现场仪表的安装与维护.ppt
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1、LOGO现场仪表的安装与维护现场仪表的安装与维护现场仪表的安装与维护现场仪表的安装与维护气动调节阀及阀门定位器的安装、校验与维护气动调节阀及阀门定位器的安装、校验与维护子学习情境(任务七):气动调节阀及阀门定位器子学习情境(任务七):气动调节阀及阀门定位器的安装、校验与维护的安装、校验与维护知识目标:知识目标:1、了解气动调节阀的结构特点、使用方法、了解气动调节阀的结构特点、使用方法2、掌握调节机构的流量特性、掌握调节机构的流量特性3、气动调节阀的正反作用选择、气动调节阀的正反作用选择4、熟悉气动调节阀的选型步骤、熟悉气动调节阀的选型步骤5、掌握气动调节阀及阀门定位器的安装、校验与、掌握气动调
2、节阀及阀门定位器的安装、校验与维护维护一、调节阀的构成一、调节阀的构成 调节阀由执行机构和调节机构两个部分构成,调节阀由执行机构和调节机构两个部分构成,执行机构指产生推力或位移的装置,调节机构指执行机构指产生推力或位移的装置,调节机构指直接改变能量或物料输送量的装置。直接改变能量或物料输送量的装置。辅助装置:阀门定位器辅助装置:阀门定位器利用负反馈原理利用负反馈原理改善调节阀的性能改善调节阀的性能.手操机构手操机构用于人工直接操作调节阀用于人工直接操作调节阀 .作用:接受来自控制器的控制信号,通过其本作用:接受来自控制器的控制信号,通过其本身的开度的变化,达到调节流量的目的。身的开度的变化,达
3、到调节流量的目的。二、调节阀的分类及特点二、调节阀的分类及特点 v(1)按使用的能源形式分类:按使用的能源形式分类:v气动调节阀,采用气动执行机构。气动调节阀,采用气动执行机构。v电动调节阀,采用电动执行机构。电动调节阀,采用电动执行机构。v液动调节阀液动调节阀v(2)按使用的调节机构分类:按使用的调节机构分类:v1、直行程式调节机构、直行程式调节机构v直通双座调节阀、直通单座调节阀、笼式(套筒)直通双座调节阀、直通单座调节阀、笼式(套筒)调节阀、三通调节阀、角型调节阀、高压调节阀、调节阀、三通调节阀、角型调节阀、高压调节阀、隔膜调节阀、波纹管密封调节阀、超高压调节阀、隔膜调节阀、波纹管密封调
4、节阀、超高压调节阀、小流量调节阀、低噪音调节阀。小流量调节阀、低噪音调节阀。v2、角行程式调节机构、角行程式调节机构 v蝶阀、凸轮挠曲调节阀、蝶阀、凸轮挠曲调节阀、V型球阀、型球阀、O型球阀型球阀v 同一类型的气动调节阀和电动调节阀,分别采用同一类型的气动调节阀和电动调节阀,分别采用气动执行机构和电动执行机构。气动执行机构和电动执行机构。三、气动调节阀三、气动调节阀 气动调节阀的执行机构和调节机构是统一的气动调节阀的执行机构和调节机构是统一的整体,其执行机构有薄膜式和活塞式两类,或赛整体,其执行机构有薄膜式和活塞式两类,或赛式行程长,适用于要求有较大推力的场合,而薄式行程长,适用于要求有较大推
5、力的场合,而薄膜式行程较小,只能直接带动阀杆。化工厂一般膜式行程较小,只能直接带动阀杆。化工厂一般均采用薄膜式。均采用薄膜式。v(1)特点)特点v优点:结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维护方优点:结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维护方便、价格便宜和本质安全防爆。便、价格便宜和本质安全防爆。v缺点:响应时间大,信号不适于远传缺点:响应时间大,信号不适于远传v采用电采用电/气转换器或电气转换器或电/气阀门定位器,使传送信号为电气阀门定位器,使传送信号为电信号,现场操作为气动信号。信号,现场操作为气动信号。v(2)作用方式)作用方式 v正作用:正作用:v当输入信号增大时,调节阀的开度增大
6、,即流过调节阀的当输入信号增大时,调节阀的开度增大,即流过调节阀的流量增大。气动调节阀通常称为气开阀流量增大。气动调节阀通常称为气开阀v反作用:反作用:v当输入信号增大时,流过调节阀的流量减小。气动调节阀当输入信号增大时,流过调节阀的流量减小。气动调节阀通常称为气关阀通常称为气关阀(3)气动执行机构)气动执行机构 气动执行机构接受气动调节器或阀门定位器输出的气气动执行机构接受气动调节器或阀门定位器输出的气压信号,并将其转换成相应的输出力压信号,并将其转换成相应的输出力F和直线位移和直线位移l,以推,以推动调节机构动作。动调节机构动作。薄膜式与活塞式执行机构又可分为有弹簧和无弹簧两薄膜式与活塞式
7、执行机构又可分为有弹簧和无弹簧两种种 1)气动薄膜式执行机构)气动薄膜式执行机构 结构:结构:1-上膜盖;上膜盖;2-波纹膜片波纹膜片3-下膜盖;下膜盖;4-支架支架5-推杆;推杆;6-压缩弹簧压缩弹簧7-弹簧座;弹簧座;8-调节件调节件9-连接阀杆螺母连接阀杆螺母10-行程标尺行程标尺 (2)工作原理:当信号压力通入由上膜盖)工作原理:当信号压力通入由上膜盖1和膜片和膜片2组成的气室时,在膜片上产生一个向下组成的气室时,在膜片上产生一个向下的推力,使推杆的推力,使推杆5向下移动压缩弹簧向下移动压缩弹簧6,当弹簧的,当弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡反作用力与信号压力在膜片上产
8、生的推力相平衡时,推杆稳定在一个对应的位置,推杆的位移时,推杆稳定在一个对应的位置,推杆的位移l即即为执行机构的输出,也称行程。为执行机构的输出,也称行程。(4)调节机构)调节机构调节机构是调节阀的调节部分,在执行机构的调节机构是调节阀的调节部分,在执行机构的输出力和输出位移作用下,调节机构阀芯的运动,输出力和输出位移作用下,调节机构阀芯的运动,改变了阀芯与阀座之间的流通截面积,即改变了改变了阀芯与阀座之间的流通截面积,即改变了调节阀的阻力系数,使被控介质流体的流量发生调节阀的阻力系数,使被控介质流体的流量发生相应变化。相应变化。1、调节机构的结构和特点调节机构的结构和特点 主要构成:阀体、阀
9、座、阀心、和阀杆或转轴主要构成:阀体、阀座、阀心、和阀杆或转轴1执行机构执行机构 2阀杆阀杆3阀芯阀芯 4阀座阀座5阀体阀体 6转轴转轴 7阀板阀板 常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点 直通单座调节阀 直通双座调节阀特点:泄漏量小 特点:泄漏量大 允许压差小 允许压差大 角形调节阀 三通阀特点:流路简单 特点:有三个接管口 阻力小 蝶阀 套筒阀 偏心旋转阀 特点:成本低 泄漏较大 特点:稳定性好 特点 流路阻力小流通能力大 拆装维修方便 v(5)调节阀的流量特性调节阀的流量特性 v介质流过调节阀的相对流量与相对位移(即阀的介质流过调节阀的相对流量与相对位移(即阀的相对开度)之
10、间的关系相对开度)之间的关系 v调节阀前后压差的变化,会引起流量变化。流量调节阀前后压差的变化,会引起流量变化。流量特性分为理想流量特性和实际流量特性特性分为理想流量特性和实际流量特性 v1、理想流量特性、理想流量特性 (P 一定一定)即在阀的前后压差即在阀的前后压差固定的条件下,流量与阀杆位移之间的关系,它固定的条件下,流量与阀杆位移之间的关系,它完全取决于阀的结构参数。完全取决于阀的结构参数。v调节阀的固有特性,由阀芯的形状所决定。调节阀的固有特性,由阀芯的形状所决定。v理想流量特性主要有直线特性、等百分比(对数)理想流量特性主要有直线特性、等百分比(对数)特性、抛物线特性及快开特性等四种
11、特性、抛物线特性及快开特性等四种v 1)直线流量特性)直线流量特性v 调节阀的相对流量与相对位移成直线关系,即调节阀的相对流量与相对位移成直线关系,即单位位移变化所引起的流量变化是常数单位位移变化所引起的流量变化是常数 vR为调节阀所能控制的最大流量为调节阀所能控制的最大流量qmax与最小流与最小流量量qmin之比,称为可调比(可调范围),它反之比,称为可调比(可调范围),它反映了调节阀调节能力的大小。国产调节阀的可调映了调节阀调节能力的大小。国产调节阀的可调比一般取比一般取R=30v特点:特点:a.放大系数是常数,不论阀杆原来在什么放大系数是常数,不论阀杆原来在什么位置,只要阀杆作相同的变化
12、,流量的数值也作位置,只要阀杆作相同的变化,流量的数值也作相同的变化。线性调节阀在开度较小时流量相对相同的变化。线性调节阀在开度较小时流量相对变化值大,这是灵敏度高,调节作用强,容易产变化值大,这是灵敏度高,调节作用强,容易产生振荡,对控制不利,;在开度较大时流量相对生振荡,对控制不利,;在开度较大时流量相对变化值小,这是灵敏度小,调节缓慢,削弱调节变化值小,这是灵敏度小,调节缓慢,削弱调节作用。因此,不宜用于负荷变化大的场合。作用。因此,不宜用于负荷变化大的场合。v2)等百分比流量特性(对数流量特性)等百分比流量特性(对数流量特性)v 单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此单位相对位移变化
13、所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系点的相对流量成正比关系 v特点:放大系数随相对开度增加而增加,有利于特点:放大系数随相对开度增加而增加,有利于自动控制系统。在小开度时调节阀的放大系数小,自动控制系统。在小开度时调节阀的放大系数小,控制平稳缓和;在开度大时放大系数大,控制灵控制平稳缓和;在开度大时放大系数大,控制灵敏度有效。敏度有效。v3)抛物线流量特性抛物线流量特性 v 单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方值的平方根成正比关系点的相对流量值的平方值的平方根成正比关系 v4)快开流量特性快开流量特性 v 在开度较小
14、时就有较大的流量,随着开度的增在开度较小时就有较大的流量,随着开度的增大,流量很快就达到最大;此后再增加开度,流大,流量很快就达到最大;此后再增加开度,流量变化很小量变化很小 v有效位移一般为阀座直径的有效位移一般为阀座直径的1/4 v适用于迅速启闭的位式控制或程序控制系统适用于迅速启闭的位式控制或程序控制系统 v2、工作流量特性工作流量特性(P 变化变化)v(1)串联管道时串联管道时v 可调比减小可调比减小 v 流量特性发生畸变流量特性发生畸变v 直线特性直线特性快开特性快开特性v 等百分比特性等百分比特性直线特性直线特性 vS为压降比:控制阀全开时,阀两端压降占系统总为压降比:控制阀全开时
15、,阀两端压降占系统总压降得比值。压降得比值。v(2)并联管道时的工作流量特性并联管道时的工作流量特性v可调比将大大下降可调比将大大下降 v 通常一般通常一般X值不能低于值不能低于0.8,v即旁路流量只能为总流量的百分数之十几。即旁路流量只能为总流量的百分数之十几。v(6)调节阀的选择计算)调节阀的选择计算v调节阀的选用是否得当,将直接影响控制系统的调节阀的选用是否得当,将直接影响控制系统的控制质量、安全性和可靠性控制质量、安全性和可靠性 v调节阀的选择,主要是从以下四方面考虑:调节阀的选择,主要是从以下四方面考虑:v 1.执行器的结构形式及材质的选择执行器的结构形式及材质的选择v在选择调节阀的
16、结构形式应考虑两点:在选择调节阀的结构形式应考虑两点:v1)调节介质的工艺条件,如温度、压力、流量等;)调节介质的工艺条件,如温度、压力、流量等;v2)调节介质的特性,如粘度、腐蚀性、毒性,是)调节介质的特性,如粘度、腐蚀性、毒性,是否含悬浮颗粒,是液态还是气态等。否含悬浮颗粒,是液态还是气态等。v2.调节阀的流量特性;调节阀的流量特性;v 在生产中常用的理想流量特性是线性、对数和在生产中常用的理想流量特性是线性、对数和快开特性,而快开特性主要用于双位控制及程序快开特性,而快开特性主要用于双位控制及程序控制,因此调节阀流量特性的选择通常是指如何控制,因此调节阀流量特性的选择通常是指如何合理选择
17、线性和对数流量特性。正确的选择步骤合理选择线性和对数流量特性。正确的选择步骤是:是:v 1)根据过程特性,选择阀的工作特性;)根据过程特性,选择阀的工作特性;v 2)根据配管情况,从所需的工作特性出发,)根据配管情况,从所需的工作特性出发,推断理想流量特性。(制造厂所标明的阀门特性推断理想流量特性。(制造厂所标明的阀门特性是理想流量特性)。是理想流量特性)。v3.调节阀的气开、气关选择调节阀的气开、气关选择v调节阀有气开、气关两种类型。气开、气关的选调节阀有气开、气关两种类型。气开、气关的选择主要是从生产安全角度考虑,当调节阀上信号择主要是从生产安全角度考虑,当调节阀上信号压力中断时,应避免损
18、坏设备和伤害操作人员。压力中断时,应避免损坏设备和伤害操作人员。如阀门处于全开位置时,危害性较小,则应选用如阀门处于全开位置时,危害性较小,则应选用气关式调节阀,反之则选用气开式调节阀。气关式调节阀,反之则选用气开式调节阀。v将正作用和反作用执行机构与正体阀和反体阀结将正作用和反作用执行机构与正体阀和反体阀结合在一起,可组成气开和气关两类控制阀。合在一起,可组成气开和气关两类控制阀。v4、调节阀口径大小的选择、调节阀口径大小的选择v调节阀口径大小直接决定着控制介质流过它的能力。调节调节阀口径大小直接决定着控制介质流过它的能力。调节阀口径选得过大或过小,阀的性能较差,为了增加生产的阀口径选得过大
19、或过小,阀的性能较差,为了增加生产的需要,调节阀的口径的选择应留有一定的余量。需要,调节阀的口径的选择应留有一定的余量。v调节阀口径大小,通过计算调节阀流通能力的大小来决定。调节阀口径大小,通过计算调节阀流通能力的大小来决定。一般要根据调节阀所在的管线的最大流量以及调节阀两端一般要根据调节阀所在的管线的最大流量以及调节阀两端的压降来计算流通能力,且为了保证调节阀具有一定的可的压降来计算流通能力,且为了保证调节阀具有一定的可控范围,必须使调节阀两端的压降在整个管线的总压降中控范围,必须使调节阀两端的压降在整个管线的总压降中占有较大的比例。所占的比例大,调节阀的可控范围越宽。占有较大的比例。所占的
20、比例大,调节阀的可控范围越宽。所占比例小,可控范围窄,将会导致调节阀特性的畸变,所占比例小,可控范围窄,将会导致调节阀特性的畸变,使控制效果变差。使控制效果变差。v(7)阀门定位器)阀门定位器v1、阀门定位器的工作原理、阀门定位器的工作原理v 根据所使用的输人信号,阀门定位器分为气动根据所使用的输人信号,阀门定位器分为气动阀门定位器和电气阀门定位器两类,电气阀门定阀门定位器和电气阀门定位器两类,电气阀门定位器又分为普通和智能两类。电气阀门定位器除位器又分为普通和智能两类。电气阀门定位器除了有气动阀门定位器的功能外,还有电气转换功了有气动阀门定位器的功能外,还有电气转换功能,智能电气阀门定位器采
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