過程控制第四章閥門

過程控制第四章閥門第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二§4-1 氣動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)閥門定位器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥實物圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二自動調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥體氣動（能在易燃易爆環(huán)境中工作）電動（能源取用方便，信號傳遞迅速）液動（推力大）（直通單座閥、直通雙座閥、角閥、隔膜閥、蝶閥等）第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二閥門定位器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥公稱直徑Dg閥座直徑dg第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二2）閥：1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：將氣壓1.各部分的作用→閥桿位移閥桿位移→調(diào)節(jié)流量Q3）閥門定位器：FiFfu=k1*pib=k2*ll=K*(u-b)(1+K)*l=K*k1*pi由于K＞＞1l≈k1*piu=k1*pib=k2*ll=K*(u-b)+F(1+K)*l=K*k1*pi+F由于K＞＞1l≈k1*pi第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二2）閥：1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：將氣壓1.各部分的作用→閥桿位移閥桿位移→調(diào)節(jié)流量Q3）閥門定位器：提高控制系統(tǒng)精度u=k1*pib=f(l)l=K*(u-b)l+K*f(l)=K*k1*pi由于K＞＞1f(l)≈k1*piu=k1*pib=k2*ll=K*(u-b)(1+K)*l=K*k1*pi由于K＞＞1l≈k1*pi第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二2.執(zhí)行器及閥門配合類型第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二§4-2調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)

流量系數(shù)是表示調(diào)節(jié)閥通流能力的參數(shù)。它根據(jù)流量、閥兩端的差壓和流體的重度等確定。是選擇閥門口徑的參數(shù)1.流量系數(shù)C的定義及其物理意義我國規(guī)定的調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)C為：在給定行程下，閥兩端壓差為0.1Mpa，水密度為1g/cm3時，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的水的流量，以m3/h表示。閥全開時的流量系數(shù)為調(diào)節(jié)閥額定流量系數(shù)，以C100表示。它作為閥的基本參數(shù)由制造廠家提供用戶。公稱直徑/mm19.152025閥座直徑/mm3456781012152025額定流量系數(shù)單座閥0.080.120.200.320.500.081.22.03.25.08雙座閥10公稱直徑/mm3240506580100125150200250300閥座直徑/mm3240506580100125150200250300額定流量系數(shù)單座閥1220325680120200280450雙座閥1625406310016025040063010001600第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二不可壓縮流體的流量系數(shù)壓力損失：Qp1p2F:閥通流截面積ξν:閥阻力系數(shù)ρ：流體密度

g:重力加速度根據(jù)定義，當(dāng)時伯努利方程：不可壓縮流體：設(shè)流體平均速度：阻力系數(shù)流量系數(shù)取決于流通面積和阻力系數(shù)第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二已知壓差、介質(zhì)密度、和流量系數(shù)，可求得流量已知壓差、介質(zhì)密度、和流量，可求得流量系數(shù)同類結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥在相同的開度下具有相近的阻力系數(shù)，口徑越大流量系數(shù)也隨之增大。而口徑相同，類型不同的調(diào)節(jié)閥，阻力系數(shù)不同，因而流量系數(shù)就各不一樣第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二2.流量系數(shù)計算公式當(dāng)流體不滿足約定條件時，調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)就不能完全按照上述公式計算，可以考慮在原公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。1）阻塞流對流量系數(shù)計算的影響。氣體的阻塞流液體的阻塞流第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二液體不阻塞阻塞氣體不阻塞阻塞蒸汽不阻塞阻塞注：C用工程單位。即：壓力為kgf/cm2，Q為體積流量m3/h，W為質(zhì)量流量kg/hFK：比熱比系數(shù)；x：壓差比；xT：臨界壓差比；FL：壓力恢復(fù)系數(shù);pv：飽和蒸汽壓；Z：氣體壓縮系數(shù)；Y：膨脹系數(shù)；k：氣體絕熱系數(shù)；Ws：蒸汽質(zhì)量流量；ρs：閥入口壓力溫度下的密度；T1：閥入口溫度；第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二2）低雷諾系數(shù)修正（液體）

流量系數(shù)是在湍流的狀態(tài)下測得的，雷諾系數(shù)Re是判斷流動狀態(tài)的一個無量綱數(shù)。Re>3500，流體處于湍流。Re<2300，流體處于層流。一個流路的調(diào)節(jié)閥兩個流路的調(diào)節(jié)閥液體運動粘度第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二

有資料表明，當(dāng)D/d在1.25~2.0之間時，F(xiàn)p>0.9,,因此除了在阻塞流情況下需要進(jìn)行流量修正外，在非阻塞流時，只有球閥和蝶閥在D/d>1.5時，才需要修正。3）氣體流量系數(shù)修正（可壓縮流體）4）管件形狀修正膨脹系數(shù)壓縮系數(shù)第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二1.調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特性快開閥直線閥拋物線閥等百分比閥§4-3調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特性和流量特性結(jié)構(gòu)特性：第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二

*調(diào)節(jié)閥全關(guān)時，仍然有約5%的流量，這是為了防止卡瑟；2調(diào)節(jié)閥的流量特性1）理想流量特性在調(diào)節(jié)閥前后差壓固定時，有即理想流量特性就是閥門的結(jié)構(gòu)特性根據(jù)Qp1p2第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二2）工作流量特性（1）串聯(lián)管系調(diào)節(jié)閥工作流量特性全開閥阻比：ΣΔ

peΔpΣΔ

p流量特性畸變流量特性：Q△p∑△p△p∑△pe第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二（2）并聯(lián)管系調(diào)節(jié)閥工作流量特性Δ

pQQeQΣ閥全開流量比：流量特性：第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二小結(jié)*在理想情況下，閥門流量特性就是閥門結(jié)構(gòu)特性。*串聯(lián)在管道中的閥門流量特性發(fā)生畸變，隨S100減小，調(diào)節(jié)范圍減小，調(diào)節(jié)性能變差。*并聯(lián)在管道中的閥門流量特性發(fā)生畸變，隨S'100

減小，調(diào)節(jié)范圍減小，調(diào)節(jié)性能變差。*在設(shè)計管段時，管道中其他部件引起的差壓應(yīng)盡量小，這樣可使流量特性發(fā)生畸變較少。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二§4-4 氣動調(diào)節(jié)閥選型1.調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇2.調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇選用原則：斷氣后，調(diào)節(jié)閥所處的位置應(yīng)保證系統(tǒng)安全3.調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇

1）從改善控制系統(tǒng)控制質(zhì)量考慮

2）從配管狀況（S100值大?。┛紤]第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.調(diào)節(jié)閥口徑的確定

1）確定主要計算數(shù)據(jù)

2）求調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有的流量系數(shù)CMAX3）流量系數(shù)的圓整

4）選定調(diào)節(jié)閥口徑

5）調(diào)節(jié)閥相對開度的驗算

6）調(diào)節(jié)閥可調(diào)比驗算第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二線性PID

*實際應(yīng)用中常采用等百分比閥，因為對象特性往往是非線性的，即：K(Q)第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二電/氣轉(zhuǎn)換器I>p第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二電/氣閥門定位器I>第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二電動調(diào)節(jié)閥伺服放大器電動機(jī)減速器閥位置發(fā)生器輸入信號0~·10mA閥行程第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二安全柵（防止危險電能從控制信號進(jìn)入現(xiàn)場儀表的安全保護(hù)器）電阻式中繼放大式齊納式光電式變壓器式電源單元工業(yè)交流電調(diào)節(jié)器安全柵安全柵執(zhí)行器變送器級別最小引爆電流爆炸氣體混合物種類ⅡAi>120乙烷、丙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙醇、氨、一氧化碳ⅡB70<i<1