上海申弘閥門有限公司
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氣動控制閥計算選型
一、氣動控制閥計算選型氣動控制閥控制回路包括：
閥門、定位器（帶反饋裝置）、氣動執(zhí)行機構(gòu)、控制器、傳感器、調(diào)節(jié)過濾單元（三聯(lián)件）。
控制閥功能：生產(chǎn)過程的負(fù)荷變化或操作條件改變時，通過檢測元件和變送器的檢測和變送，將過程的被控變量送控制器，經(jīng)控制規(guī)律運算后的輸出送執(zhí)行器，改變過程中相應(yīng)的流體流量，使被控變量與設(shè)定值保持一致。
二、傳感器
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被檢測的信息，并能將此信息按一定規(guī)律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。他是實現(xiàn)自動檢測和控制的首要環(huán)節(jié)。
我們常見的傳感器：
溫度傳感器、壓力變送器、液位計、流量計。
三、控制器(controller)
將傳感器檢測變送環(huán)節(jié)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號與設(shè)定值信號進(jìn)行比較，獲得偏差信號，按一定控制規(guī)律對偏差信號(errorsignal)進(jìn)行運算，運算輸出送執(zhí)行器。控制器可用模擬儀表實現(xiàn)，也可用微處理器組成的數(shù)字控制器實現(xiàn)，例如DCS 和FCS 中采用的PID 控制功能模塊等。
四、定位器
閥門定位器是氣動執(zhí)行器的主要附件，它與氣動執(zhí)行器配套使用，用來提高閥門的位置精度，克服閥桿摩擦力和介質(zhì)不平衡力的影響，從而保證閥門按照調(diào)節(jié)器來的信號實現(xiàn)正確定位，實現(xiàn)過程控制。
用電信號去操作氣動執(zhí)行機構(gòu)時，必須配電-氣閥門定位器。
使閥門實現(xiàn)氣開和氣關(guān)兩種動作，也必須由定位器來轉(zhuǎn)換。
五、氣動執(zhí)行機構(gòu)
氣動執(zhí)行機構(gòu)在控制閥中起著執(zhí)行器(actuator)的作用，處于控制環(huán)路的終位置，因此也稱為終元件(finalelement)。執(zhí)行器用于接收控制器的輸出信號，并控制操縱變量變化。
執(zhí)行機構(gòu)是將控制器輸出信號轉(zhuǎn)換為控制閥閥桿直線位移或閥軸角位移的裝置。執(zhí)行機構(gòu)提供推動力或推動力矩，用于克服不平衡力、閥壓緊力和摩擦力等，使位移量與輸入信號成比例變化。
氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)
氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)是常用的執(zhí)行機構(gòu)。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，維護(hù)方便，成本低廉，得到廣泛應(yīng)用。它分正作用和反作用兩種執(zhí)行方式。正作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加時，推桿的位移向外；反作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加時，推桿的位移向內(nèi)。
當(dāng)輸入信號增加時，在薄膜膜片上產(chǎn)生一個推力，克服彈簧的作用力后，推桿位移，位移方向向外。因此，稱為正作用執(zhí)行機構(gòu)。反之，輸入信號連接口在下膜蓋上，信號增加時，推桿位移向內(nèi)，縮到膜盒里，稱為反作用執(zhí)行機構(gòu)。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的特點如下：
氣動薄膜直行程執(zhí)行機構(gòu)
1.正、反作用執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本相同，由上膜蓋、下膜蓋、薄膜膜片、推桿、彈簧、調(diào)節(jié)件、支架和行程顯示板等組成。
2.正、反作用執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是反作用執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號在膜盒下部，引出的推桿也在下部，因此，閥桿引出處要用密封套進(jìn)行密封，而正作用執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號在膜盒上部，推桿引出處在膜盒下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在閥桿引出處不需要進(jìn)行密封。
3.可通過調(diào)節(jié)件的調(diào)整，改變彈簧初始力，從而改變執(zhí)行機構(gòu)的推力。
4.執(zhí)行機構(gòu)的輸入輸出特性呈現(xiàn)線性關(guān)系，即輸出位移量與輸入信號壓力之間成線性關(guān)系。輸出的位移稱為行程，由行程顯示板顯示。一些反作用執(zhí)行機構(gòu)還在膜盒上部安裝閥位顯示器，用于顯示閥位。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的行程有l(wèi)Omm、16mm、25mm、40mm、60mm和lOOmm 等六種規(guī)格。
5.執(zhí)行機構(gòu)的膜片有效面積與推力成正比，有效面積越大，執(zhí)行機構(gòu)的推力也越大。
6.可添加位移轉(zhuǎn)換裝置，使直線位移轉(zhuǎn)換為角位移，用于旋轉(zhuǎn)閥體。
7.可添加閥門定位器，實現(xiàn)閥位檢測和反饋，提高控制閥性能。
8.可添加手輪機構(gòu)，在自動控制失效時采用手輪進(jìn)行降級操作，提高系統(tǒng)可靠性。
9.可添加自鎖裝置，實現(xiàn)控制閥的自鎖和保位。
精小型氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)在機構(gòu)上作了重要改進(jìn)，它采用多個彈簧代替原來的一個彈簧，降低了執(zhí)行機構(gòu)的高度和重量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能、輸出推力大等優(yōu)點。與傳統(tǒng)氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)比較，高度和重量約可降低30％。是采用四個彈簧結(jié)構(gòu)的精小型氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)示意圖。
六、調(diào)節(jié)機構(gòu)是將執(zhí)行機構(gòu)的輸出位移變化轉(zhuǎn)換為控制閥閥芯和閥座間流通面積變化的裝置。通常稱調(diào)節(jié)機構(gòu)為閥，例如直通單座閥、角形閥等。其結(jié)構(gòu)特點可從下列幾方面分析。從結(jié)構(gòu)看，調(diào)節(jié)機構(gòu)由閥體、閥內(nèi)件、上閥蓋組件、下閥蓋等組成。
從閥芯位移看，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為直線位移閥和角位移閥。它們分別與直線位移的執(zhí)行機構(gòu)和角位移執(zhí)行機構(gòu)配合使用。直通閥、角形閥、套筒閥等屬于直線位移閥，也稱為滑動閥桿閥(SlidingStemValve)o 蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥等屬于角位移閥，也稱為旋轉(zhuǎn)閥
從閥芯導(dǎo)向看，可分為頂導(dǎo)向、頂?shù)讓?dǎo)向、套筒導(dǎo)向、閥桿導(dǎo)向和閥座導(dǎo)向等類型。
對于流體的控制和關(guān)閉等，閥芯的導(dǎo)向十分重要，閥芯導(dǎo)向用于閥芯和閥座的對中配合。頂導(dǎo)向采用閥蓋或閥體內(nèi)的一個導(dǎo)向套或填料結(jié)構(gòu)實現(xiàn)導(dǎo)向；頂?shù)讓?dǎo)向采用閥蓋和下閥蓋的導(dǎo)向套實現(xiàn)導(dǎo)向，對雙座閥和需要導(dǎo)向的調(diào)節(jié)機構(gòu)需采用頂?shù)讓?dǎo)向；套筒導(dǎo)向采用閥芯的外表面與套筒的內(nèi)表面進(jìn)行導(dǎo)向，這種導(dǎo)向方式具有自對中性能，能夠?qū)崿F(xiàn)閥芯和閥座的對中；閥桿導(dǎo)向采用上閥蓋上的導(dǎo)向套與閥座環(huán)對中，用軸套與閥桿實現(xiàn)導(dǎo)向；閥座導(dǎo)向在小流量控制閥中被采用，它用閥座直接進(jìn)行對中。
從流量特性看，根據(jù)流通面積的不同變化，可分為線性特、等百分比特性、快開特性、拋物線特性、雙曲線特性及一些修正特性等。
控制閥的組成
控制閥由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)可分解為兩部分：力或力矩轉(zhuǎn)換部件和位移轉(zhuǎn)換部件。將控制器輸出信號轉(zhuǎn)換為控制閥的推力或力矩的部件稱為力或力矩轉(zhuǎn)換部件；
將力或力矩轉(zhuǎn)換為直線位移或角位移的部件稱為位移轉(zhuǎn)換部件。調(diào)節(jié)機構(gòu)將位移信號轉(zhuǎn)換為閥芯和閥座之間流通面積的變化，改變操縱變量的數(shù)值。
氣動控制閥計算選型切斷閥
切斷閥與控制閥的區(qū)別是，切斷閥不需要定位器，用電磁閥取代，實現(xiàn)開關(guān)切斷的功能。
1、電磁閥
當(dāng)系統(tǒng)需要實現(xiàn)程序控制或兩位開關(guān)控制時，需要配用電磁閥。選用電磁閥時，除要考慮交、直流電源及電壓、頻率外，必須注意電磁閥與調(diào)節(jié)閥作用型式的關(guān)系，可配用“常開型”或“常閉型”。如果要求加大電磁閥的容量，來縮短動作時間，可以并列使用兩臺電磁閥或把電磁閥作為先導(dǎo)閥與大容量氣動繼動器組合使用。
其他附件
1、氣動繼電器（氣動放大器）
氣動繼電器是一種功率放大器，也稱氣動放大器、氣動加速器。它能將氣壓信號送到較遠(yuǎn)的地方，消除由于信號管線加長所帶來的滯后，主要用于現(xiàn)場變送器與中央控制室的調(diào)節(jié)儀表之間，或在調(diào)節(jié)器與現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥之間，還有一種作用就是放大或縮小信號。
2、轉(zhuǎn)換器
轉(zhuǎn)換器分為氣-電轉(zhuǎn)換器和電-氣轉(zhuǎn)換器，其功能是實現(xiàn)氣、電信號之間一定關(guān)系相互轉(zhuǎn)換，主要用于在用電訊號操縱氣動執(zhí)行機構(gòu)時將0～10mA 或4～20mA 電訊號轉(zhuǎn)換或20～100KPa 氣訊號轉(zhuǎn)換成0～10mA 或4～20mA 電訊號。
3、空氣過濾減壓閥
空氣過濾減壓閥是工業(yè)自動化儀表中的一種附件，其主要功能是將來自空壓機的壓縮空氣進(jìn)行過濾凈化并將壓力穩(wěn)定在所需要的數(shù)值上，可用于各類氣動儀表、電磁閥、氣缸、噴涂設(shè)備及小型氣動工具的供氣源和穩(wěn)壓裝置。
4、自鎖閥（保位閥）
自鎖閥是保持閥位的一種裝置。氣動調(diào)節(jié)閥當(dāng)氣源發(fā)生故障時該裝置能將氣源訊號切斷，使膜室或氣缸的壓力訊號保持在故障前一瞬間的狀態(tài)，這樣就使閥位也維持在故障前的位置上，起到保位作用。
5、閥位傳送器
當(dāng)調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)離控制室時為了不到現(xiàn)場就能準(zhǔn)確了解閥的開關(guān)位置，就要配備閥位傳送器，即將閥開度的機構(gòu)位移量，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電訊號送到控制室，此訊號可以是反映閥門任何開度的連續(xù)信號，也可以認(rèn)為是閥門定位器的逆動作。
6、行程開關(guān)（回訊器）
行程開關(guān)反映閥門開關(guān)兩個位置，并同時送出指示訊號的裝置，控制室可以根據(jù)此訊號，叛斷閥門的開關(guān)狀態(tài)以便采取相應(yīng)措施。
7、信號檢測開關(guān)
電流信號檢測開關(guān)VA-100 是用來檢測4-20mA 電流信號故障的裝置。內(nèi)置固態(tài)繼電器，一旦輸入信號低于4mA 以下的設(shè)定值，電流信號檢測開關(guān)將使固態(tài)繼電器觸發(fā)，接通或切斷控制電源。特點：
控制電源可選擇；斷信號點可設(shè)置。
8、三斷保護(hù)裝置
閥門特殊控制及故障保護(hù)裝置與閥門定位器等配套使用，在氣源、信號、電源發(fā)生故障時，能夠按照控制要求使調(diào)節(jié)閥保持原位、或者全開、全關(guān)，處于安全位置，直至狀態(tài)恢復(fù)。不同控制要求，內(nèi)部配置不同。
9、常見的控制形式
有三斷保護(hù)：在氣源、信號、電源故障時，實現(xiàn)閥門的保位或復(fù)位
兩斷保護(hù)：在氣源、信號、電源故障時，實現(xiàn)閥門的保位或復(fù)位。
正常調(diào)節(jié)式工作，緊急情況，兩位式緊急開或緊急關(guān)
氣源故障，仍保持短時間工作
10、帶智能閥門定位器的氣動控制閥
這類控制閥的結(jié)構(gòu)與普通控制閥相同，因附帶智能閥門定位器而使控制閥具有智能化功能智能閥門定位器與普通閥門定位器的主要區(qū)別如下
1）.控制閥流量特性的實現(xiàn)方式不同。智能定位器的反饋部分采用線性反饋，所需控制閥流量特性是在設(shè)定回路實現(xiàn)的。普通定位器的反饋部分是不同形狀的凸輪，通過改變凸輪形狀來實現(xiàn)所需控制閥流量特性。
2）.輸入輸出方式不同。通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一般電氣閥門定位器比較，智能電氣閥門定位器的輸入信號是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA 或1～5V 電信號，它需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后作為微處理器的輸入信號。而一般電氣閥門定位器輸入信號雖然是4—20mA 或l～5V 電信號，但它不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可直接送電磁線圈產(chǎn)生電磁力，實現(xiàn)力平衡。智能閥門定位器的輸出信號是數(shù)字信號，它通常送壓電閥組，通過壓電閥組的開關(guān)來調(diào)節(jié)送控制閥膜頭的氣壓，一般電氣閥門定位器的輸出信號是經(jīng)氣動放大器放大后的氣信號。
3）.采用的控制方式不同。智能閥門定位器與一般的計算機控制裝置類似，采用離散控制方式，因此，在采樣間隔內(nèi)，控制閥開度不變化。運行過程中，控制閥開度呈現(xiàn)階梯形變化。一般閥門定位器采用連續(xù)控制方式，因此，整個控制過程中，控制閥開度的變化是連續(xù)的(除了因死區(qū)造成的躍變外)。
4）.反饋信號檢測處理不同。智能閥門定位器中控制閥反饋信號需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送微處理器處理，而一般閥門定位器反饋信號直接作為反饋力(力矩)，不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號。
一些智能閥門定位器輸入信號采用標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，在同一導(dǎo)線還傳輸HART 數(shù)字信號，組成混合信號的智能閥門定位器，它不屬于現(xiàn)場總線智能閥門定位器，但仍屬于智能閥門定位器。
5）帶現(xiàn)場總線智能閥門定位器的氣動控制閥與一般智能閥門定位器比較，這類控制閥所帶閥門定位器的特點如下。
a．輸入信號不是標(biāo)準(zhǔn)模擬電流或電壓信號，而是現(xiàn)場總線設(shè)備的數(shù)字信號。
b．具有通信功能，能夠方便地與上位機進(jìn)行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享。
c．可采用直接供電方式和本安方式運行，符合現(xiàn)場總線有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
d，可實現(xiàn)開放系統(tǒng)互連的有關(guān)功能，例如可互換性、可互操作性等。
e．全數(shù)字、雙向通信。
氣動控制閥計算選型控制閥的控制系統(tǒng)強調(diào)三個基本性能：安全性、穩(wěn)定性和性。
一、為了選擇正確的控制閥，需要詳細(xì)了解應(yīng)用和制程本身的需求。主要包含如下幾個因素：
1.現(xiàn)場安全性的要求。
例如：A、在電源故障時閥門應(yīng)該處于閥開還是閥關(guān)的狀態(tài)？也就是閥門選型時需要說明是“氣開”還是“氣關(guān)”。
B、是否需要高位和低位報警？
2、被控制的參數(shù)是什么？如，溫度、壓力、液位、流量？
3、被控介質(zhì)是什么？其物理性能是什么？
4、流經(jīng)控制閥的介質(zhì)是什么（蒸汽、水、油等），其流量是多少？
5、控制閥前壓力、閥后壓力，大壓降是多少？
6、閥門的材質(zhì)和連接方式要求
7、控制閥后連接的是什么換熱系統(tǒng)？制程有什么要求？
例如：A、換熱器是用于供熱還是制程應(yīng)用？是連續(xù)生產(chǎn)還是間歇性生產(chǎn)？
B、對溫度控制，設(shè)定溫度是固定的還是過程變化的？
C、負(fù)載是穩(wěn)定的還是變化的？如果是變化的，變化是快速的還是緩慢的？
D、大允許控制偏差是多少？
E、需要單回路還是多回路控制？
F、安裝環(huán)境：是否具有腐蝕性？控制閥安裝室內(nèi)還是室外？管線是否干凈？是否需要防爆？
G、現(xiàn)場可提供的動力源:電\壓縮空氣，電壓和氣源壓力是多少？
二、選擇控制閥類型
1、閥門類型：截止閥型、球閥、蝶閥。
2、控制類型：氣動、電動、電氣控制、自作用式。
如果在危險的區(qū)域使用，氣動或自作用控制要比昂貴的本安型或防爆型電動控制更加適合。
在考慮具體應(yīng)用和所需要的動力源時需要考慮三個因素：負(fù)載的改變。設(shè)定值的控制關(guān)鍵與否。
設(shè)定值是否變化。
A、電氣控制：結(jié)合了電動控制和氣動控制的優(yōu)點。系統(tǒng)由氣動閥、電子控制器、傳感器和控制系統(tǒng)，以及電氣定位器和轉(zhuǎn)換器組成。
這種組合控制既具有氣動閥控制的平穩(wěn)性，又具有電動控制系統(tǒng)的快速和正確。分為氣開型和氣關(guān)型；
目前工業(yè)上使用多的就是這種控制方式，常見產(chǎn)品有：氣動控制閥或調(diào)節(jié)閥。如Way′s波紋管密封氣動控制閥PCV3000-B。
B、氣動控制：
1）結(jié)實，動作迅速，適用于制程改變迅速的場合。
2）執(zhí)行器可以提供很大的關(guān)閉力或開啟力，可克服流體壓差。
常見產(chǎn)品有：氣動波紋管截止閥，氣動球閥和氣動蝶閥。
C、電動控制：動作相對比較慢，不如氣動執(zhí)行器平穩(wěn)，不適合于制程參數(shù)快速改變的應(yīng)用，如負(fù)載快速改變的壓力控制。執(zhí)行器的關(guān)閉力相對較小，還需要較大耗電量，使用成本很高。
D、自作用控制：結(jié)實、簡單，調(diào)試方便，適用于惡劣的工作環(huán)境中。但反應(yīng)比較慢，不能提供積分和微分控制功能，控制偏差相對大一點。典型應(yīng)用為大型油罐控溫。
三、設(shè)定點或期望值附近的振蕩，通常是不能接受的。產(chǎn)生振蕩需的原因如下：
A、控制器、感應(yīng)器或執(zhí)行器閥門口徑選擇錯誤
B、控制器設(shè)定錯誤
C、感應(yīng)器的安裝位置錯誤引起很長的死區(qū)時間
四、特殊說明
1、對于一些換熱器系統(tǒng)，為了既保證溫度準(zhǔn)確，又避免因超壓引起冒頂事故等安全問題，建議采用在控制溫度的同時，另外控制壓力。對于溫控閥采用溫度信號來控制，用4-20mA電流輸出，這樣可確保溫度非常準(zhǔn)確。用另一個控制閥來控制壓力，出于節(jié)能考慮，采用氣關(guān)型。采集壓力信號，繼電器輸出，起超壓保護(hù)作用。這樣兩個控制閥串聯(lián)，若壓力超過上限設(shè)定時，馬上可以切斷汽源。
2、因為飽和蒸汽的壓力和溫度在理論上是一一對應(yīng)的，但在容積非常大的情況下，溫度會受介質(zhì)流速、容器內(nèi)不同部件不同金屬材質(zhì)的換熱效率以及傳感器的安裝位置等因素影響，而無法確保換熱器內(nèi)任一點的溫度都能及時均衡，而壓力信號則不受上述因素影響。所以對于容積很大的換熱器的控制方式也可調(diào)換使用，主控壓力，繼電器采集溫度信號。如石化行業(yè)50萬噸級以上的重油罐一般采用這種方式控制。
3、控制閥選型時，一定要計算并確認(rèn)閥門的Kv值（即閥門的流量系數(shù)），否則很有可能造成閥門選擇過大或過小，尤其對于使用蒸汽作熱媒進(jìn)行加熱的工況，更要慎重計算，否則很容易產(chǎn)生水錘、管線振動、控制不穩(wěn)定等現(xiàn)象發(fā)生，原因如下：
1）當(dāng)閥門選型過大時，閥門將長期處于低開度運行，這樣不僅使閥門本身密封面容易損害，還會造成大量蒸汽長期滯留于閥前，從而形成積水，在閥前疏水不及時的情況下，很容易產(chǎn)生水錘而使管線劇烈振動，對換熱器及管線設(shè)備造成損害。
2）當(dāng)閥門選型過小時，閥門將長期處于全開狀態(tài)，從而失去了本身具備的調(diào)節(jié)功能，從而造成控制極不穩(wěn)定，偏差會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于控制要求。
1、氣動控制閥計算選型Kv值是什么？
Kv值是指控制閥的大流量系數(shù)，這個Kv值隨控制閥開度的變化而變化。當(dāng)控制閥從全關(guān)到全開時，其流量系數(shù)逐漸增大。因此，控制閥銘牌或說明書提供的流量系數(shù)Kv或Cv是控制閥全開時具有的流量系數(shù)，即該控制閥的大流量系數(shù)，通常稱為控制閥額定流量系數(shù)。
控制閥容量以控制閥在全開的流量系數(shù)作為其額定流量系數(shù)。因此，額定流量系數(shù)Kv=50的控制閥表示控制閥全開，控制閥兩端壓降為100kpa時，每小時可通過5～40℃的水量是50M3。
2、Kv值與哪些因素有關(guān)
控制閥的工程設(shè)計和選型，一定要計算流量系數(shù)Kv值。流量系數(shù)是表征控制閥容量大小、內(nèi)部流道形式、控制閥類型等綜合因素對流通能力影響的特征參數(shù)，與下列因素有關(guān)：
A、 流通類型，如蒸汽、液體、其他氣體等；
B、 控制閥類型，如直通單座控制閥、直通雙座減壓閥等；
C、 流通工作狀態(tài)，如工作壓力、工作溫度、流通成分和密度、兩端壓降等；
D、 流體的流量大小。
3、Kv值計算公式
以下公式僅適用于牛頓型不可壓縮流體（液體）和可壓縮流體（蒸汽和氣體），對于非牛頓型不可壓縮流體及其混合流體則不適用，如泥漿、膠體等。以下是采用平均重度法來計算流量系數(shù)的。
表中的工程單位如下：
Q—液體流量(LiquidFlow Rate)，m3/h；
QN—氣體流量(Air Flow Rate)，m3(標(biāo)準(zhǔn))/h，在0℃，760mmHg絕壓條件下的氣體流量；
Gs—蒸汽流量(Steam Flow Rate)，kg/h；
γ—液體重度(SpecificGravity of Liquid)，gf/cm3；
γN—氣體重度(Specific Gravity of Air)，kgf/m3；
P1—閥前絕壓(Primary Pressure)，kgf/cm2；
P2—閥后絕壓(Secondary Pressure)，kgf/cm2；
ΔP—閥兩端壓差(P1－P2)，kgf/cm2；
t—閥前流體溫度(PrimaryTemperature)，℃；
tsh—蒸汽過熱溫度(Degree of Superheat Steam)，℃（指相同壓力下，過熱蒸汽比飽和蒸汽過熱的溫度，飽和溫度的tsh=0）。
氣動控制閥計算選型
一、理想可調(diào)比
調(diào)節(jié)閥前后壓差保持不變時的可調(diào)比，稱為理想可調(diào)比，其計算公式為R=Qmax/Qmin=Kvmax/Kvmin。可以看出，理想可調(diào)比等于Kvmax(大流量系數(shù))與Kvmin(小流量系數(shù))之比。它反映了調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能力的大小。如果單從自控角度考慮，希望可調(diào)比越大越好，但由于受到調(diào)節(jié)閥閥瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝的限制，Kvmin不能太小，一般國內(nèi)設(shè)計取R=30或R=50，維遠(yuǎn)的控制閥均為R=50。
二、流量特性
控制閥流量特性是流體通過控制閥的相對流量和相對行程（位移）之間的函數(shù)關(guān)系。
用數(shù)學(xué)的方式表示q=Q/Qmax=f(L/Lmax)=f（l），式中Q是行程在L時的流量，Qmax是閥門的大流量； L是某開度時的行程，Lmax是大流量時的行程；因此，Q/Qmax表示相對流量，無量綱，即調(diào)節(jié)閥在某一開度時流量Q與全開流量Qmax之比; L/Lmax為相對行程（位移），無量綱，即調(diào)節(jié)閥在某一開度時閥芯位移L與全開位移Lmax之比。
根據(jù)控制閥兩端的壓降，控制閥流量特性分為固有流量特性和工作流量特性。固有流量特性是控制閥兩端壓降恒定時的流量特性，亦稱為理想流量特性。工作流量特性是在工作狀況下(壓降變化)控制閥的流量特性。控制閥出廠所提供的流量特性指固有流量特性。
控制閥的結(jié)構(gòu)特性是閥芯的位移與流體通過的截面積之間的關(guān)系，它不考慮閥兩端的壓降，因此，只與閥芯的形狀、大小等幾何因子有關(guān)。但在實際工況中，由于多種因素的影響，通過閥門的流量可能隨壓降而變化。為了便于分析，設(shè)定閥門的壓降不變，然后再引申到真實情況進(jìn)行分析，前者稱為閥門固有流量特性，后者稱為閥門工作流量特性。
固有流量特性是控制閥制造廠商在控制閥出廠時檢查的特性，有線性、等百分比（對數(shù)）、拋物線、雙曲線、快開、平方根等不同類型。常用的固有流量特性有線性、等百分比、快開等幾種。
1、線性流量特性：控制閥在不同的行程，如果行程變化量相同，則流量的相對變化量不同。
線性流量特性的控制閥在小開度時，流量小，但流量相對變化量大，靈敏度很高，行程稍有變化就會引起流量的較大變化，因此，在小開度時容易發(fā)生振蕩。在大開度時，流量大，但流量相對變化量小，靈敏度很低，行程要有較大變化才能夠使流量有所變化，因此，在大開度時控制呆滯，調(diào)節(jié)不及時，容易超調(diào)，使調(diào)節(jié)過程變慢。
2、等百分比流量特性：也稱為對數(shù)流量特性，因為控制閥相對流量的對數(shù)與相對行程成正比。等百分比流量特性的控制閥在不同開度下，相同的行程變化引起流量的相對變化是相等的，因此，稱為百分比流量特性。在全行程范圍內(nèi)具有相同的控制精度。在小開度時，增益較小，因此，調(diào)節(jié)平緩，在大開度時，增益較大，能夠有效進(jìn)行調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)及時。
3、快開流量特性：這種流量特性的控制閥，在小開度時就有較大流量，再增大開度，流量變化已很小，因此稱為理想快開流量特性。通常有效調(diào)節(jié)的行程在1/4閥座直徑處。對于需要快速切斷或位置控制的場合，常選用快開流量特性。
三、流量特性的選擇原則
生產(chǎn)過程中常用的調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有直線、等百分比和快開三種。拋物線流量特性介于直線與百分比之間，一般可用等百分比來代替，而快開特性主要用于二位調(diào)節(jié)及程序控制中。因此，調(diào)節(jié)閥的特性選擇實際上是指如何選擇直線和等百分比流量特性。調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇可以通過理論計算，但使用的方法和方程都很復(fù)雜，而且由于干擾的不同，高階響應(yīng)方程計算就更加繁雜。目前對調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇多采用經(jīng)驗準(zhǔn)則。
1、若用于控制溫度，則選用等百分比特性；
2、若用于控制流量，當(dāng)負(fù)荷變化時，采用等百分比特性；當(dāng)設(shè)定值變化時，采用線性；
3、 若用于控制液位或壓力，當(dāng)控制閥兩端▽Pv恒定時，選用線性，其他情況選用等百分比。
由此可見，實際工況中，應(yīng)該絕大部分工況都需要選用等百分比控制閥。
氣動控制閥計算選型實際生產(chǎn)中，常見控制閥應(yīng)用包括：溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等。
一、溫度控制
1、對于工業(yè)物料，需要通過蒸汽加熱來升溫，以達(dá)到工藝要求溫度，對于這些制程，必須要將物料溫度控制在接近于設(shè)定溫度的范圍內(nèi)，以免物料或產(chǎn)品被破壞，甚至產(chǎn)品報廢的問題，因此，需要使用氣動控制閥來進(jìn)行比例控制。
2、控制好溫度，可以更加節(jié)能，不會出現(xiàn)過度加熱的問題，也就不會損耗更多沒必要消耗的蒸汽。
3、采用氣動控制閥自動控制溫度，相比于通過人工手動去調(diào)節(jié)閥門開度來控制溫度，要節(jié)省人力，控制精度也要高得多，自動控制非常，人工控制則不準(zhǔn)確，不穩(wěn)定。
對于一些不太好探測物料溫度的制程，如調(diào)質(zhì)器，可能還有很多工廠采用手動控制，不過現(xiàn)在越來越多的工廠正在使用氣動控制來代替手動控制。
對于一些非常大型的系統(tǒng)，如儲油罐，因為溫度變化會非常慢，而且控制要求也不是很高，有部分工廠會采用自作用溫控閥來自動控制油溫。
4、典型的溫度控制系統(tǒng)包括：氣動控制閥+溫度控制器+溫度傳感器（PT100）
二、液位控制
也是常見的一種工況，例如制程水箱的液位控制，清洗用的熱水水箱（CIP）的液位控制，需要為下一個沖洗循環(huán)維持一定的水位。液位控制中，常常會設(shè)置高低位報警。
高位報警：當(dāng)水箱的溢流或者熱流體的溢出會造成人員危險時，需要設(shè)置高位報警。
典型的液位控制系統(tǒng)包括：氣動控制閥+液位控制器+液位計
三、壓力控制
有個別用戶在蒸汽管道上，因為自作用減壓閥故障率較高，所以選用氣動控制閥來控制蒸汽壓力，替代減壓閥使用，可以選用維遠(yuǎn)的波紋管密封氣動控制閥(PCV3000-B)+壓力控制器+壓力傳感器+散熱器；也可以選用維遠(yuǎn)如右圖的氣缸式氣動控制閥(S16FGBH-PC)+壓力控制器+壓力傳感器。
四、蒸汽流量控制
蒸汽的流量控制不如壓力和溫度控制這么多見，流量控制常常用在壓力控制或溫度控制不能實現(xiàn)或者不能正確達(dá)到制程要求的應(yīng)用中。
典型應(yīng)用:
1. 有些制程中，需要噴射一定量的蒸汽進(jìn)到產(chǎn)品里，產(chǎn)品曾經(jīng)由于運輸或存儲而被干燥過，或者產(chǎn)品生產(chǎn)需要，這時需要做蒸汽流量控制。例如在煙草行業(yè)中的潤葉過程、咖啡和飼料行業(yè)的制粒過程、糧油行業(yè)的調(diào)質(zhì)塔等。
2. 典型的流量控制系統(tǒng)包括：氣動控制閥+控制器+流量計
其中流量計建議安裝在流量控制閥的上游，因為上游壓力較高，可以減小流量計的口徑，降低其成本。同時，流量計若裝在控制閥后面，則流量計的蒸汽壓力（和密度）會受到控制閥下游蒸汽流動狀態(tài)的影響較大。
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