行机构输出信号 去改变能量或 物料输送量的装置。,气 动 调 节 阀 的
2、执 行 机 构 和 调 节 机 构 是 统 一 的 整 体,调节机构是一个局部阻力可以改变的节流元件。由于阀芯在阀体内移动,改变了阀芯与阀座之间的流通面积,即改变了阀的阻力系数,介质的流量也就相应地改变,从而达到调节工艺参数的目的。,8.2.2 气动执行机构的分类和作用方式: (1)分类:气动执行机构主要分为薄膜式和活塞式。,薄 膜 式,这种执行机构的输出位移与输入气压信号成比例关系。当压力与弹簧的反作用力平衡时,推杆稳定在某一位置,信号压力越大,推杆的位移量也越大。(推杆的位移即为执行机构的直线输出位移,也称行程。),8.2.2 气动执行机构的分类和作用方式: (1)分类:气动执行机构主要分
3、为薄膜式和活塞式。,活 塞 式,活塞式行程长,适用于要求有较大推力的场合,而薄膜式行程较小,只能直接带动阀杆。,(2)作用方式 正作用形式: 信号压力增大,推杆向下。 反作用形式: 信号压力增大,推杆向上。,8.2.3 调节机构的结构类型 与作用方式,调节机构是一个局部阻力可以改变的节流元件。由于阀芯在阀体内移动,改变了阀芯与阀座之间的流通面积,即改变了阀的阻力系数,被调介质的流量也就相应地改变,从而达到调节工艺参数的目的。,(1)结构类型,结构特点: 只有一个阀芯 有两个阀芯 优点: 泄漏量小 不平衡推力较小 缺点:阀芯受到的不平衡推力大 泄漏量大 适用:压差较小、泄漏量 压差较大、对泄 较
4、小的场合 漏量要求不高的场合,直通单座阀 直通双座阀,(1)结构类型,阀体为直角形 流路简单、阻力小,适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质的调节。 角形阀一般使用于底进侧出,此时调节阀稳定性好, 在高压差场合下,为了延长阀芯使用寿命,也可采用侧进底出。但侧进底出在小开度时易发生振荡。 角形阀还适用于工艺管道直角形配管的场合。,常用调节阀结构示意图及特点角形调节阀,角形调节阀,分流三通调节阀,阀体有三个接管口,适用于三个方向流体的管路控制系统,大多用于热交换器的温度调节、配比调节和旁路调节。 1、在使用中应注意流体温差不宜过大,通常小于是150,否则会使三通阀产生较大应力而引起变形,造成
5、连接处泄漏或损坏。 2、三通阀有三通合流阀和三通分流阀两种类型。三通合流阀为介质由两个输入口流进混合后由一出口流出;三通分流阀为介质由一入口流进,分为两个出口流出。,常用调节阀结构示意图及特点三通调节阀,合流三通调节阀,隔膜调节阀,常用调节阀结构示意图及特点隔膜调节阀,隔膜调节阀用耐腐蚀衬里的阀体和耐腐蚀隔膜代替阀芯、阀座组件,由隔膜位移起调节作用。隔膜调节阀耐腐蚀性强,适用于对强酸、强碱等强腐蚀牲介质流量的调节。它结构简单,流路阻力小,流通能力较同口径的其他阀大,无泄漏量。但由于隔膜和衬里的限制,一般只能在压力低于1M pa,温度低于150的情况下使用。,常用调节阀结构示意图及特点隔膜调节阀
6、,蝶阀: 蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转 来控制流体的流量。 结构紧凑、体积小、成本低,流通能力大 特别适用于低压差、大口径、大流量的气体形或带有悬浮物流体的场合及允许泄漏量较大的场合 蝶阀通常工作转角应小于70,此时流量特性与等百分比特性相似 多用于开关阀,常用调节阀结构示意图及特点蝶阀,蝶阀,套筒阀的结构比较特殊,阀体与一般的直通单座阀相似,但阀内有一个圆柱形套筒,又称笼子,利用套筒导向,阀芯可在套筒中上下移动。 套筒上开有一定形状的窗口(节流孔),套筒移动时,就改变了节流孔的面积,从而实现流量调节。 套筒阀分为单密封和双密封两种结构,前者类似于直通单座阀,适用于单座阀的场合;后者类似于直
7、通双座阀,适用于双座阀的场合。 套筒阀具有稳定性好、拆装维修方便等优点,因而得到广泛应用,但其价格比较贵。,常用调节阀结构示意图及特点套筒阀,套筒阀,偏心旋转阀: 转轴带动阀芯偏心旋转 体积小,重量轻,使用可靠,维修方便,通用性强,流体阻力小等优点,适用于粘度较大的场合,在石灰、泥浆等流体中,具有较好的使用性能。,常用调节阀结构示意图及特点偏心旋转阀,偏心旋转阀,阀芯为一球体: 阀芯上开有一个直径和管道直径相等的通孔,转轴带动球体旋转,起调节和切断作用。 该阀结构简单,维修方便,密封可靠,流通能力大 流量特性为快开特性,一般用于位式控制。,常用调节阀结构示意图及特点“O”形球阀,“O”形球阀,
8、阀结构形式 特点及适用场合,表 不同结构形式调节阀的特点及适用场合,直通单座阀,只有一个阀芯,阀前后压差小,适用于要求泄漏量小的场合,直通双座阀,有两个阀芯,阀前后压差大,适用于允许有较大泄漏量的场合,角阀,阀体呈直角,适用于高压差、高粘度、含悬浮物和颗粒状物质的场合,隔膜阀,适用于有腐蚀性介质的场合,蝶阀,适用于有悬浮物介质、大流量、压差小、允许大泄漏量的场合,三通阀,适用于分流或合流控制的场合,高压阀,适用于高压控制的特殊场合,气动薄膜 直通单座阀,气动薄膜 直通双座阀,电动 直通单座阀,电动 隔膜阀,气动蝶阀,气动球阀,气动切断阀,气动薄膜 角形阀,电动 三通阀,电磁阀,手动截止阀,正作
9、用:阀芯向下,阀杆向下,流通面积减少。 反作用:阀芯向上,阀杆向下,流通面积增大。,(2)调节机构的作用方式,8.2.4 气动薄膜调节阀的作用方式 气动薄膜控制阀的执行机构和调节机构组合起来可以实现气开和气关式两种调节方式。,气关阀:气压信号越大,阀门开度越小,而在失气时则全开。 气开阀:气压信号越大,阀门开度越大,而在失气时则全关;,8.2.5 气动调节阀的流量方程,?,气动调节阀的流量方程,流量系数,实用 流量方程,流量系数大小直接反映了调节阀所能通过流体的最大能力,所以称之为流通能力,流通能力C 在数值上等于:调节阀全开时,阀前后压差100k Pa、 流体密度为1g/cm3 (即540的
10、水)的条件下,每小时流经调节阀的流量值(m3/h)。即出厂时的标定值,流通能力是调节阀的一个重要参数。 是选择调节阀口径大小的依据,可调比R反映调节阀的调节流量的能力的大小,定义:调节阀所能调节的最大流量和最小流量之比,调节阀前后压差的变化,会引起可调比变化,将可调比分为理想可调比和实际可调比。,调节阀的可调比,国产控制阀理想可调比:R=30。,气动调节阀的特性传函,调节阀流量特性:介质流过调节阀的相对流量与阀杆相对位移(即阀的相对开度)之间的关系,调节阀前后压差的变化,会引起流量变化。流量特性分为理想流量特性和实际流量特性,调节阀的流量特性,最大流量,最大位移,实际位移,实际流量,8.2.1
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