09 января 2026
Управляющие клапаны, также известные как регулирующие клапаны, — это управляющие устройства, используемые в области промышленной автоматизации управления процессами. Они могут автоматически регулировать параметры процесса, такие как расход, давление, температура и уровень жидкости, на основе управляющих сигналов от системы автоматизации.
Управляющие клапаны состоят из трёх основных частей: корпуса клапана, привода и аксессуаров.
Корпус клапана является основой этого клапана, разработанным с акцентом на управление потоком. Актуатор отвечает за перемещение сердечника клапана для изменения площади потока, а аксессуары обеспечивают дополнительные функции и производительность.
Управляющие клапаны можно классифицировать по характеристикам хода на линейные и вращательные типы, а по функциональности и характеристикам — на линейные, равномерно пропорциональные и параболические типы.
Линейные типы: односедельный клапан, двойной клапан, гильзовый клапан, угловой клапан, трёхклапанный и диафрагмовый клапан;
Роторные типы:Заслонка-бабочка, шаровая заслонка, эксцентрик-роторный клапан и полнофункциональный ультралёгкий управляющий клапан.
Эксплуатация вождения:пневматических, электрических и гидравлических типов;
Контрольная форма:регулирующие, выключающие и регулирующие типы отключения;
Характеристики потока:линейный, равный процент, параболический или быстрооткрывающийся.
Они подходят для различных сред, включая воздух, воду, пар, коррозийные среды, грязь и нефть.
Воздушное открытие и воздушное закрытие, прямое и обратное действие
Воздушное открытие и воздушное закрытие управляющего клапана относятся ко всему механизму клапана. По мере увеличения давления воздуха на диафрагме клапан постепенно открывается для открытия воздуха и закрывается для воздушного закрытия. Когда сигнала нет, клапан воздушного закрытия закрыт, а клапан воздушного закрытия полностью открыт.
Прямое и обратное действие управляющего клапана относится к приводу клапана управления пневматической диафрагмой. Когда воздух поступает в верхнюю часть диафрагмы, стержень движется вниз, что происходит с прямым действием. Когда воздух попадает в нижнюю часть, стебель поднимается вверх, что происходит с обратным действием.
Открытие потока и закрытие течения связаны с этой средой. Когда среда течёт в направлении открытия клапана, это называется типом «открытый поток».
Наоборот, когда вода движется к закрытию клапана, это называется типом «flow-close».
I. Формы действий актуатора
(1) Прямое и обратное действие пневматического привода. Когда входящее давление воздуха пневматического привода увеличивается, шток движется вниз, что является прямым действием; наоборот, при повышении входного давления воздуха вынос движется вверх, что происходит с обратной реакцией (см. рисунок 9-16).
(2) Прямое и обратное крепление регулирующего механизма. Клапанный сердечник имеет две формы: прямое и обратное крепление. Когда сердечник клапана движется вниз и площадь потока между сердечником и седлом уменьшается, это называется прямым монтажным клапаном; Наоборот, когда площадь потока увеличивается при движении сердечника клапана вниз, это называется клапаном обратного монтажа. Для двойных прямых монтажных клапанов, если штожок клапана соединён с нижним концом сердечника 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 действий актуатора. Пневматические приводы имеют две формы: воздушно-открытые и воздушно-закрытые. Когда давление сигнала увеличивается, клапан открывается, что называется воздушным открытым; Наоборот, при повышении давления сигнала клапан закрывается, что называется воздушным закрытием. Поскольку привод обладает прямым и обратным действием, управляющий клапан (с двойным направляющим сердечником) также действует прямое и обратное, поэтому воздушное открытие или воздушное закрытие пневматического привода формируется этой комбинацией, как показано на рисунке 9-16.
Для управляющих клапанов малого диаметра выходной сигнал обычно изменяется путём прямого и обратного действий привода для достижения воздушного открытия или воздушного закрытия; Для клапанов управления крупного диаметра это обычно происходит путём изменения прямого и обратного движения клапана для достижения воздушного открытия или воздушного закрытия.
II. Позиционер
Позиционер используется совместно с приводом пневматической диафрагмы.
1) Положительное действие позиционера клапана: при увеличении входного сигнала увеличивается выходное давление на диафрагму;
2) Обратное действие позиционера клапана: при увеличении входного сигнала выходное давление на диафрагму снижается;
Актуаторы и позиционеры позитивного действия работают вместе для достижения функции актуаторов позитивного действия;
Актуаторы с положительным действием и позиционеры с обратным действием работают вместе, чтобы выполнить функцию актуаторов обратного действия;
Актуаторы обратного действия и позиционеры с положительным действием работают вместе, чтобы выполнить функцию актуаторов с обратным действием;
Актуаторы обратного действия и позиционеры обратного действия работают вместе, чтобы выполнить функцию актуаторов положительного действия;
III. Управляющий клапан FC (воздушное открытие или неудачное закрытие) или FO (воздушное закрытие или неудачное открытие)
Выбор между открытым и закрытым воздухом рассматривается с точки зрения безопасности процесса. Когда источник воздуха отключён, зависит от того, безопаснее ли клапан в закрытом или открытом положении. Например, при системе горения в нагревательной печи регулирующий клапан устанавливается на газопроводе топлива для регулирования подачи топлива на основе температуры печи или температуры нагретого материала на выходе из печи. В настоящее время безопаснее выбрать клапан с открытым воздухом.
Клапан управления открытым воздухом означает, что клапан полностью закрыт, когда воздуха нет, а клапан открывается, когда есть воздух. Когда сигнала нет, клапан закрыт, а клапан открывается при входном сигнале. Более того, чем больше сигнал, тем больше открывается клапан. Когда сигнал достиг максимума, клапан полностью открыт.
Тип «воздух с открытием» (Air to Open) означает, что при увеличении давления воздуха на диафрагме клапан движется в направлении увеличения открытия, а когда достигает предела входного давления, клапан полностью открыт. Наоборот, когда давление воздуха снижается, клапан
движется в направлении закрытия, и когда входного воздуха нет, клапан полностью закрыт. Поэтому клапан типа воздушного открытия иногда называют fail-close (FC).
Тип Air-close (Air to Close) движется в противоположном направлении от типа air-open. Когда давление воздуха увеличивается, клапан движется в направлении закрывания; Когда давление воздуха снижается или отсутствует, клапан движется в сторону открытия или полностью открывается. Поэтому его иногда называют fail-open (FO). Во время использования распространённые положения для отказа (FO, FC, FL), где FO означает, что клапан не открывается/не закрывается из-за отказа источника воздуха.
Для положений отказа пневматического клапана они в основном делятся на несколько ситуаций:
1) При взаимодействии механизма пневматического клапана положение клапана должно иметь следующие ситуации:
FC — Когда источник воздуха теряется, клапан находится в закрытом положении;
FO — Когда источник воздуха теряется, клапан находится в открытом положении;
FL — Когда источник воздуха теряется, клапан находится в кратковременном положении и остаётся;
FLC — Когда источник воздуха теряется, клапан сохраняет своё положение, но склонен закрываться, и клапан находится в закрытом положении (газ в цилиндре выдыхается);
FLO — Когда источник воздуха теряется, клапан сохраняет своё положение, но склонен открываться, и клапан находится в открытом положении (газ в цилиндре выдыхается).
2) При взаимодействии механизма регулирующего или запорного клапана положение клапана должно иметь следующие ситуации:
FC — Когда источник воздуха теряется или электромагнитный клапан теряет мощность, клапан находится в закрытом положении;
FO — Когда источник воздуха теряется или электромагнитный клапан теряет мощность, клапан находится в открытом положении;
AFL/EFC-
1) Когда источник воздуха теряется и электромагнитный клапан не теряет мощность, клапан сохраняет своё положение;
2) Независимо от того, потерян ли источник воздуха или электромагнитный клапан теряет мощность, клапан находится в закрытом положении;
AFL/EFO-
1) Когда источник воздуха теряется и электромагнитный клапан не теряет мощность, клапан сохраняет своё положение;
2) Независимо от того, потерян ли источник воздуха или электромагнитный клапан теряет мощность, клапан находится в открытом положении.
Пневматические клапаны выполняют функции отсечения, соединения и регулировки клапанов с помощью выходных сигналов с относительно высокой скоростью открытия и закрытия. Они часто применяются для быстрого двухпозиционного отключения, а также для регулирования потока. Подбирая различные аксессуары, можно достичь различных методов управления.
Клапаны управления открытием воздуха увеличивают площадь потока с увеличением давления сигнала; в то время как клапаны воздушного закрытия уменьшают площадь потока с увеличением давления сигнала.
Выбор типа управляющего клапана
Существует множество типов корпусов управляющих клапанов, наиболее часто используемых — прямолинейные с одним сиделем, прямо-насквозные с двумя сиденьями, угловые диафрагмы, с малым потоком, трёхпозиционные, эксцентриковые роторные, бабочки, втулки и шарики.
При принятии конкретных решений можно учитывать следующие моменты:
(1) Форма и конструкция сердечника клапана
В основном учитывайте такие факторы, как выбранные характеристики потока и несбалансированные силы.
(2) Износостойкость
Когда жидкостная среда — это суспензия, содержащая абразивные частицы высокой концентрации, внутренний материал клапана должен быть твёрдым.
(3) Коррозионная устойчивость
Из-за коррозионной природы среды предпочтительнее выбирать клапан с простой структурой.
(4) Средняя температура и давление
Когда средняя температура и давление высокие и значительно колебаются, материал сердечника и седла клапана следует выбирать с минимальными изменениями температуры и давления.
(5) Предотвращение вспышки и кавитации
Мигание и кавитация происходят только в жидких средах. В реальных производственных процессах вспышка и кавитация могут вызывать вибрацию и шум, сокращать срок службы клапана, поэтому при выборе клапана необходимо предотвратить образовывание мигания и кавитации.
Выбор привода клапана управления
Для обеспечения нормальной работы управляющего клапана выбранный привод должен создавать достаточную выходную силу для обеспечения высокой герметизации и открытия клапана.
Для двухдействующих пневматических, гидравлических и электрических приводов пружины для сброса обычно отсутствуют. Величина силы не связана с направлением её действия. Таким образом, ключ к выбору привода заключается в определении максимальной выходной силы и крутящего момента двигателя. Для однодействующих пневматических приводов выходная сила связана с открытием клапана, а сила, возникающая на клапане, также влияет на характеристики движения, поэтому необходимо установить баланс сил в пределах всего диапазона открытия клапана.
Определение типа привода
После определения выходной силы привода выберите соответствующий актуатор в соответствии с требованиями среды процесса. Когда на объекте существуют требования к взрывозащищённости, следует использовать пневматические приводы. С точки зрения энергосбережения электрические приводы следует использовать как можно чаще. Если требуется высокая точность управления, можно выбрать гидравлические приводы, такие как управление скоростью прозрачных машин на электростанциях, контроль температуры каталитических реакторов на нефтеперерабатывающих заводах и т.д.
Выбор режима действия клапана управления
Режим действия клапана управления применим только при выборе пневматического привода. Режим действия формируется сочетанием положительных и обратнох действий привода и клапана. Существует четыре формы комбинаций: положительно-положительная (тип воздушного закрытия), положительно-обратный (воздушно-открытый тип), реверс-положительный (воздушно-открытый тип) и обратный-обратный (воздушно-закрытый тип), которые образуют два типа режимов действия клапанов управления: воздушно-открытый и воздушно-закрытый.
При выборе режима действия управляющего клапана рассмотрите в основном три аспекта:
a) Безопасность производства процессов;
b) характеристики среды;
c) Обеспечить качество продукции с минимальными экономическими потерями.
