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控制阀在工业生产过程控制中的作用
liubingrui 发表于 2008/10/18 14:33:15 612 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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工业生产过程的控制系统有各种不同类型，例如简单控制系统、复杂控制系统等，图l是两个简单控制系统的示例。图中，每个控制系统都包括被控变量、操纵变量和相应的控制规律。被控变量是需要控制的过程变量，例如，换热器出口温度、泵出口压力等。要使被控变量与期望的设定值保持一致，需要一种控制手段，例如，图中的蒸汽流量、泵的旁路流量等。被控变量偏离设定的原因是生产过程中存在干扰，例如，蒸汽压力的波动、泵转速的变化等。通常，把用于调节的变量称为操纵变量。
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(a)温度控制系统 | (b)压力控制系统 |
一个简单控制系统由检测元件和变送器、控制器、执行器和被控对象组成。检测元件和变送器(sensorandtransmitter)用于检测被控变量，将检测信号转换为标准信号。例如，热电阻将温度变化转换为电阻变化，温度变送器将电阻信号转换为标准的气
压或电流、电压信号等。
控制器(controller)将检测变送环节输出的标准信号与设定值信号进行比较，获得偏差信号，按一定控制规律对偏差信号(errorsignal)进行运算，运算输出送执行器。控制器可用模拟仪表实现，也可用微处理器组成的数字控制器实现，例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模块等。
执行器(actuator)处于控制环路的最终位置，因此也称为最终元件(final element)。执行器用于接收控制器的输出信号，并控制操纵变量变化。在大多数工业生产过程控制的应用中，执行器采用控制阀。近年来，随着变频调速技术的应用，一些控制系统已采用变频器和相应的电动机(泵)等设备组成执行器。本页介绍控制阀的有关内容，不讨论变频器和其他执行器。
生产过程的负荷变化或操作条件改变时，通过检测元件和变送器的检测和变送，将过程的被控变量送控制器，经控制规律运算后的输出送执行器，改变过程中相应的流体流量，使被控变量与设定值保持一致。可见，检测元件和变送器的作用类似于人的眼睛，控制器的作用类似于人的大脑，执行器的作用类似于人的手脚。一个控制系统的质量受到组成控制系统各组成部件的影响，主要取决于控制系统组成部件中最薄弱环节的影响。
2．控制阀的重要性
控制阀(controlvalve)用于调节操纵变量的流量，因此，以前亦称调节阀。从控制系统整体看，一个控制系统控制得好不好，都要通过控制阀来实现。由于下列原因，控制阀变得十分重要。
①控制阀是节流装置，属于动部件，与检测元件和变送器、控制器比较，在控制过程中，控制阀需要不断改变节流件的流通面积，使操纵变量变化，以适应负荷变化或操作条件的改变。因此，对控制阀阀组件的密封、耐压、腐蚀等提出更高要求。例如，密封会使控制阀摩擦力增加，控制阀死区加大，造成控制系统控制品质变差等。
②控制阀的活动部件是造成“跑”、“冒”、“滴”、“漏”的主要原因，它不仅造成资源或物料的浪费，也污染环境，引发事故。
③控制阀的阀内件与过程介质直接接触，和检测元件与过程介质接触的不同之处如下
a．控制阀阀组件的接触介质可能与检测元件的接触介质不同，对控制阀的耐腐蚀性、强度、刚度、材料等有更高要求。
b．检测元件可采用隔离液等方法与过程介质隔离，但控制阀通常与过程介质直接接触，很难采用隔离的方法与过程介质隔离。
④控制阀的节流使能量在阀内件内部被消耗，因此，降低能耗，降低控制阀的压力损失，和保证较好的控制品质之间要合理选择和兼顾。
⑤控制阀对流体进行节流的同时也造成噪声。例如，当阀出口压力低于液体的蒸汽压力时，造成闪蒸；当阀下游压力高于液体蒸汽压力时，造成汽蚀。控制阀造成的噪声和控制阀流路的设计、操作压力、被控介质特性等有关，因此，降低噪声，降低压力损失等对控制阀提出更高要求。
⑥控制阀的适应性强。它被安装在各种不同的生产过程，生产过程的低温、高温、高压、大流量、微小流量等操作条件需要控制阀具有各种不同的功能，控制阀应能够适应不同应用的要求。
⑦检测元件和变送器、控制器等发展快，投入的人力和物力多。相对来看，通常认为
控制阀结构简单，因此，对控制阀投入研究和开发的人力和物力相对不足。