HSC型氣動籠式調(diào)節(jié)閥氣動執(zhí)行機構(gòu)

氣動執(zhí)行構(gòu)主要分為薄膜式和活塞式，另外還有長行程執(zhí)行機構(gòu)、滾動膜片執(zhí)行機構(gòu)等。

氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)是一種zui常用的機構(gòu)，它的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖２所示。它的結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，維修方便，價格低廉。

氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)分正作用和反作用兩種形式，國產(chǎn)型號為ZMA型（正作用）和ZMB型（反作用）。信號壓力一般是20～100kPa，氣源壓力的zui大值為500kPa。信號壓力增加時推桿向下動作的叫正作用執(zhí)行機構(gòu)；信號壓力增加時推桿向上動作的叫反作用執(zhí)行機構(gòu)。

正、反作用執(zhí)行機構(gòu)基本相同，均由上、下膜蓋、波紋薄膜、推桿、支架、壓縮彈簧、彈簧座、調(diào)節(jié)件、標(biāo)尺等組成。在正作用執(zhí)行機構(gòu)上加一個裝Ｏ形密封圈的填塊，只要更換個別零件，即可變?yōu)榉醋饔脠?zhí)行機構(gòu)。

這種執(zhí)行機構(gòu)的輸出特性是比例式的，即輸出位移與輸入的氣壓信號成比例關(guān)系。當(dāng)信號壓力通入薄膜氣室時，在薄膜上產(chǎn)生一個推力，使推桿移動并壓縮彈簧。當(dāng)彈簧的反作用力與信號壓力在薄膜上產(chǎn)生的推力相平衡時，推桿穩(wěn)定在一個新的位置。信號壓力越大，在薄膜上產(chǎn)生的推力就越大，則與它平衡的彈簧反力也越大，即推桿的位移量越大。推桿的位移就是執(zhí)行機構(gòu)的直線輸出位移，也稱為行程。

國產(chǎn)氣動薄膜彈簧執(zhí)行機構(gòu)的行程規(guī)格有10、16、25、40、60、100mm等。薄膜的有效面積有200、280、400、630、1000、1600cm2六種規(guī)格。有效面積越大，執(zhí)行機構(gòu)的位移和推力也越大，可根據(jù)實際需要進行選擇。

活塞式執(zhí)行機構(gòu)

沒有彈簧的氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)如圖３所示。它的活塞隨氣缸兩側(cè)的壓差而移動，在氣缸兩側(cè)輸入一個固定的信號和一個變動信號，或者在兩側(cè)都輸入變動信號。

氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)的氣缸允許操作壓力可達700kPa，因為沒有彈簧抵消推力，所以有很大的輸出推力，特別適用于高靜壓、高壓差的工藝條件。這是一種較為重要而常用的氣動執(zhí)行機構(gòu)。它的輸出特性有比例式及兩位式兩種。

比例式是指輸入信號壓力與推桿的行程成比例關(guān)系，這時它必須帶有閥門定位器。兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行機構(gòu)活塞兩側(cè)的操作壓力差來完成的?；钊筛邏簜?cè)推向低壓側(cè)，就使推桿由一個位置推移到另一個位置。所以，兩位式執(zhí)行機構(gòu)控制閥門的開關(guān)動作。這種執(zhí)行機構(gòu)的行程一般為25～100mm。

5、HSC型氣動籠式調(diào)節(jié)閥附件

定位器、手輪機構(gòu)、氣動閥位傳送器等。[氣源連接]定位器的氣源接口（SUP、OUT1及OUT2）為RC1/4（PT1/4）及1/4NPT，根據(jù)其規(guī)格選用合適的聯(lián)接件。 接管時應(yīng)防止泄漏及將密封膠帶進入定位器氣路中。在雙動作型場合，接口OUT1、OUT2均與執(zhí)行器連接，輸入信號增加，接口OUT1的壓力增加，接口OUT2的壓力下降（參照動作原理，雙動作型）。[電氣連接]輸入信號的正、負(fù)接線要正確，可靠（接線柱螺釘為M4）接線盒內(nèi)外均有接地線柱。接線完畢應(yīng)將接線盒擰緊。

6、HSC型氣動籠式調(diào)節(jié)閥性能

7、HSC型氣動籠式調(diào)節(jié)閥主要性能及測試:

  氣動調(diào)節(jié)閥的性能指標(biāo)有：基本誤差、回差、死區(qū)、始終點偏差、額定行程偏差、泄漏量、密封性、耐壓強度、外觀、額定流量系數(shù)、固有流量特性、耐振動性能、動作壽命，計13項、前9項為出廠檢驗項目。
   由于調(diào)節(jié)閥的運輸、工作彈簧范圍的調(diào)整等因素，安裝前往往需要對如下性能進行調(diào)整、檢驗：
  1）基本誤差
  將規(guī)定的輸入信號平穩(wěn)地按增大和減小方向輸入執(zhí)行機構(gòu)氣室（或定位器），測量各點所對應(yīng)的行程值，計算出實際“信號－行程”關(guān)系與理論關(guān)系之間的各點誤差。其zui大值即為基本誤差。試驗點應(yīng)至少包括信號范圍0、25％、50％、75％、100％這5個點。測量儀表基本誤差限應(yīng)小于被試閥基本誤差限的1/4。
   2）回差
   試驗程序與上面第1）點所述相同。在同一輸入信號上所測得的正反行程的zui大差值即為回差。
   3）始終點偏差
   方法同第1）點。信號的上限（始點）處的基本誤差即為始點偏差；信號的下限（終點）處的基本誤差為終點偏差。
  4）額定行程偏差
   將額定輸入信號加入氣動執(zhí)行機構(gòu)氣室（或定位器），使閥桿走*程，實際行程與額定行程之差與額定行程之比即為額定行程偏差。實際行程必須大于額定行程。
  5）泄漏量
   試驗介質(zhì)為10～50℃的清潔氣體（空氣和氮氣）或液體（水或煤油）；試驗壓力A程序為：當(dāng)閥的允許壓差大于350KPa時，試驗壓力均按350KPa做，小于350KPa時按允許壓差做；B試驗程序按閥的zui大工作壓差做。試驗信號壓力應(yīng)確保閥處于關(guān)閉狀態(tài)。在A試驗程序時，氣開閥執(zhí)行機構(gòu)信號壓力為零；氣閉閥執(zhí)行機構(gòu)信號壓力為輸入信號上限值加20KPa；兩位式閥執(zhí)行機構(gòu)信號壓力應(yīng)為設(shè)計規(guī)定值。在B試驗程序時，執(zhí)行機構(gòu)的信號壓力應(yīng)為設(shè)計規(guī)定值。試驗介質(zhì)應(yīng)按規(guī)定流向加入閥內(nèi)，閥出口可直接通大氣或連接出口通大氣的低壓頭損失的測量裝置，當(dāng)確認(rèn)閥和下游各連接管道*充滿介質(zhì)后方可測取泄漏。

8、HSC型氣動籠式調(diào)節(jié)閥Cv值和行程

A、高容量套筒

B、高精度特性套筒和普通流量特性套筒

調(diào)節(jié)閥選型計算：
       調(diào)節(jié)閥是自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器，智能調(diào)節(jié)閥在化工行業(yè)的廣泛應(yīng)用，是提高生產(chǎn)過程自動化程度的重要環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用效果直接表現(xiàn)在系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)上。作為過程控制的終端元件，除調(diào)節(jié)閥自身品質(zhì)、用戶的正確安裝、使用和維護外，正確地計算相關(guān)參數(shù)值和恰當(dāng)?shù)倪x型十分關(guān)鍵。
       調(diào)節(jié)閥按其所用能源可分為氣動、電動和液動。調(diào)節(jié)閥包括執(zhí)行機構(gòu)和閥兩部分。氣動執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種。筆者主要介紹CV3000氣動薄膜式調(diào)節(jié)閥的選型與相關(guān)參數(shù)的選擇和計算。調(diào)節(jié)閥的選型是一種很繁瑣的工作，它不僅在其自身的計算和選擇，更需要有多專業(yè)的協(xié)調(diào)和配合，還應(yīng)考慮安裝的規(guī)范等。下面臺臣閥門為大家詳細介紹一下調(diào)節(jié)閥選型原則。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。
調(diào)節(jié)閥選型原則：
【固有流量特性】化工行業(yè)過程控制中，要求調(diào)節(jié)閥有大的調(diào)節(jié)范圍，開度和閥的壓差變化也要相對較大，因此大部分調(diào)節(jié)閥均采用等百分比流量特性。
【調(diào)節(jié)閥材料選擇】閥體耐壓等級、使用溫度范圍、耐腐蝕性能和材料都不應(yīng)低于工藝連接管道材料的要求，一般選用鑄鋼和鑄不銹鋼材料閥體。如果介質(zhì)為水蒸氣、含水較多的濕氣體或易燃流體，則不宜采用鑄鋼閥體。到目前為止，zui耐腐蝕的材料為聚四氟乙烯，且襯聚四氟乙烯閥的成本相對特殊合金材料閥的價格優(yōu)勢明顯。因此，在耐腐蝕方面，應(yīng)*襯聚四氟乙烯的產(chǎn)品；但溫度大于180℃，PN大于1.6MPa時應(yīng)選用特殊合金材料，且應(yīng)包含接觸介質(zhì)的部分。
【型式、泄漏量、流向和填料材料】在化工生產(chǎn)過程控制中，工藝介質(zhì)的控制要求一般為泄漏量小、流量控制也小且并閥的前后壓差也要小，因此大部分采用單座閥；但在一些特殊工況或公用工程的控制中要求閥前后的壓差大且泄漏量要求不嚴(yán)時，則采用套筒閥；泄漏量高且溫度不高的采用軟閥座，反之采用金屬閥座；其他也會有些特殊的閥門，如切斷式O型球閥等，此處不再贅述。
重點討論化工行業(yè)中主要采用的單座閥。單座閥的流向一般采用流開型。單座閥填料一般采用V型聚四氟乙烯，高溫環(huán)境中采用柔性石墨。
【上閥蓋型式】結(jié)合工藝過程，介質(zhì)溫度低于－20℃的采用長頸型閥蓋，介質(zhì)溫度高于200℃的采用散熱型閥蓋，有毒有害且耐壓等級要求不高的采用波紋管密封型閥蓋，其他則采用普通型閥蓋。
CV3000調(diào)節(jié)閥分為常溫型、伸長型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和波紋管密封型，閥蓋型式的選擇與介質(zhì)溫度、特性相關(guān)，根據(jù)具體選型確定。
【口徑的確定原則】根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20507-2014，選擇閥尺寸的原則有：一是閥全開時，應(yīng)至少通過正常流量的1.25倍；二是閥的特性和經(jīng)濟性。一般情況下，希望在正常流量時閥的開度范圍：線性閥位70%，等百分比閥位80%。然后計算出流量系數(shù)C計值（C計值是基于正常流量Q和正常流量時閥上的壓差Δp計算所得），適當(dāng)放大后圓整為C選，zui后以C選與閥門的選型資料比較來確定閥的口徑。其中圓整放大系數(shù)m=C選/C計，線性閥的m值不小于1.63，等百分比閥的m值不小于1.97。
結(jié)合CV3000調(diào)節(jié)閥的選型材料，引入Cv值，Cv值是閥處于全開狀態(tài)，兩端壓差為0.07kgf/cm2的條件下，60℉（15.6℃）的清水每分鐘通過閥的美加侖數(shù)?，F(xiàn)給出化工行業(yè)常用的3種相態(tài)介質(zhì)的Cv值計算方法：
a.液相其中G為比重，水的比重為1；p1、p2為閥全開時進、出口壓力，kPa；Q為zui大流量，m3/h。
b.氣相Cv值的計算，當(dāng)Δp＜p1/p2時Cv=；當(dāng)Δp≥p1/p2時。其中Q為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下zui大流量，Nm3/h；T為流體溫度，℃；Δp=p1－p2。水蒸氣Cv值的計算，當(dāng)Δp＜p1/2時當(dāng)Δp≥p1/2時Cv=WK/（0.1205p1）。其中W為zui大流量，kg/h；K=1+（0.0013×過熱溫度）。過熱溫度是進口側(cè)壓力（p1）下飽和溫度（Ts）和介質(zhì)入口溫度（T1）之差；飽和蒸汽場合的過熱溫度為0。由于化工行業(yè)采用的水蒸氣基本為飽和蒸汽，則以K=1作為計算依據(jù)。
根據(jù)以上不同相態(tài)介質(zhì)Cv值的計算式可以計算出Cv值，再根據(jù)Cv進行相應(yīng)的對比選擇，選出更適合的額定Cv值。雖然Cv值的計算結(jié)果是*的，但調(diào)節(jié)閥的類別選擇卻不是*的，因此在選擇過程中需要有一定的現(xiàn)場經(jīng)驗，并結(jié)合實際情況進行相應(yīng)的抉擇。
調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)作用形式：
      執(zhí)行機構(gòu)的選擇重點要考慮閥全關(guān)的輸出推力滿足一定要求，控制閥關(guān)閉時應(yīng)有足夠的閥座密封壓力。結(jié)合CV3000調(diào)節(jié)閥選型，主要可以考慮閥座的允許壓差，即控制閥關(guān)閉時的密封壓力，但由于閥進出口壓力條件不準(zhǔn)確，因此可以閥前zui大壓力的一定安全倍數(shù)下（一般1.5倍）的允許壓差來選擇執(zhí)行機構(gòu)。
      氣開和氣關(guān)主要是從工藝安全的角度進行考慮的，在CV3000調(diào)節(jié)閥選型中，執(zhí)行機構(gòu)的選擇已經(jīng)考慮了氣開和氣關(guān)。執(zhí)行機構(gòu)的選擇還涉及彈簧范圍的選擇，確定工作彈簧范圍涉及計算輸出力去克服不平衡力。若有困難，應(yīng)將條件（主要是閥關(guān)時的壓差）告訴制造廠，協(xié)助計算并調(diào)好彈簧和工作范圍后再出廠。
調(diào)節(jié)閥附件選擇：
      調(diào)節(jié)閥的附件有很多，常用的有保位閥、減壓閥、電氣閥門定位器及手輪等。減壓閥主要用于穩(wěn)定接入調(diào)節(jié)閥的氣源壓力，保證閥門的正常運行；電氣閥門定位器能使調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)進行相應(yīng)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，且重要場合需要定位器自帶閥位反饋；保位閥的應(yīng)用也主要是滿足工藝要求，保證閥門事故狀態(tài)處于原開度，維持工藝控制穩(wěn)定；手輪的選擇主要用于大口徑、貴金屬閥門及需要限制開度等的場合，但工藝安全聯(lián)鎖和危險區(qū)域不應(yīng)設(shè)置。且氣源接口規(guī)格也應(yīng)進行核實，為氣源管的選擇提供有效幫助。
調(diào)節(jié)閥選型實例：
      在化工公用工程中，水蒸氣的運用頗為廣泛?，F(xiàn)以水蒸氣介質(zhì)為例進行調(diào)節(jié)閥的選型說明。一個罐體設(shè)備夾套加熱控制閥的條件：介質(zhì)為飽和水蒸氣，操作溫度150℃，操作密度2.547kg/m3，動力粘度0.014mPa·s，泄漏等級10-3；信號中斷時閥位有FC（初始為關(guān)閉），zui大、正常狀態(tài)；zui小流量為60、35、0kg/h，閥前全關(guān)/正常/全開壓力（表壓）為0.5/0.4/0.3MPa，閥后全關(guān)/正常/全開壓力（表壓）為0.4/0.3/0.2MPa，管道材料20#碳鋼，管道規(guī)格Φ32mm×3mm（DN25mm）。
結(jié)合以上選型原則和CV3000的選型資料，進行相應(yīng)的Cv值計算和其他項的選擇。
       根據(jù)以上選型原則，需采用流量特性為等百分比、流向為流開型、閥體WCB（鑄鋼），閥內(nèi)件不銹鋼，閥上蓋型式常溫型，填料材料V型聚四氟乙烯的調(diào)節(jié)閥，由于泄漏量要求不高且溫度偏高則選擇金屬閥座（泄漏量可達10-4），再根據(jù)閥工作壓力選擇閥的公稱壓力為PN16，然后通過Cv值確定調(diào)節(jié)閥閥型式、口徑，執(zhí)行機構(gòu)和氣開關(guān)的選擇。
Cv值的計算。因p1=0.5×100+98.067=598.067kPa，p2=0.4×100+98.067=498.067kPa，Δp=p1－p2=100kPa，p1/2=598.067/2=299.0335kPa，則Δp＜p1/2；因為是飽和蒸汽，其過熱溫度為0，則K=1。
當(dāng)Δp＜p1/2時，p1+p2=1096.134kPa，Cv=，通過圓整放大系數(shù)m=C選/C計，從而按選型資料進行圓整確定額定Cv值。
由于選用的是等百分比，則m應(yīng)不小于1.97，則圓整后的選型Cv=1.411×1.97≈2.78。其中W為zui大流量，kg/h，有65kg/h≥35×1.25=43.75kg/h，則選擇zui大流量65kg/h；R為可調(diào)比（一般可選擇50∶1）；98.067kPa為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力值。
與臺臣公司生產(chǎn)的氣動調(diào)節(jié)閥的選型樣本資料對比，確定額定Cv=4.0。再根據(jù)經(jīng)濟性考慮，應(yīng)選擇公稱通徑DN×閥座直徑dn=25×14。
調(diào)節(jié)閥參數(shù)的選擇：
      由于工藝要求信號中斷時閥位為關(guān)，則應(yīng)選擇氣開閥，再結(jié)合廠家的標(biāo)準(zhǔn)配置，選擇為小口徑單座閥HLS，執(zhí)行機構(gòu)HA2R，供氣壓力140kPa，彈簧壓力20～100kPa，對應(yīng)的允許壓差2MPa，已滿足閥前zui大壓力的一定倍數(shù)（此倍數(shù)可按現(xiàn)場經(jīng)驗進行確定，一般按大于1.5倍選擇）。附件根據(jù)實際要求進行相應(yīng)的選擇，可選性價比高的電氣閥門定位器及減壓閥等。綜上所述，zui后確定的調(diào)節(jié)閥：小口徑單座閥HLS-16K，Cv值為4.0，公稱通徑×閥座直徑=25×14，執(zhí)行機構(gòu)為HA2R，供氣壓力140kPa，等百分比流量特性，泄漏量10-4，V型聚四氟乙烯，常溫型上閥蓋型式，金屬閥座，閥體/座/芯材料為WCB/不銹鋼/不銹鋼。附件根據(jù)工藝要求進行合理的選擇，且氣源接口也應(yīng)進行核實確定。

9、HSC型氣動籠式調(diào)節(jié)閥允許壓差

A、氣-關(guān)式閥100KPa