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          如何從控制閥中獲得最大收益

          發布時間2019-12-25人氣:150

          如何從控制閥中獲得最大收益

          為了選擇正確的閥門并有效地使用它們,有很多知識要知道。顧問Greg McMillan在國際自動化協會(ISA)網絡研討會上分享了他在50多年的行業經驗中積累的一些深厚知識。以下是他的一些見解。觀看(并研究)網絡研討會以了解更多信息。

          麥克米蘭(McMillan)首先提出了一些需要特別護理的建議。摩擦和反沖是造成許多問題的原因,但是供應商通常不提供有關它們的數據,或者如果有可用數據,則最終用戶常常會誤解。

          例如,通常根據填料松散的閥門在室溫下所需的力來指定執行機構。在實際應用中,填料可能會更緊,產生更高的摩擦力。更高的工作溫度也可能會增加對執行器的需求。結果,致動器通常尺寸過小。

          此外,麥克米倫說,閥門的測試數據看起來不錯,但如果測試僅顯示在40%或更大位置時的性能,則可能會漏掉更接近關閉位置時經常出現的問題。同樣,針對較大步驟執行的響應時間測試可能會掩蓋以1%或更少的較小步驟發生的問題。

          通常不會測量重要的機械特性,例如軸纏繞和間隙,因此供應商不會將其提供給最終用戶。

          閥門/執行器特性

          分辨率是控制閥閥桿位置的最小變化。這限制了控制系統將閥門精確定位在所需位置的能力。如果調節增量太大以至于流量在太高和太低之間交替變化,則較低分辨率的閥門/執行器會持續圍繞所需設置振蕩。盡管它是設計穩定控制系統的重要因素,但某些用戶并沒有完全理解分辨率的概念。

          摩擦是“粘滯”和“摩擦”的組合。在閥門中,尤其是在其關閉位置或接近其關閉位置時,執行機構會施加一個用于增加運動的控制信號,該力需要克服靜摩擦才能使閥門響應。

          氣門間隙是閥門和其他機械設備的特征,因為配合零件之間存在間隙。當方向發生反轉時,直到所有間隙都消除后才發生運動。

          麥克米蘭(McMillan)說:“每當我們改變方向時,由于反彈而需要經過一個死區?!?nbsp;他說,它通常在關閉位置附近最高,特別是對于旋轉閥。“除非您另外指定,否則供應商將不會在關閉頭寸附近給您帶來僵局和解決方案?!?/span>

          用于旋轉閥的活塞致動器將線性運動轉換為旋轉運動以致動閥。設計中固有的是許多具有間隙的機械連接(銷接頭,齒條和小齒輪或狹槽),與諸如隔膜執行器的連接較少的設計相比,其產生更大的反沖力。

          死區圖所有位置的反沖死區和打開時的靜滯

          死區有時會與磁滯現象混淆,磁滯現象是由相同信號導致的閥門位置不同的現象,具體取決于閥門是打開還是關閉。McMillan說,在控制閥中,這比死區要小得多。他說,在某些地方,磁滯是一個重要的考慮因素,但在閥門中卻不是,因為磁滯通常低于0.1%。

          為工作選擇最佳閥門和執行器

          與旋轉閥相比,滑桿(球形)閥通常具有最小的反沖和靜摩擦,并提供更大的節流范圍。但是,它們可能不適用于會增加摩擦力的粘性液體或處理泥漿。而且,它們的大尺寸可能很昂貴。

          膜片執行器具有許多優點。與活塞致動器的1%相比,它們通常具有較小的反沖并且通常具有0.1%的分辨率。為了獲得更大的推力,現在可以使用高壓膜片執行器,它們可以在高達90 psig(621 kpa)的壓力下工作;對于傳統的膜片執行器,最大氣壓為30 psig(207 kpa)。

          花鍵,短軸連接到旋轉閥提供了相當少的飽和和/或齒隙比其他選項更精確的響應。

          設計用于控制閥的分段V型缺口球閥具有比其他旋轉閥更低的扭矩要求(和摩擦力),并在低流量時改善了流量特性。使用花鍵軸連接可減少間隙。

          但是,任何一種V型缺口球閥都不一定是正確的選擇。麥克米蘭(McMillan)曾經回憶起曾建議將這種類型的閥門用于控制應用。后來,他收到某人的電子郵件,稱他的V型缺口球閥工作不正常。他的閥幾乎沒有流量,直到將其打開15%,然后流量突然上升。從那以后,麥克米倫說,他要特別注意,用戶必須了解所考慮的閥門的設計目的:節流或開/關(隔離)。

          McMillan提供了有關閥和執行器選擇的指南。

          • 對順序和安全儀表系統使用開/關和隔離閥,對回路使用帶有智能定位器的低靜摩擦和低反沖節流閥。許多回路需要兩種類型的閥。

          • 如果尺寸和工藝條件允許,請優先使用帶有隔膜執行器和超低摩擦(ULF)填料的滑動閥桿(球形)閥。

          • 確保閥降至少為最大系統降的25%

          • 確保執行器的尺寸適合最大扭矩和推力的150%。

          為了獲得有效控制系統設計所需的所有信息,麥克米蘭建議在控制閥規格上增加一些要求,包括

          • 最小流量位置的分辨率和死區小于0.2%至0.5%

          • 閥桿位置反饋(回讀錯誤)小于設備分辨率

          • 小步長(分辨率+ 0.1%)86%響應時間:1到5秒(86%響應時間是閥門達到其最終響應的86%的時間。)

          • 大步長(例如20%)86%響應時間:1到20秒

          • 最小流量閥位置大于5%

          請參閱完整的網絡研討會,以更詳細地討論閥門的其他方面及其使用,包括更改各種控制參數對流量響應的影響。


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