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氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的選型及安裝調(diào)節(jié)閥須注意

隨著我國有色行業(yè)的迅猛發(fā)展旋逛，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥由于結(jié)構(gòu)簡單、操作方便析口、使用可靠妥触、防火防爆等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氧化鋁的生產(chǎn)過程乱归。而作為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要一環(huán)群镰，它的工作狀態(tài)的好壞將直接影響自動(dòng)控制過程，本文以自己的工作實(shí)踐為基礎(chǔ)终吼，詳細(xì)敘述氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的工作原理镀赌、選型過程、安裝及維修际跪。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥主要結(jié)構(gòu)和工作原理

氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成商佛。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：氣動(dòng)薄膜、氣動(dòng)活塞姆打、氣動(dòng)長行程三種執(zhí)行機(jī)構(gòu)良姆、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為：閥肠虽、閘板、調(diào)節(jié)閥等玛追，有直税课、角行程 2 種。

工作原理：當(dāng) 0.2~1kg/cm2 時(shí)的信號(hào)壓力輸人薄膜氣室中痊剖，產(chǎn)生推力使推桿部件移動(dòng)韩玩、彈簧被壓縮產(chǎn)生的反作用力與信號(hào)壓力在薄膜上產(chǎn)生的推力相平衡。推桿的移動(dòng)即是氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程邢笙。正作用式：當(dāng)薄膜氣室的信號(hào)壓力為零時(shí)啸如，推桿部件位于下方，當(dāng)薄膜氣室內(nèi)輸人信號(hào)壓力時(shí)越化，使推桿部件向下移動(dòng);反作用式：當(dāng)薄膜氣室的信號(hào)壓力為零時(shí)影菩，推桿部件位于上方，當(dāng)薄膜氣室內(nèi)輸人信號(hào)壓力時(shí)疚逝，使推桿部件向上移動(dòng)猜摹。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥流特性和選型原則

流量特性是指閥位開度和流量大小的關(guān)系，直接影響調(diào)節(jié)質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性誊爵，與被調(diào)參數(shù)和設(shè)備對(duì)象灿磁，工藝流程有關(guān)。

1匆救、理想流量特性調(diào)節(jié)閥兩端壓差不變時(shí)相對(duì)流量與相對(duì)開度(行程)的關(guān)系：Q/Qmax=f×l/L式中嫁橱，Q 為某一開度時(shí)，調(diào)節(jié)閥的流量及閥桿行程;f 為閥芯系數(shù);Qmax扭妖、L 為調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的zui大流量及閥桿全行程环起。理想流量特性取決于閥芯的尺寸，不同的閥芯曲面得到不同的理想流量特性捆革。

2娘扩、工作流量特性分析調(diào)節(jié)閥前后端壓差變化情況下得到的流量特性。分為直線特性壮锻、對(duì)數(shù)特點(diǎn)琐旁、拋物線特性等。拋物線特性介于直線和對(duì)數(shù)之間猜绣。經(jīng)計(jì)算灰殴、分析，直線特性調(diào)節(jié)閥工作在小開度時(shí)調(diào)節(jié)性強(qiáng)途事，相對(duì)流量變化率過于激烈验懊，不易控制，小干擾大克服容易過頭尸变，引起系統(tǒng)振蕩义图，而在大開度時(shí)减俏，相對(duì)變化率下，調(diào)節(jié)性能弱碱工，太遲鈍娃承，大的干擾不能很*服;對(duì)數(shù)特性是指單位開度變化所引起的相對(duì)流量變化值與此點(diǎn)相對(duì)流量成正比.經(jīng)計(jì)算、分析怕篷，對(duì)數(shù)閥在小開度時(shí)放大倍數(shù)小倒灰，緩和平衡，利于操作控制憎唯，而在大開度時(shí)放大倍數(shù)大茬蓝，工作能靈敏有效，是zui常用的閥門筛粘。

3桐夭、 流量特性選擇規(guī)則工業(yè)生產(chǎn)中常用的調(diào)節(jié)閥如直線、對(duì)數(shù)熊倡、快開特性搅谆，一般選取直線、對(duì)數(shù)特性即可滿足工藝調(diào)節(jié)要求讳帆，快開特性適應(yīng)于二位調(diào)節(jié)阀温，對(duì)于比較難控制和要求較嚴(yán)的對(duì)象，從以下幾個(gè)方面考慮：

a置狠、用調(diào)節(jié)閥的非線性去補(bǔ)償過程的非線性啡笑，使系統(tǒng)總的增益變化較小，穩(wěn)定;

b黄鳍、工藝管道情況蔫缸，考慮工藝管道阻力情況;

c、適應(yīng)系統(tǒng)的負(fù)荷波動(dòng);

d际起、考慮調(diào)節(jié)閥的工作條件和使用壽命;

e、調(diào)節(jié)閥工作特性改善吐葱。

3 流量能力 C 值的計(jì)算方法和調(diào)節(jié)閥口徑的確定

C 值的定義：我國規(guī)定在調(diào)節(jié)閥前后壓差為 1kPa街望、液體重度為 1kPa3 的情況下，以每小時(shí)通過調(diào)節(jié)閥門的流體 m3數(shù)值弟跑，表示流通能力 C 值的大小(以氧化鋁料漿為例灾前。)

調(diào)節(jié)閥壓差：S=ΔP/(∑ΔPF+ΔP)

式中，ΔP 為調(diào)節(jié)閥差壓;∑ΔPF 為zui大流量時(shí)管路阻力降孟辑。

C=Q(r/ΔP)1/2=G/(ΔP * r)1/2

式中哎甲，Q、G 為工藝所提供的體積或重量流量;ΔP 為閥門前后壓差;r 為重度饲嗽。

C 值的選取和公稱通徑 Dg 及閥座直徑 dg 的確定炭玫，由工藝提供的zui大流量和對(duì)應(yīng)的zui小壓差奈嘿。計(jì)算出 Cmax，便可選取合適的閥蕴莉。

4 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥應(yīng)用實(shí)例

沉降工段負(fù)責(zé)將高壓溶出的料漿通過洗滌翰蛔、沉降槽的作用下，將赤泥沉淀仓突、分離出來痰汰。在料漿輸送過程中，需要大量的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)流量绊削。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝環(huán)境或計(jì)算凑戏，氣動(dòng)閥采用了美國 FISHER-ROSEMOUNT 公司生產(chǎn)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由閥門定位器和調(diào)節(jié)閥組成制棉。閥門定位器采用了位移式氣動(dòng)閥門定位器裆机，其負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。見圖 1扰褒。

 

圖 1 沉降料漿閉環(huán)系統(tǒng)

 

圖中 A 為波紋管的有效面積;C 為測(cè)量組件的剛度;K 為三級(jí)功率放大器的放大倍數(shù);KL 為輸人信號(hào)傳動(dòng)杠桿比;KF 為反饋信號(hào)傳動(dòng)杠桿比;KV/(TVs+1) 是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的傳遞函數(shù)漠哲，是一個(gè)一階周期環(huán)節(jié)，KV 為調(diào)節(jié)的放大系數(shù)贮芹，與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的薄膜有效面積和彈簧剛度及調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān);TV 為調(diào)節(jié)閥的時(shí)間常數(shù)罪谢，也與氣室大小等因素有關(guān)。

上述負(fù)反饋系統(tǒng)中椭符，閥桿輸出位移 Y 與輸人的調(diào)節(jié)器壓力領(lǐng)信號(hào) P 之間的傳遞函數(shù)：

W(s)=Y/P≈AEKL/CKF

AE荔燎、KL、C销钝、KF 一定時(shí)有咨，Y 與 P 之間成一一對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系。也就是說蒸健，通過電一氣閥門定位器的電氣轉(zhuǎn)換座享，定位器接受來自調(diào)節(jié)器或控制系統(tǒng)的電流信號(hào)(4~20mA)，這個(gè)信號(hào)改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室的壓力 P似忧，使閥門的位置達(dá)到給定值 Y渣叛，從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

4.1 調(diào)節(jié)閥反向動(dòng)作和流量特性在應(yīng)用過程中盯捌，由于生產(chǎn)需要將一臺(tái)氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥改成氣開式調(diào)節(jié)器淳衙，在以前就需將閥芯反裝，或采用反作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)饺著。在現(xiàn)場(chǎng)改裝比較麻煩箫攀，而且需有一定的備品才行。采用閥門定位器后煞精，正作用定位器的輸人信號(hào)從 20~100kPa 變化時(shí)筷穿，它的輸出信號(hào)從 20~100kPa 變?yōu)?100~20kPa 即可厌棵。具體結(jié)構(gòu)中，用到一個(gè)凸輪和兩個(gè)噴嘴荡减。左噴嘴用以實(shí)現(xiàn)正作用赞钧，右噴嘴實(shí)現(xiàn)反作用。左搂素、右噴嘴與放大器的氣路用背壓切換板來溝通凌蝎。調(diào)節(jié)閥的流量特性可以通過改變反饋凸輪的幾何形狀來改變。改變反饋凸輪的幾何形狀能夠改變調(diào)節(jié)閥的反饋量塑汽，使定位器的輸出特性發(fā)生變化舰缠，從而修正了流量特性。

4.2 手動(dòng)機(jī)構(gòu)的配置當(dāng)氣源信號(hào)或電信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)态练，或者當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要元件(膜片蚣凰、彈黃等)損壞時(shí)，就需把自動(dòng)操作改為手動(dòng)操作聪僚，需轉(zhuǎn)動(dòng)手輪維持調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)功能;另一方面坦辟，這種機(jī)構(gòu)也可作為調(diào)節(jié)閥行程的限位器，當(dāng)信號(hào)壓力為零時(shí)章办，調(diào)節(jié)閥不是全開就是全關(guān)锉走，如果工藝過程要求調(diào)節(jié)閥有少量的流量，可利用手輪來達(dá)到目的藕届。手輪機(jī)構(gòu)有頂裝式和側(cè)裝式挪蹭，頂裝式只能為單方向限制行程，如果在選型或安裝時(shí)休偶，選用側(cè)裝式可以根據(jù)工藝的要求安在左或右側(cè)實(shí)現(xiàn)限位梁厉。總之踏兜，手動(dòng)機(jī)構(gòu)可提高調(diào)節(jié)閥運(yùn)行的可靠性词顾，特別是調(diào)節(jié)閥臺(tái)增設(shè)旁路，使用口徑較大的調(diào)節(jié)閥時(shí)碱妆，使用手輪機(jī)構(gòu)從投資費(fèi)用或占地面積都很合算计技。所以自動(dòng)操作完成正常和執(zhí)行機(jī)構(gòu)*時(shí)，由于不使用手動(dòng)機(jī)構(gòu)山橄，為此經(jīng)常要加油防銹。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥安裝調(diào)節(jié)閥須注意

(1)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在便于維護(hù)沪择、修理的地方傅煎。

(2)當(dāng)選定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑與工藝管徑不同時(shí)應(yīng)加裝異接頭進(jìn)行連接。

(3)安裝在有振源的場(chǎng)合羞烘，應(yīng)增加防振措施伴乐。

(4)安裝時(shí)划葫，必須使閥體上或法蘭上的箭頭方向指向介質(zhì)方向。

(5)安裝前擒抠，需要認(rèn)真清洗管道內(nèi)焊渣和其它雜物扶眼，在安裝后，應(yīng)將閥芯處于zui大開度瑰跳，并對(duì)管道和閥再一次清洗忍坯，以防雜物卡住和損傷節(jié)流件。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的正確選型砰普、安裝谁媳、使用、維修狗准，不僅能夠提高過程控制的可靠性克锣，而且能夠快速解決閥的故障，增加閥的使用壽命對(duì)企業(yè)的節(jié)能降耗有著可觀的經(jīng)濟(jì)效益腔长。

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