为了选择正确的阀门并有效地使用它们,需要对阀门有更多的认识。
例如,对于刚装配好的阀门,通常根据室温下所需的力来指定执行机构就足够。在实际应用中,填料可能会更紧密,产生更大的摩擦。较高的工作温度也可能会增加对执行机构的需求。因此,执行器往往尺寸不足。
该阀门的测试数据可能看起来很好,但如果测试仅显示在40%或更大的开启位置时的性能,那么它就失去了接近关闭位置时经常出现的问题。同样,对较大行程进行的响应时间测试可能会掩盖在1%或更少行程时发生的问题。
轴卷绕和齿隙等重要的机械特性通常不进行测量,因此供应商不向最终用户提供这些特性。
阀门/执行机构特性
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到需要位置的能力。如果调整增量太大,以致流量在过高和过低之间交替,则较低分辨率的阀门/执行器可能围绕所需设置持续振荡。虽然分辨率是设计稳定控制系统的重要因素,但一些用户并不完全理解分辨率的概念。
粘滞作用是“粘滞”和“摩擦”的组合。在阀门中,尤其是在关闭位置或其附近,运动增量的控制信号之后是来自执行机构的力,在阀门作出响应之前,需要克服粘滞。
齿隙这是阀门和其他机械装置的一个特征,是由于配合部件之间的间隙而产生的。当方向发生反转时,在所有间隙被占用之前,不会发生移动。
“每当我们改变方向时,我们需要通过死区。它往往在关闭位置附近最高,特别是对于旋转。除非您另有规定,否则供应商不会在关闭位置附近为您提供死区和分辨率数据。”
旋转阀的活塞执行器将线性运动转换为旋转运动来驱动阀门。设计中固有的是许多具有间隙的机械连接件(销接接头、齿条和小齿轮或槽),与连接件较少的隔膜执行器等设计相比,其产生的齿隙更大。
死区有时与滞后相混淆,滞后是指由相同信号引起的不同阀门位置的现象,取决于阀门是打开还是关闭。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,滞后通常小于0.1%。
为工作选择最佳阀门和执行机构
上下行程(截止)阀通常具有最小的间隙和粘滞,并提供比旋转阀更宽的节流范围。然而,它们可能不适用于增加摩擦的粘性流体或处理泥浆。此外,如果尺寸较大,它们可能会很昂贵。
隔膜执行器提供了许多优势。与活塞执行器的1%相比,它们通常具有较小的齿隙,通常具有0.1%的分辨率。为了获得更大的推力,高压隔膜执行器现在可以在高达90 psig(621 kpa)的压力下工作;对于传统的隔膜执行器,最大气压为30psig(207kpa)。
A类花键,短轴连接与其他选项相比,旋转阀提供了更精确的响应,且卷绕和/或齿隙少得多。
分段V型切口球阀与其他旋转阀相比,设计用于控制阀的应用具有更低的扭矩要求(和摩擦),并改善了低流量下的流动特性。使用花键轴连接可减少齿隙。
然而,V型切口球阀不一定适所有工况。一次,有人说他的V型缺口球阀工作不正常。一开始只有很少的流量,直到阀门开了15%,然后流量猛增。用户必须知道正在考虑的阀门的设计目的:调节或开/关(隔离)。
一点选型建议:
顺序和安全仪表系统使用开关阀和隔离阀,回路使用低粘性和低间隙节流阀和智能定位器。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%
确保执行机构的尺寸为最大扭矩和推力的150%。
为了获得有效控制系统设计所需的所有信息,建议对控制阀规范增加一些要求,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(回读错误)小于装置分辨率
小步进(分辨率+0.1%)86%响应时间:1到5秒(86%的响应时间是阀门达到最终响应86%的时间。)
大步进(例如20%)86%响应时间:1到20秒
最小流量阀位置大于5%
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