控制閥門的設(shè)計(jì)探討

張玉全

【摘?要】控制閥門又叫做閥門，在運(yùn)送流體的過程中起著非常重要的控制作用。其中具有代表性的便是安全閥門，控制閥門的存在，為流體運(yùn)輸過程中的工作人員的人身安全及設(shè)備的安全性提供了保障，筆者便就安全閥門的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，就此來研究控制閥門的設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】控制閥門;安全閥

Abstract：the control valve，also known as the valve，plays a very important control role in the process of transporting fluid.Among them，the representative is the safety valve，the existence of the control valve provides a guarantee for the personal safety of the staff and the safety of the equipment in the process of fluid transportation，so the author studies the design of the safety valve.to study the design of the control valve.Key words：control valve;safety valve

前言

安全閥作為鍋爐等受壓設(shè)備中最為重要的安全設(shè)備而廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活中，保障著設(shè)備和人身安全。不過在現(xiàn)實(shí)閥門設(shè)計(jì)過程中仍存在著許多問題，致使在安全閥門應(yīng)用的過程中故障頻出，難以保障安全性，本文就安全閥門的設(shè)計(jì)研究來探討安全閥門的設(shè)計(jì)問題。

1定位器

氣動(dòng)操作的閥門依靠定位器來接受由過程控制器提供的一個(gè)輸入信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換成閥門行程。這些儀表可提供三種配置：（1）氣動(dòng)式-一個(gè)氣動(dòng)信號(hào)（通常3-15psig）被供應(yīng)給定位器。這個(gè)定位器把它轉(zhuǎn)化成一個(gè)要求的閥門位置，并提供給閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到這個(gè)位置所需要的氣源壓力以把閥門移到正確的位置。（2）模擬式I/P-這種定位器具有與上面的定位器相同的功能，但是它使用電流（通常4-20毫安）而不是氣源作為輸入信號(hào)。（3）數(shù)字式-盡管這種定位器在功能與上面介紹的模擬式I/P定位器非常類似，但是不同點(diǎn)在于電氣信號(hào)的轉(zhuǎn)換是數(shù)字式的而非模擬式的。數(shù)字式產(chǎn)品又包括三種類型：①數(shù)字式不通信-一個(gè)電流信號(hào)（4-20毫安）供應(yīng)給定位器。它驅(qū)動(dòng)電子模塊并控制輸出。②HART-這與數(shù)字式不通信定位器是一樣的，但是它能夠在與用于模擬信號(hào)相同的導(dǎo)線上進(jìn)行雙向數(shù)字通信。③現(xiàn)場總線—這種定位器接受基于數(shù)字的信號(hào)并使用數(shù)字式電子線路配合機(jī)械部件來定位閥門。全數(shù)字控制信號(hào)取代模擬控制信號(hào)。另外，在相同的導(dǎo)線上進(jìn)行雙向數(shù)字通信也是可能的。這種現(xiàn)場通信技術(shù)向現(xiàn)場總線技術(shù)的轉(zhuǎn)移通過改善控制結(jié)構(gòu)、增加生產(chǎn)能力和減少接線而使最終用戶受益。

使用模擬式的內(nèi)置I/P定位器或數(shù)字式控制器這一種儀表，代替氣動(dòng)定位器和轉(zhuǎn)換器兩種儀表的組合，會(huì)大大節(jié)約成本。把軟件命令植入裝置的記憶模塊的能力代表著數(shù)字式與模擬式I/P定位器層次之間的真正區(qū)別。這種能力可以實(shí)現(xiàn)閥門的自動(dòng)組態(tài)和設(shè)置。最重要的是它可以實(shí)現(xiàn)雙向通信以進(jìn)行過程、閥門和儀表的診斷。

使用數(shù)字式閥門控制器會(huì)減少回路調(diào)試成本，包括安裝和校驗(yàn)。數(shù)字式閥門控制器會(huì)自動(dòng)使用診斷以維持回路性能水平，并通過減小過程偏差度來改善過程控制。除此之外，數(shù)字式閥門控制器還有有兩個(gè)方面使得它們特別具有吸引力：（1）自動(dòng)校驗(yàn)和組態(tài)。跟傳統(tǒng)的零位和量程調(diào)校相比，可以取得明顯的時(shí)間節(jié)約。（2）閥門診斷。通過集散式控制系統(tǒng)（DCS）、PC軟件工具、或手操通訊器，用戶能夠當(dāng)閥門在線時(shí)診斷閥門的健康狀況。

過去，現(xiàn)場人員在FlowScannerTM系統(tǒng)的幫助下，可以通過一系列的離線測試來診斷一個(gè)閥門的健康狀況。FlowScanner系統(tǒng)由端口、計(jì)算機(jī)和行程、人力傳感器組成。傳感連接至閥門，可以進(jìn)行離線狀態(tài)的診斷測試。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)維護(hù)人員能決定閥門是否繼續(xù)使用或進(jìn)行維修

數(shù)字儀表能夠延伸這種服務(wù)，具有額外的增強(qiáng)功能：因?yàn)閭鞲衅魇莾x表的一部分，測試可隨時(shí)進(jìn)行?，F(xiàn)在能夠通過HART或現(xiàn)場總線遠(yuǎn)程地診斷閥門的健康狀況。在線診斷使得預(yù)見性維護(hù)成為可能。

這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于我們現(xiàn)場應(yīng)用極其重要。這種遠(yuǎn)程能力可以實(shí)現(xiàn)閥門監(jiān)視并向我們和閥門生產(chǎn)商報(bào)告設(shè)備的運(yùn)行情況。如今我們以前所未有的水準(zhǔn)診斷閥門的情況。預(yù)見性維修成為可能。當(dāng)閥門工作時(shí)我們可以實(shí)時(shí)監(jiān)控以了解它的性能。閥門性能隨使用時(shí)間增長而下降，對(duì)閥門性能的監(jiān)視使我們可以預(yù)測何時(shí)必須替換或維修閥門。

2限位開關(guān)

限位開關(guān)向集散式控制系統(tǒng)，或驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈、小型電磁閥、繼電器或報(bào)警器提供離散型輸入。凸輪操作型限位開關(guān)典型地與兩至四個(gè)單獨(dú)的由閥桿運(yùn)動(dòng)操作的開關(guān)一起使用。安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)旁邊的組件包含這些開關(guān)。每一個(gè)開關(guān)可以單獨(dú)地調(diào)整，可以提供信號(hào)給交流或直流系統(tǒng)。其它類型的安裝在閥門上的限位開關(guān)也有這種作用。

3電磁閥組

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型和需要的失效安全工作模式?jīng)Q定了電磁閥的正確選擇。電磁閥可以用在雙作用活塞或單作用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。

4供氣壓力調(diào)節(jié)器

供氣壓力調(diào)節(jié)器，通稱為空氣組件，減小供應(yīng)給閥門定位器和其它控制設(shè)備的現(xiàn)場氣源壓力。常用的經(jīng)過減壓的氣源壓力有20、35和60psig。調(diào)壓器可以集成式地安裝在定位器上、或用螺紋接管套或用螺栓安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。

5氣動(dòng)鎖定系統(tǒng)

氣動(dòng)鎖定系統(tǒng)與控制閥一起使用，在失去供氣壓力時(shí)鎖定執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)前的負(fù)載壓力。這些裝置可以與儲(chǔ)氣罐一起使用，在失去氣源壓力時(shí)把閥門移至全開或全閉位置。在供氣壓力恢復(fù)后，正常操作會(huì)自動(dòng)地繼續(xù)。在功能上類似的結(jié)構(gòu)也可以提供給使用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制閥。

6電-氣轉(zhuǎn)換器

轉(zhuǎn)換器接受一個(gè)直流輸入信號(hào)，并使用一個(gè)力矩馬達(dá)、噴嘴擋板和氣動(dòng)放大器把這個(gè)電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)成比例的氣動(dòng)輸出信號(hào)。噴嘴壓力操縱放大器，并與力矩馬達(dá)的反饋波紋管相連接以進(jìn)行輸入信號(hào)與噴嘴壓力之間的比較。電-氣轉(zhuǎn)換器可以直接安裝在閥門上，并且不需要另外的氣量增大器或定位器就可以使閥門工作。

7電-氣閥門定位器

電-氣定位器用在電氣控制回路里操作氣動(dòng)薄膜控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該定位器接受一個(gè)4-20毫安的直流輸入信號(hào)，并使用一個(gè)I/P轉(zhuǎn)換器、噴嘴擋板和氣動(dòng)放大器把這個(gè)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)氣動(dòng)輸出信號(hào)。這個(gè)輸出信號(hào)直接作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片，產(chǎn)生一個(gè)與輸入信號(hào)成比例的閥芯位置。閥芯位置通過機(jī)械裝置反饋給閥芯位置與輸入信號(hào)的力矩比較過程。分程操作能力可以在部分輸入信號(hào)范圍內(nèi)提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程動(dòng)作。

8結(jié)語

隨著閥門行業(yè)重組步伐的加快，未來行業(yè)將是閥門產(chǎn)品質(zhì)量安全和產(chǎn)品品牌之間的競爭，產(chǎn)品向高技術(shù)、高參數(shù)、耐強(qiáng)腐蝕、高壽命方向發(fā)展，只有通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)新產(chǎn)品，進(jìn)行技術(shù)改造，才能逐步提高產(chǎn)品技術(shù)水平，滿足國內(nèi)裝置配套，全面實(shí)現(xiàn)閥門的國產(chǎn)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱曄親.淺談閥門設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的知識(shí)構(gòu)成問題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（22）.

[2]金偉增.低溫閥門設(shè)計(jì)的分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D].蘭州工業(yè)大學(xué)，2012.

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