Фев.20.2025
Регулирующие клапаны, также известные как регулирующие клапаны, представляют собой устройства управления, используемые в области управления процессами промышленной автоматизации. Они могут автоматически настраиваться на основе управляющих сигналов от системы автоматизации для изменения параметров процесса, таких как расход, давление, температура и уровень жидкости.
Регулирующие клапаны состоят из трех основных частей: корпуса клапана, привода и аксессуаров.
Корпус клапана является основополагающей конструкцией регулирующего клапана, разработанной с акцентом на управление потоком. Привод отвечает за перемещение сердечника клапана для изменения зоны потока, в то время как аксессуары обеспечивают дополнительные функции и производительность.
Регулирующие клапаны можно классифицировать в зависимости от характеристик хода на линейные и вращающиеся, а в зависимости от функции и характеристик — на линейные, равнопроцентные и параболические типы.
Линейные типы: односедельный клапан, двухседельный клапан, рукавный клапан, угловой клапан, трехходовой клапан и мембранный клапан;
Типы роторов: дроссельный клапан, шаровой кран, эксцентриковый поворотный клапан и полнофункциональный сверхлегкий регулирующий клапан.
Эксплуатация вождения: пневматический, электрический и гидравлический типы;
Форма управления: регулирующие, запорные и регулирующие типы отсечки;
Характеристики потока: линейные, равнопроцентные, параболические или быстрооткрывающиеся.
Они подходят для различных сред, включая воздух, воду, пар, коррозионные среды, грязь и масло.
Открытое и закрытое воздушное пространство, прямое и обратное действие
Воздушное открытие и воздушное закрытие регулирующего клапана относятся ко всему механизму клапана. По мере увеличения давления воздуха на мембрану клапан постепенно открывается для воздушного открытия и закрывается для воздушного закрытия. При отсутствии сигнала воздушный клапан закрывается, а воздушный клапан закрывается полностью.
Прямое и обратное действие регулирующего клапана относится к приводу пневматического мембранного регулирующего клапана. При введении воздуха в верхнюю часть диафрагмы шток перемещается вниз, что является прямым действием. Когда воздух вводится в нижнюю часть, стебель движется вверх, что является обратным действием.
Flow-open и flow-close связаны со средой. Когда среда течет в направлении открытия клапана, это называется проточно-открытым типом.
И наоборот, когда он течет в направлении закрытия клапана, он называется типом сжатия потока.
I. Формы действия привода
(1) Прямое и обратное действие пневматического привода. Когда входное давление воздуха пневматического привода увеличивается, шток перемещается вниз, что является прямым действием; и наоборот, когда входное давление воздуха увеличивается, шток перемещается вверх, что является обратным действием (см. рисунок 9-16).
(2) Прямой и обратный монтаж регулирующего механизма. Сердечник клапана имеет две формы: прямой и обратный монтаж. Когда сердечник клапана движется вниз и площадь потока между сердцевиной клапана и седлом уменьшается, это называется клапаном прямого монтажа; И наоборот, когда площадь потока увеличивается по мере того, как сердечник клапана движется вниз, это называется клапаном обратного монтажа. Для клапанов прямого монтажа с двойным управлением, если шток клапана соединен с нижним концом сердцевины клапана, он становится клапаном обратного монтажа. Для клапанов с номинальным диаметром Dg < 25mm, they are generally single-guided, so only direct mounting valves are available.
(3) Формы действия привода. Пневматические приводы имеют две формы: air-open и air-close. Когда давление сигнала увеличивается, клапан открывается, что называется air-open; И наоборот, когда давление сигнала увеличивается, клапан закрывается, что называется air-close. Поскольку привод имеет прямое и обратное действия, регулирующий клапан (с двухнаправленным сердечником клапана) также имеет прямое и обратное действия, поэтому воздушное открытие или воздушное закрытие пневматического привода образуется этой комбинацией, как показано на рисунке 9-16.
Для регулирующих клапанов малого диаметра выходной сигнал обычно изменяется путем изменения прямого и обратного действий привода для достижения air-open или air-close; Для регулирующих клапанов большого диаметра обычно это происходит путем изменения прямых и обратных действий регулирующего клапана для достижения воздушного открытия или воздушного закрытия.
II. Позиционер
Позиционер используется совместно с пневматическим мембранным приводом.
1) Положительное действие позиционера клапана: при увеличении входного сигнала выходное давление на мембрану увеличивается;
2) Обратное действие позиционера клапана: при увеличении входного сигнала выходное давление на мембрану уменьшается;
Приводы положительного действия и позиционеры работают вместе, чтобы достичь функции приводов положительного действия;
Приводы положительного действия и позиционеры обратного действия работают вместе, чтобы достичь функции приводов обратного действия;
Приводы обратного действия и позиционеры положительного действия работают вместе, чтобы достичь функции приводов обратного действия;
Приводы обратного действия и позиционеры обратного действия работают вместе, чтобы достичь функции приводов положительного действия;
III. Регулирующий клапан FC (воздушное или аварийное закрытие) или FO (воздушное закрытие или отказное открытие)
Выбор моделей air-open и air-close рассматривается с точки зрения безопасности технологического процесса. Когда источник воздуха перекрыт, безопаснее ли клапан в закрытом или открытом положении. Например, в системе управления горением нагревательной печи регулирующий клапан устанавливается на трубопроводе топливного газа для управления подачей топлива на основе температуры печи или температуры нагреваемого материала на выходе из нагревательной печи. В это время безопаснее выбрать клапан с воздушным открытием.
Регулирующий клапан воздушного открытия означает, что клапан полностью закрыт, когда нет воздуха, и клапан открывается, когда есть воздух. При отсутствии сигнала клапан закрывается, а при поступлении входного сигнала клапан открывается. При этом, чем больше сигнал, тем больше отверстие клапана. Когда сигнал максимален, клапан полностью открыт.
Тип Air-open (Air to Open) означает, что при увеличении давления воздуха на мембране клапан движется в направлении увеличения открытия, а при достижении предела входного давления воздуха клапан полностью открыт. И наоборот, при снижении давления воздуха клапан
Движется в направлении закрытия, и при отсутствии входящего воздуха клапан полностью закрывается. Поэтому клапан воздушного типа иногда называют клапаном fail-close (FC).
Тип air-close (Air to Close) движется в направлении, противоположном типу air-open. При повышении давления воздуха клапан перемещается в направлении закрытия; Когда давление воздуха снижается или отсутствует, клапан перемещается в направлении открытия или полностью открывается. Поэтому его иногда называют fail-open (FO). Во время использования распространенными позициями отказа являются (FO, FC, FL), где FO означает, что клапан не может открыться/закрыть из-за отказа источника воздуха.
Что касается положений отказа пневматического клапана, то они в основном делятся на несколько ситуаций:
1) При блокирующем действии пневматического клапанного устройства положение клапана должно иметь следующие положения:
FC-При потере источника воздуха клапан находится в закрытом положении;
FO - При потере источника воздуха клапан находится в открытом положении;
FL-При потере источника воздуха клапан находится в кратковременном положении и остается;
FLC - При потере источника воздуха клапан сохраняет свое положение, но стремится к закрытию, а клапан находится в закрытом положении (газ в баллоне отряхивается);
FLO - Когда источник воздуха теряется, клапан остается на своем месте, но стремится к открытию, а клапан находится в открытом положении (газ в цилиндре отряхивается).
2) При блокирующем действии регулирующего или запорного клапанного устройства положение клапана должно иметь следующие положения:
FC-При потере источника воздуха или потере мощности электромагнитного клапана клапан находится в закрытом положении;
FO - При потере источника воздуха или потере мощности электромагнитного клапана клапан находится в открытом положении;
AFL/EFC-
1) При потере источника воздуха и отсутствии питания электромагнитный клапан удерживает свое положение;
2) Независимо от того, пропал ли источник воздуха или пропала мощность электромагнитного клапана, клапан находится в закрытом положении;
АФТ/ЭФО-
1) При потере источника воздуха и отсутствии питания электромагнитный клапан удерживает свое положение;
2) Независимо от того, потерян ли источник воздуха или потеряет мощность электромагнитный клапан, клапан находится в открытом положении.
Пневматические клапаны обеспечивают функции отключения, подключения и регулирования клапана с помощью выходных сигналов с относительно высокой скоростью открытия и закрытия. Они часто используются для быстрого двухпозиционного отключения, а также могут использоваться для регулирования потока. Подбирая различные аксессуары, можно добиться различных методов управления.
Регулирующие клапаны с открытым воздухом увеличивают площадь потока с увеличением давления сигнала; в то время как воздушные клапаны уменьшают площадь потока с увеличением давления сигнала.
Выбор типа регулирующего клапана
Существует множество типов корпусов регулирующих клапанов, среди которых обычно используются такие типы, как прямоточные односедельные, прямо-проходные двухседельные, угловые, мембранные, с малым потоком, трехходовые, эксцентриковые вращающиеся, дроссельные, втулочные и шариковые.
При принятии конкретных решений можно учитывать следующие факторы:
(1) Форма и структура сердцевины клапана
В основном учитывайте такие факторы, как выбранные характеристики потока и неуравновешенные силы.
(2) Износостойкость
Если жидкая среда представляет собой суспензию, содержащую абразивные частицы высокой концентрации, внутренний материал клапана должен быть твердым.
(3) Коррозионная стойкость
Из-за коррозионного характера среды предпочтительнее выбирать клапан с простой конструкцией.
(4) Температура и давление среды
Когда температура и давление среды высоки и значительно колеблются, материал сердцевины и седла клапана следует выбирать с минимальными изменениями температуры и давления.
(5) Предотвратите мигание и кавитацию
Мигание и кавитация происходят только в жидких средах. В реальных производственных процессах мигание и кавитация могут вызывать вибрацию и шум, сокращать срок службы клапана, поэтому при выборе клапана необходимо не допускать образования клапаном мигания и кавитации.
Выбор привода регулирующего клапана
Для обеспечения нормальной работы регулирующего клапана выбранный привод должен генерировать достаточное выходное усилие, чтобы обеспечить высокую герметичность и открытие клапана.
Для пневматических, гидравлических и электрических приводов двойного действия, как правило, отсутствуют пружины сброса. Величина силы не связана с направлением ее действия. Таким образом, ключ к выбору привода заключается в определении максимальной выходной силы и крутящего момента двигателя. Для пневматических приводов одностороннего действия выходное усилие связано с открытием клапана, и сила, возникающая на регулирующем клапане, также будет влиять на характеристики движения, поэтому требуется установить баланс усилий во всем диапазоне открытия регулирующего клапана.
Определение типа привода
После определения выходного усилия привода выберите соответствующий привод в соответствии с требованиями технологической среды. Если на объекте есть требования к взрывозащищенности, следует использовать пневматические приводы. С точки зрения энергосбережения следует использовать как можно больше электрических приводов. Если требуется высокая точность управления, можно выбрать гидравлические приводы, такие как регулирование скорости прозрачных машин на электростанциях, регулирование температуры каталитических реакторов на нефтеперерабатывающих заводах и т.д.
Выбор режима работы регулирующего клапана
Режим работы регулирующего клапана применим только при выборе пневматического привода. Режим действия формируется комбинацией положительного и обратного действий привода и клапана. Существует четыре комбинированные формы, а именно положительная-положительная (воздушно-закрытый тип), положительная-обратная (воздушная открытость), обратная положительная (воздушная открытость) и обратная реверс (воздушная закрытость), которые образуют два типа режимов работы регулирующих клапанов: воздушно-открытый и воздушно-закрытый.
При выборе режима действия регулирующего клапана учитывайте в основном три аспекта:
а) Безопасность технологического процесса;
б) характеристики среды;
в) Обеспечение качества продукции с минимальными экономическими потерями.
