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調節閥在工業生產過程控制中的作用

 
1、 控制系統的基本組成部分
工業生產過程的控制系統有各種不同類型,例如簡單控制系統、復雜控制系統等,圖1-1是兩個簡單控制系統的示例。圖中,每個控制系統都包括被控變量、操縱變量和相應的控制規律。被控變量與期望的設定值保持一致,需要一種控制手段,例如,圖中的蒸汽流量、泵的旁路流量等。被控變量偏離設定的原因是生產過程中存在干擾,例如,蒸汽壓力的波動、泵轉速的變化等。通常,把用于調節的變量稱為操縱變量。
 
調節閥控制系統圖 一個簡單控制系統由檢測元件和變送器、執行器和被控對象組成。
   檢測元件和變送器(sensor and transmitter)用于檢測被控變量,將檢測信號轉換為標準信號。例如,熱電阻將溫度變化轉換為電阻變化,溫度變送器將電阻信號轉換為標準的氣壓或電流、電壓信號等。
控制器(controller)將檢測變送環節輸出的標準信號與設定值信號進行比較,獲得偏差信號,按一定控制規律對偏差信號(error signal)進行運算,運算輸出送執行器。控制器可用模擬儀表實現,也可用微處理器組成的數字控制器實現,例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模塊等。
執行器(actuator)處于控制環路的最終位置,因此也稱為最終元件(final element)。執行器用于接受控制器的輸出信號,并控制操縱變量變化。在大多數工業生產過程控制的應用中,執行器采用控制閥。近年來,隨著變頻調速技術的應用,一些控制系統已采用變頻器和相應的電動機(泵)等設備組成執行器。
生產過程的負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,經控制規律運算后的輸出送執行器,改變過程中相應的流體流量,使被控變量與設定值保持一致。可見,檢測元件和變送器的作用類似于人的眼睛,控制器的作用類似于人的大腦,執行器的作用類似于人的手腳。一個控制系統的質量受到組成控制系統各組成部件的影響,主要取決于控制系統組成部件中最薄弱環節的影響。
2、 調節閥的重要性
調節閥用于調節操縱變量的流量,從控制系統整體看,一個控制系統控制得好不好,都要通過調節閥來實現。由于下列原因,調節閥變得十分重要。
    1控制閥是節流裝置,屬于動部件,與檢測元件和變送器、控制器比較,在控制過程中,調節閥需要不斷改變流件的流通面積,使操縱變量變化,以適應負荷變化或操作條件的改變。因此,對調節閥閥組件的密封、耐壓、腐蝕等提出更高要求。例如,密封會使調節閥摩擦力增加,調節閥死區加大,造成控制系統控制品質變差等。
2、調節閥的的活動部件是造成“跑”、“冒”、“滴”、“漏”的主要原因,它不僅造成資源或物料的浪費,也污染環境,引發事故。
3、調節閥的閥內件與過程介質直接接觸,和檢測元件與過程介質接觸的不同之處如下:
a.調節閥閥組件的接觸介質可能與檢測元件的接觸介質不同,對調節閥的耐腐蝕性、強度、剛度、材料等有更高要求。
b.檢測元件可采用隔離液等方法與過程介質隔離,但調節閥通常與過程介質直接接觸,很難采用隔離的方法與過程介質隔離。
4、調節閥的節流使能量在閥內件內部被消耗,因此,降低能耗,降低調節閥的壓力損失,和保證較好的控制品質之間要合理選擇和兼顧。
5、調節閥對流體進行節流的同時也造成噪聲。例如,當閥出口壓力低于液體的蒸汽壓力時,造成閃蒸;當閥下游壓力高于液體蒸汽壓力時,造成汽蝕。調節閥造成的噪聲和調節閥流路的設計、操作壓力、被控介質特性等有關,因此,降低噪聲,降低壓力損失等對調節閥提出更高的要求。
6、調節閥的適應性強。它被安裝在各種不同的生產過程,產生過程的低溫、高溫、高壓、大流量、微小流量等操作條件需要調節閥具有各種不同的功能,調節閥應能夠適應不同應力的要求。

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