阀门知识
如何充分利用控制阀：优化工业流程的关键指南
作者： 时间：2023-10-13 16:14:34 阅读：37
为了选择正确的阀门并有效地使用它们，需要了解很多关于阀门的知识。
例如，执行器通常根据松散填料阀门在室温下所需的力来指定。在实际应用中，填料可能会更紧密，产生更高的摩擦力。更高的工作温度也可能会增加对执行器的需求。因此，执行器的尺寸通常偏小。
此外，阀门的测试数据可能看起来不错，但如果测试仅显示打开 40% 或更大位置时的性能，则它会忽略接近关闭位置时经常出现问题的行为。同样，对大步长进行的响应时间测试可能会掩盖在 1% 或更少的较小步长下发生的问题。
通常不会测量轴缠绕和间隙等重要机械特性，因此供应商不会将其提供给最终用户。
需要了解的阀门/执行器特性
分辨率是控制阀阀杆位置的最小变化。这限制了控制系统将阀门精确定位在需要的位置的能力。如果调节增量太大以至于流量在过高和过低之间交替，则分辨率较低的阀门/执行器可能会在所需设置周围持续振荡。尽管分辨率是设计稳定控制系统的重要因素，但有些用户并不完全理解分辨率的概念。
静摩擦力是“粘着”和“摩擦”的组合。在阀门中，特别是在其关闭位置或接近其关闭位置时，运动增量的控制信号之后是来自执行器的力，该力需要在阀门响应之前克服静摩擦力。
间隙是阀门和其他机械设备的一个特性，是由于配合零件之间的间隙而产生的。当发生方向反转时，直到所有间隙都被占用之前不会发生任何移动。
“每当我们改变方向时，由于反弹，我们都需要经历一个死区，”在关闭位置附近它往往最高，特别是对于旋转阀。“除非您另有说明，否则供应商不会向您提供平仓附近的死区和分辨率。”
用于旋转阀的活塞执行器将线性运动转换为旋转运动以驱动阀门。设计中固有的是许多具有间隙的机械连接（销轴接头、齿条和小齿轮或槽），从而导致比具有较少连接的隔膜执行器等设计更大的间隙。
死区有时与迟滞相混淆，迟滞是根据阀门是打开还是关闭而由同一信号产生不同阀门位置的现象。在控制阀中，这种影响比死区小得多。在某些地方，滞后是一个重要的考虑因素，但在阀门中则不然，阀门的滞后通常小于 0.1%。
选择最适合工作的阀门和执行器
滑杆（截止）阀通常具有最小的间隙和静摩擦力，并且比旋转阀提供更宽的节流范围。然而，它们可能不适用于会增加摩擦的粘性流体或处理浆料。此外，尺寸较大的它们可能会很昂贵。
隔膜执行器具有许多优点。它们通常具有较小的间隙，分辨率通常为 0.1%，而活塞执行器的分辨率为 1%。为了获得更大的推力，现在可以使用高压隔膜执行机构，其工作压力高达 90 psig (621 kpa)；对于传统隔膜执行机构，最大气压为 30 psig (207 kpa)。
与旋转阀的花键短轴连接可提供更精确的响应，并且比其他选项显着减少饱和和/或间隙。
专为控制阀应用而设计的分段式 V 型缺口球阀比其他旋转阀具有更低的扭矩要求（和摩擦），并且改善了低流量时的流动特性。使用花键轴连接可减少间隙。
阀门和执行器选择的指南。
在顺序和安全仪表系统中使用开/关阀和隔离阀，在回路中使用带有智能定位器的低静摩擦和低间隙节流阀。许多回路需要两种类型的阀门。
如果尺寸和工艺条件允许，优先使用带有隔膜执行器和超低摩擦 (ULF) 填料的滑杆（截止）阀。
确保阀门压降至少为最大系统压降的 25%
确保执行器的尺寸适合最大扭矩和推力的 150%。
为了获得有效控制系统设计所需的所有信息，麦克米伦建议在控制阀规格中添加一些要求，包括
最小流量位置的分辨率和死区小于 0.2% 至 0.5%
阀杆位置反馈（读回误差）小于装置的分辨率
小步长（分辨率 +0.1%） 86% 响应时间：1 至 5 秒（86% 响应时间是阀门达到其最终响应 86% 的时间。）
大步长（例如 20%）86% 响应时间：1 至 20 秒
最小流量阀位大于5%