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控制阀门的设计探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-03-05  来源:网络  浏览次数:209
  摘 要:控制阀门又叫做阀门,在运送流体的过程中起着非常重要的控制作用。其中具有代表性的便是安全阀门,控制阀门的存在,为流体运输过程中的工作人员的人身安全及设备的安全性提供了保障,笔者便就安全阀门的设计进行研究,就此来研究控制阀门的设计。
  关键词:控制阀门 安全阀
  前 言
  安全阀作为锅炉等受压设备中最为重要的安全设备而广泛应用于社会生活中,保障着设备和人身安全。不过在现实阀门设计过程中仍存在着许多问题,致使在安全阀门应用的过程中故障频出,难以保障安全性,本文就安全阀门的设计研究来探讨安全阀门的设计问题。
  1定位器
  气动操作的阀门依靠定位器来接受由过程控制器提供的一个输入信号并把它转换成阀门行程。这些仪表可提供三种配置:(1)气动式-一个气动信号(通常3-15psig)被供应给定位器。这个定位器把它转化成一个要求的阀门位置,并提供给阀门执行机构达到这个位置所需要的气源压力以把阀门移到正确的位置。(2)模拟式I/P-这种定位器具有与上面的定位器相同的功能,但是它使用电流(通常4-20毫安)而不是气源作为输入信号。(3)数字式-尽管这种定位器在功能与上面介绍的模拟式I/P定位器非常类似,但是不同点在于电气信号的转换是数字式的而非模拟式的。数字式产品又包括三种类型:①数字式不通信-一个电流信号(4-20毫安)供应给定位器。它驱动电子模块并控制输出。②HART-这与数字式不通信定位器是一样的,但是它能够在与用于模拟信号相同的导线上进行双向数字通信。③现场总线—这种定位器接受基于数字的信号并使用数字式电子线路配合机械部件来定位阀门。全数字控制信号取代模拟控制信号。另外,在相同的导线上进行双向数字通信也是可能的。这种现场通信技术向现场总线技术的转移通过改善控制结构、增加生产能力和减少接线而使最终用户受益。
  使用模拟式的内置I/P定位器或数字式控制器这一种仪表,代替气动定位器和转换器两种仪表的组合,会大大节约成本。把软件命令植入装置的记忆模块的能力代表着数字式与模拟式I/P定位器层次之间的真正区别。这种能力可以实现阀门的自动组态和设置。最重要的是它可以实现双向通信以进行过程、阀门和仪表的诊断。
  使用数字式阀门控制器会减少回路调试成本,包括安装和校验。数字式阀门控制器会自动使用诊断以维持回路性能水平,并通过减小过程偏差度来改善过程控制。除此之外,数字式阀门控制器还有有两个方面使得它们特别具有吸引力:(1)自动校验和组态。跟传统的零位和量程调校相比,可以取得明显的时间节约。(2)阀门诊断。通过集散式控制系统(DCS)、PC软件工具、或手操通讯器,用户能够当阀门在线时诊断阀门的健康状况。
  过去,现场人员在FlowScannerTM系统的帮助下,可以通过一系列的离线测试来诊断一个阀门的健康状况。FlowScanner系统由端口、计算机和行程、人力传感器组成。传感连接至阀门,可以进行离线状态的诊断测试。一个有经验维护人员能决定阀门是否继续使用或进行维修
  数字仪表能够延伸这种服务,具有额外的增强功能:因为传感器是仪表的一部分,测试可随时进行。现在能够通过HART或现场总线远程地诊断阀门的健康状况。在线诊断使得预见性维护成为可能。
  这些优点对于我们现场应用极其重要。这种远程能力可以实现阀门监视并向我们和阀门生产商报告设备的运行情况。如今我们以前所未有的水准诊断阀门的情况。预见性维修成为可能。当阀门工作时我们可以实时监控以了解它的性能。阀门性能随使用时间增长而下降,对阀门性能的监视使我们可以预测何时必须替换或维修阀门。
  2限位开关
  限位开关向集散式控制系统,或驱动信号灯、小型电磁阀、继电器或报警器提供离散型输入。凸轮操作型限位开关典型地与两至四个单独的由阀杆运动操作的开关一起使用。安装在执行机构旁边的组件包含这些开关。每一个开关可以单独地调整,可以提供信号给交流或直流系统。其它类型的安装在阀门上的限位开关也有这种作用。
  3电磁阀组
  执行机构的类型和需要的失效安全工作模式决定了电磁阀的正确选择。电磁阀可以用在双作用活塞或单作用薄膜执行机构上。
  4供气压力调节器
  供气压力调节器,通称为空气组件,减小供应给阀门定位器和其它控制设备的现场气源压力。常用的经过减压的气源压力有20、35和60psig。调压器可以集成式地安装在定位器上、或用螺纹接管套或用螺栓安装在执行机构上。
  5气动锁定系统
  气动锁定系统与控制阀一起使用,在失去供气压力时锁定执行机构当前的负载压力。这些装置可以与储气罐一起使用,在失去气源压力时把阀门移至全开或全闭位置。在供气压力恢复后,正常操作会自动地继续。在功能上类似的结构也可以提供给使用薄膜执行机构的控制阀。
  6电-气转换器
  转换器接受一个直流输入信号,并使用一个力矩马达、喷嘴挡板和气动放大器把这个电气信号转换成一个成比例的气动输出信号。喷嘴压力操纵放大器,并与力矩马达的反馈波纹管相連接以进行输入信号与喷嘴压力之间的比较。电-气转换器可以直接安装在阀门上,并且不需要另外的气量增大器或定位器就可以使阀门工作。
  7电-气阀门定位器
  电-气定位器用在电气控制回路里操作气动薄膜控制阀执行机构。该定位器接受一个4-20毫安的直流输入信号,并使用一个I/P转换器、喷嘴挡板和气动放大器把这个输入信号转换成一个气动输出信号。这个输出信号直接作用于执行机构膜片,产生一个与输入信号成比例的阀芯位置。阀芯位置通过机械装置反馈给阀芯位置与输入信号的力矩比较过程。分程操作能力可以在部分输入信号范围内提供执行机构的全行程动作。
  8结语
  随着阀门行业重组步伐的加快,未来行业将是阀门产品质量安全和产品品牌之间的竞争,产品向高技术、高参数、耐强腐蚀、高寿命方向发展,只有通过不断的技术创新,开发新产品,进行技术改造,才能逐步提高产品技术水平,满足国内装置配套,全面实现阀门的国产化。
  参考文献
  [1] 邱晔亲.浅谈阀门设计领域中的知识构成问题[J].科技创新导报,2010(22).
  [2] 金伟增.低温阀门设计的分析与结构设计[D].兰州工业大学,2012.
 
 
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