自动控制系统对阀门的要求.pdf

自 ／ ／ 9 9 7 辅 1 期 。 问 电 掰 同 门 自 动 控 制 系 统 对 阀 门 的 要 求 台肥工业大学工业自动化研究所 阵荣保 1 ． 引言 在诸如温度、 压力、 流量、 物位及某些机械 量等的自动控制系统 中， 若 已测知 了对象的现 状， 控制 或智能 单 元作 出了相 应的 控制规 律 处理并输出控制信号至执行器后， 就需要确 知执行器的实际动作效果， 以决定进一步的操 作 执行器以常规过程控制系统而言， 主要是电 动调节阀和气动 薄膜 调节阁’ 与对象接触 而言， 则当属阀门， 它是 各种 调节 阀的最终 单 元 。 阀门本身是一种仪表型配件， 它又是 在管 道中与介质直接接触的功能元器件 。它在智能 型系统中的动作情况将直接反映出即时的控制 效果一开启 、 关 闳， 达到某个开度或阀 门定位 等 所体现出的控制特性则取决于选定的阀门 结构， 如蝶阀、 球 阀、 闸阀和针形阀等多种 ． 呈现 出线性、 等百分 比、 渐开和快开等流量特性 对 于 自动控制系统 中的控制单元输出的某一个控 制信号 ， 作用到不同流量特性 的阀门上， 就会得 到截然不 同的动作效果 。在 自动化程度较高的 工业控制系统 ， 阀门的动作状态， 特别是位置状 态将会影响工艺流量和控制方式。 一 个 在初始运行时为保证有效 的水 、 电和 气供应而设置专业操作人员进行手动阀门启闭 的， 而正常运行下现场几乎没人的化工超细粉 末生产的 D C 3 自动控 制系统， 从原料配方、 剩 粉处理直至成粉包装， 每一个流程及环节均需 要阁门提供所需 的信号 ， 特别是初始运行时阀 门的每一个信号是决定整个系统如何运行的关 键。也就是说 自动控制系统 尤其是化工领域 中对阀门的动作有较高的要求， 其 中涉及阀 门 的外型工艺、 阀门的制造工艺、 阀门的流量特性 以及阀门提供的信号特性等。 2 ． 调节阎 系统配置的调节阈有 电动球l 珂和气动薄膜 词节阀。 要求有一定的调节精度 ， 在控制范围内 连续可谓， 控制中有阀位测量和阁位指示， 其电 控信号能直接与调节阀连接 具有信号转换 在控制范围外配有阀门定位器。 图 1为 自动控制系统对于现场调节阀的某 一 路控制框图， 如制粉原料流控制 图中主机包 括计算机方面的所有内容， 并输出经信号处理 后的控制电信号。信号转换 I 指的是气动调节 阀所需的信号转换一电气转换。阀位测量及指 示表示系统在某一给定参数控制工况下达到稳 定时 ， 调节阀门处于某一位置。 该位置时的对象 量化值 由传感器检测并信号转换 I AD 可 反映出调节阀门的特性在量程控制范围中的线 性度。当给定参数调整到新的控制值并达到新 的平衡时， 新的阀位反 映出对象又一个对应的 量化值， 使。 主机” 在实际运行 中既可仿真 出调 节阀的特性， 通过阁位值来调整控制精度 ； 另一 方面对传感器或检测仪表在全量程的 1 5 以 下及 8 5 以上的非 线性补偿得到 了可信的保 证， 扩大 了诃节范围。 另外阀位值与相应于该阀 位下的对象值形成对应关系之后 ， 就可调节。 对 象供应源 的功率或输出量 如本系统中水路冷 却子系统的水源随对象需量无级调节 ， 节约了 能源， 又减缓了对象的惯性及超调， 对控制精度 起到了辅助作用。 调节阀的阀位测量要达到一定的精度要求 或较好的分辨率， 一般阀门中阀瓣的移动距离 不大 ， 对于 5 0 ra m 口径阀门可以认为 5 0 mm就 是 闻瓣的位移量 。气动薄膜凋节阀的连杆上部 带动 的阀 位指 示指 针 上下 位 移 的距离 也是 5 0 mm。机械式指针指示误差较大 ， 在上下两端 的位移缓慢。在系统 中阀位信号是直接提供给 “ 主机” 的， 以数字信号为佳。 所 以测量周瓣位移 的传感器采用容栅位移传感器， 它可 以同时提 供绝对 实际 位移数学信号和相对位移数字信 号 ， 为配有专家系 统和参数 自整定 的位置式 P I D控制或增量式 P I D控制计算提供了方便。 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 阁 门 1 9 9 7 年第 1 掰 图 1 某一路被控对象控制框图 容栅传感器测量位移的分辨率为 0 ． I mm， 测量 误差不大于 0 ． 0 2 ram。不考虑产品加工误差等 因素， 系统 为 检 测 流量 而 配置 的满 量 程 为 8 m ／ h的金 属管浮子流量计， 测量精度 为千 圆 分之五 配有窑栅位移传感器、 流量特性为线性 的调节阀 ， 阀门开度 即阎位值 与流量成对应 的线性关系， 其阀位的铡量精度达到万分之四， 精度提高 1 0倍多。容栅传感器制作成本低， 抗 干扰性较好， 用它制作成阀位测量仪或调节闻 的增设功能． 是个较好的产品 或配置 ． 对于电动调节阀， 与阀位成对应关系的电 机实际转速 数 或光码盘输出， 作为提供给“ 主 机 的数字信号 ， 也是行之有效 的方案。 3 ． 二位阀 对于二位阀， 无精度要求， 但必须有阀门到 位信号 阀门开启封位信号和阀门关闭到位信 号一 二位 ， 有手动、 气动和电动操作。系统配 置了气动闸阀、 气动截止阀以及电动球阀等， 均 防腐防缍 。 阀门到位信号在系统运行中， 特别是系统 启动时决定了系统是否继续、 退出报警和暂停 排除故障 等运行方式。图 2就是系统启动流 程中由阀门到位信号决定系统运行方式的典型 图例 在系统正常运行中， 部分阀门的到位信 号 还起到联锁的作用。阀门开启或关闭的到位信 号决定 了相应设备的动作， 一旦在规定时问内 无到位信号， 即发出声光报警信号。 在 主机 显 示器 、 模拟流程显示屏及控制柜的相应位置均 图 2 阀门到位信号决定系统运行方式流程图 有状态显示及信息通 报。图 3就是实现上述功 能的电路原理图。 4 ． 其他 在系统中各种阕门的安装和连接都有一定 的要求。系统设计已考虑到所有闶 门的安装空 间、 安装高度 便于维护 和安装韵标准化。 安装 时选用标准法兰 ， 并按规范操作， 如阀芯及阀体 材质选择， 密封要求 ， 阀门前的直管、 弯管或变 通管的规范要求 ， 工作环境对阀门的影响 包括 电信号 和防腐防爆注意事项等。 5 ． 结束语 阀门不仅是仪表性配件或执行器的最终单 元 ， 它同时也是一种传感器。 所以 自动化的控制 系统要求阀门提供必要的信号。连接方式中除 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 1 9 9 7 年第 1 期 阔 门 主机 发阀 至 主机 延时电路 声光报警 时钟褥 图 3 采用标准法兰之外， 更可考虑加设能测量被控 介质的温度、 压力或其他参数的测量孔， 使阀门 具有多种功能 ． 在自动控制系统的设计中， 只需要阀门提 光报警原理 V 供控制所需的信号或按控制要求进行动作， 并 不涉及到阀门制造的自身领域。但阀门的执行 效果和所反馈出的各种信号却是影响控制系统 自动化程度的因隶之一。 小 口 径 楔 式 闸 阀 结 构 改 进 瓦房店市小型阀门厂阵得余李述宏 小 口径楔式 闸阀应用广泛 ， 但 闸板不能互 换。 经长时间的探讨和试验 ， 在阀 门结构方面做 了改进， 见图。首先将楔形密封圈加工出成品， 然后由两端流水口嵌入闽体内， 校准密封圈斜 面大小头中心线， 靠标准闸板斜面胎定位。 旋紧 管螺纹锁紧螺母， 通过螺母挤压密封圈斜面， 达 到胀固和密封。确保了楔角精度， 达到互换。 经改进的楔形密封圈可加工成品后嵌装， 便于加工和检测， 质量稳定， 精度可靠， 适于批 量生产，还能够确保楔角的合成精度， 达到互 换， 提高了装配成品的合格率。 改进结构后， 由于增加了两个管螺纹锁紧 螺母， 增加了材料和加工等费用， 斜面大小头不 易校准， 要用标准斜板胎定位， 或对大小头中心 刻线， 或采用振动定位。另外， 由于锁紧螺母有 内六角形孔， 使得阀门通道略有缩径 赣白帕油或击封胶 圉改进后的小口径楔式闸阀 1 ． 密封圈2 ． 锁譬螺母3 ． 阎体4 ． 定位闸板 { ～ ； 产品 广 告{ 、一 温州市瓯海阀门五厂 生产阉阀、 截止阀、 止回阀和电动阀等阀类， 公称通径为 D NI 5 0 5 0 0 ram， 主要用于油田、 石 化、 电站、 冶金和化工等各行业。本厂在温州经济发达的瓯海之滨， 位于著各的风景区天柱 山脚下。 本厂欢迎各界朋友光临惠顾， 参观指导。 厂址 瓯海沙城北工业区 邮m 3 2 5 0 2 5 厂长 项有可 电话 0 5 7 7 6 8 1 0 3 5 5 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载