气动调节阀气开气关选择
气动调节阀执行器知识问答
气动调节阀执行器知识问答8-1 执行器在自动控制系统中起什么作用？答：在过程控制系统中，执行器接受调节器的指令信号，经执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移，去操纵调节机构，改变被控对象进、出的能量或物料，以实现过程的自动控制。
在任何自动控制系统中，执行器是必不可少的组成部分。
如果把传感器比拟成控制系统的感觉器官，调节器就是控制系统的大脑，而执行器则可以比拟为干具体工作的手。
8-2 执行器由哪些部分构成?各起什么作用？答：执行器由执行机构和调节阀（调节机构）两个部分组成，图8-1为气动执行器的外形图。
执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动调节阀动作。
调节阀是执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节阀产生一定的位移或转角，直接调节流体的流量。
各类执行器的调节机构的种类和构造大致相同，主要是执行机构不同。
因此在执行器介绍时分为执行机构和调节阀两部分。
应说明的是在电动执行器中执行机构和调节阀基本是可分的两个部分，在气动执行器中两者不可分的，是统一的整体。
8-3 执行机构的分类如何？答：执行器按其所使用的能源形式可分为气动、电动和液动三大类。
（1）电动执行器电动执行器是以电能为动力的，它的特点是获取能源方便，动作快，信号传递速度快，且可远距离传输信号，便于和数字装置配合使用等。
所以电动执行器处于发展和上升时期，是一种有发展前途的装置。
其缺点是结构复杂，价格贵和推动力小，同时，一般来说电动执行器不适合防火防爆的场合。
但如果采用防爆结构，也可以达到防火防爆的要求。
（2）气动执行器气动执行器是以压缩空气为动力的，具有结构简单、动作可靠稳定、输出力大、维护方便和防火防爆等优点。
所以广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门，特别适用于具有爆炸危险的石油、化工生产过程。
其缺点是滞后大，不适宜远传（150m以内），不能与数字装置连接。
目前，国内外所选用的执行器中，液动的很少。
8-4 常用调节阀有哪几种？它们各有什么优缺点？答：调节阀的品种很多，但根据阀芯的动作形式，调节阀可分为直行程式和角行程式两大类。
气动调节阀选型及计算
气动调节阀选型及计算一、气动调节阀选型要考虑的因素1.工作条件：包括工作压力、温度、流量范围等。
根据工作条件选择耐压和耐温能力的阀门。
2.流体性质：包括流体介质、粘度、颗粒物含量等。
选择合适的材质和结构，以满足流体的要求。
3.阀门类型：包括截止阀、调节阀、蝶阀、球阀等。
根据需要选择适合的阀门类型。
4.尺寸：包括阀门的通径、连接方式等。
根据管道系统的尺寸，选择合适的阀门尺寸。
5.控制方式：包括手控、气动控制、电动控制等。
根据控制方式选择合适的气动调节阀。
二、气动调节阀计算方法1.流量计算：根据管道系统的需求，计算流体的流量。
流量的单位一般为标准立方米/小时（Nm3/h）或标准立方米/秒（Nm3/s）。
2.压力损失计算：根据流量和流体性质，计算气动调节阀的压力损失。
根据流量和压力损失曲线，选择合适的阀门型号。
3.动态特性计算：根据管道系统的要求，计算气动调节阀的开启时间、关闭时间、超调量等动态特性。
通过调节阀的参数和控制系统的调节，使阀门的动态特性满足要求。
4.使用寿命计算：根据气动调节阀的材料、结构和工作条件，计算阀门的使用寿命。
一般根据阀门的设计寿命和工作条件的要求，选择合适的气动调节阀。
总结：气动调节阀选型及计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
通过对工作条件、流体性质、阀门类型和尺寸等因素的综合分析，可以选择合适的气动调节阀。
在计算过程中，需要考虑流量、压力损失、动态特性和使用寿命等因素。
根据计算结果，选择合适的阀门型号和参数，以满足管道系统的要求。
设备基础知识题库
设备根底知识初级001换热器的根本结构、型号规格1、换热器中用来分配流体沿管内流动和配置管程数的部件为________，用来防止流体短路使流体按规定路线流动的结构叫________。
答文：管箱；折流板2、管程进出口接管一般的接在管壳式换热器的______上。
A、管箱B、浮头C、壳体D、外头盖答文：A3、换热器热流介质一般的走______。
A、壳程B、管程C、管壳程均走，视情况而定D、以上表达均不对答文：C4、使用换热器的目的是加热介质、回收热量、冷却产品。
〔〕答文：√5、某换热器型号为FB500-55-25-4，其中FB指_________，500指__________________。
答文：浮头式；壳体公称直径6、某换热器型号为FB600-85-25-4，其中85指____________，4指_________。
答文：换热面积；管程数7、换热器类型中一般没有水蒸汽或水参与的是______。
A．加热器B．冷却器C．再沸器D．热交换器答文：D8、采用多管程的换热器可以增加传热面积。
〔〕答文：√002冷换设备的工作原理1、冷换设备的任务是把____________的热量传递给_____________。
答文：高温介质；低温介质2、冷却器一般采用的冷却剂有________和________。
答文：水；空气3、换热器是由两种______不同的介质进行热量的交换。
A、密度B、组成C、温度D、沸点答文：C4、由于两种介质的温度不同，一种需要降温，另一种需要升温，时采用______较为适宜。
A、换热器B、冷凝器C、加热器D、冷却器答文：A5、假设有一种液体被加热而蒸发成为气体，那么此时采用的换热设备为重沸器或蒸发器。
〔〕答文：√6、冷凝器是有一种介质从气态被冷凝成液态，同时伴随大幅度的温度变化。
〔〕答文：×7、冷换设备按用途分为几类？〔2〕冷凝器〔1分〕；〔3〕蒸发器〔1分〕；〔4〕加热器〔1分〕；〔5〕冷却器〔1分〕。
设备基础知识题库
设备基础知识初级001换热器的基本结构、型号规格1、换热器中用来分配流体沿管内流动和配置管程数的部件为_________ ，用来防止流体短路使流体按规定路线流动的结构叫答文：管箱；折流板2、管程进出口接管一般的接在管壳式换热器的_______ 上。
A、管箱B、浮头C、壳体D、外头盖答文：A 3、换热器热流介质一般的走。
4、壳程8、管程C、管壳程均走，视情况而定D、以上叙述均不对答文：C4、使用换热器的目的是加热介质、回收热量、冷却产品。
（）答文：J5、某换热器型号为FB500-55-25-4,其中FB指, 500指。
答文：浮头式；壳体公称直径6、某换热器型号为FB600-85-25-4,其中85指, 4指。
答文：换热面积；管程数7、换热器类型中一般没有水蒸汽或水参与的是_______ 。
A.加热器B.冷却器C再沸器 D.热交换器答文：D8、采用多管程的换热器可以增加传热面积。
（）答文：J002冷换设备的工作原理1、冷换设备的任务是把___________ 的热量传递给______________ 。
答文：高温介质；低温介质2、冷却器一般采用的冷却剂有_________ 和 _______ 。
答文：水；空气3、换热器是由两种______ 不同的介质进行热量的交换。
A、密度B、组成C、温度D、沸点答文：C 4、由于两种介质的温度不同，一种需要降温，另一种需要升温，时采用_较为合适。
A、换热器B、冷凝器C、加热器D、冷却器答文：A 5、若有一种液体被加热而蒸发成为气体，则此时采用的换热设备为重沸器或蒸发器。
（）答文：J6、冷凝器是有一种介质从气态被冷凝成液态，同时伴随大幅度的温度变化。
（）答文：X7、冷换设备按用途分为几类答文：答：（1）换热器（1分）；（2）冷凝器（1分）；（3）蒸发器（1分）；（4）加热器（1分）；（5）冷却器（1分）。
003浮头式换热器的知识1、浮头式换热器是借助管程和________ 程内分别流经的介质,实现_________ 过程的设备。
气动调节阀动作分气开型和气关型
气动调节阀动作分气开型和气关型气动调节阀动作分气开型和气关型两种。
气开型（Air toOpen）是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上限时，阀门处于全开状态。
反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭。
故有时气开型阀门又称故障关闭型（Fail toClose FC）。
气关型（Air to Close）动作方向正好与气开型相反。
当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小或没有时，阀门向开启方向或全开为止。
故有时又称为故障开启型（Fail to Open FO）。
气动调节阀的气开或气关，通常是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现。
气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑。
当气源切断时，调节阀是处于关闭位置安全还是开启位置安全？举例来说，一个加热炉的燃烧控制，调节阀安装在燃料气管道上，根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。
这时，宜选用气开阀更安全些，因为一旦气源停止供给，阀门处于关闭比阀门处于全开更合适。
如果气源中断，燃料阀全开，会使加热过量发生危险。
又如一个用冷却水冷却的的换热设备，热物料在换热器内与冷却水进行热交换被冷却，调节阀安装在冷却水管上，用换热后的物料温度来控制冷却水量，在气源中断时，调节阀应处于开启位置更安全些，宜选用气关式（即FO）调节阀。
气开式改变为气关式或气关式改变为气开式，如调节阀安装有智能式阀门定位器，在现场可以很容易进行互相切换。
但也有一些场合，故障时不希望阀门处于全开或全关位置，操作不允许，而是希望故障时保持在断气前的原有位置处。
这时，可采取一些其它措施，如采用保位阀或设置事故专用空气储缸等设施来确保。
阀门定位器是调节阀的主要附件，与气动调节阀大大配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。
过程控制试题及答案
过程控制试题及答案三：简答题32分1•什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用？怎样控制？答：PID是比例-积分-微分的简称。
其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC作用是加快调节，减小稳态误差。
（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd,作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。
2•正反方向判断气开气关,如何选择？P84答：所谓起开式，是指当气体的压力信号增大时，阀门开大；气关式则相反，压力增大时，阀门关小。
气动调节阀气开气关形式的选择，主要从工艺生产的安全来考虑的。
详见例题3-5气开气关调节阀的选择主要是从生产安全角度和工艺要求考虑的，当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员。
如阀门处于开的位置时危害性小，则应选气关式反之选用气开式。
3.控制器正反方向判断P133答：所谓作用方向，就是指输入作用后，输出的变化方向。
当输入增加时，输出也增加，则成该环节为“正环节”，反之，当输入增加时，输出减少，则称“反作用”。
具体步骤（1），判断被控对象的正/反作用那个方向，主要由工艺机理确定。
（2）确定执行器的正/反作用方向由安全工艺条件决定。
（3）确定广义对象的正/反作用方向（4）确定执行器的正/反作用方向4.串级系统方框图P176及特点是什么？答：特点（1）减小了被控对象的等效时间常数；（2）提高了系统工作频率；（3）对负载变化有一定的自适应能力。
5.前馈反馈的区别有哪些？答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。
（2）控制作用发生时间方面：反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不及时”的控制；扰动发生后，前馈控制器及时动作。
（3）控制结构方面：反馈为闭环控制，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析；前馈属于开环控制，各环节稳定，系统必然稳定。
课后习题
7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。
对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。
故设计如图7-43所示的控制系统。
要求：（1）画出控制系统框图；（2）为保证设备安全，炉温不能过高。
确定调节阀的气开、气关形式。
（3）确定两个调节器的正反作用。
解答：（1）控制系统框图如图所示。
（2）气开式。
（3）副调节器：反作用；主调节器：反作用。
7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。
如果蒸气用量经常发生变化，为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统，画出控制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简单说明。
解答：1）控制系统工艺流程图如图所示。
控制系统框图如图所示。
2）新增回路功能说明：7-22 画出图7-45所示比值控制系统框图。
该系统的总流量是否恒定？如果总流量不恒定，要作什么改动才能实现总流量恒定？解答：1）系统框图如图所示：图7-21a ）。
2）是单闭环比值控制系统，总流量不能恒定。
3）采用双闭环比值控制系统，如图所示：图7-22。
7-28 在某化学反应器内进行气相反应，调节阀A 、B 分别用来控制进料流量和反应生成物的初料流量。
为了控制反应器内压力，设计图7-46所示的分程控制系统。
试画出其框图，并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用方式。
解答：1）框图如图所示：2）调节阀：A ：气开；B ：气关。
3）调节器：反作用。
6-22 如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。
工艺要求热物料温度的C T ︒±≤∆1，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。
试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节器的调节规律。
解答：1）被控参数选择：热交换器出口温度。
2）控制参数选择：载热介质流量。
3）检测仪表选择：温度传感器与温度变送器。
4）调节阀选择：○1流量特性选择：对数流量特性。
气动调节阀气开气关选择
一、气动调节阀气开、气关的选择1气动调节阀气开、气关的选择原则主要是根据具体工艺情况来考虑即要分析使用气开或气关时对工艺的影响气开或气关为气源出现事故状况时控制阀的情况并且主要考虑的问题是安全问题。
2在生产过程中调节阀气开、气关形式的选择主要是从工艺生产的安全来考虑。
例蒸气加热器选用气开阀锅炉进水的调节阀则选用气关式。
3应该指出气动调节阀的气开、气关的选择不是一个单纯的自控专业的设计选型问题这是个涉及到两个专业即工艺、自控俩专业之间协调的问题更确切的说应该是工艺专业确定的有经验的工艺设计人员在确定气关、气开的时候几乎可以做到张口就有用简单、形象、通俗的一句话来形容气开气关就是“气来了开无气源则关就是气开阀气来了关无气源则开就是气关阀。
”无气源可以理解为事故状态、或者停车检修状态一般意义上气开、气关的选择更多的是从工艺操作“安全”的角度出发去选择的这个“安全”非常重要要从工艺、设备、操作上通盘考虑当然也有特殊的情况。
举两个例子1、比如蒸汽加热器比如精镏塔塔釜再沸器其加热介质为水蒸汽一般的原则一旦出现操作不正常如塔压、塔釜温度过高等极其不利的情况出现在事故状态或者不正常操作的状态下这个调节阀应该处于关闭状态比如仪表气源突然没了压缩机事故、仪表空气缓冲罐压力失常等处于关闭状态有利于切断高温水蒸汽继续进入加热器也就是切断了热源从而保证设备的安全“无气源则关”很显然这个调节阀应该选气开阀气来了才能开嘛。
拓展一下思维塔顶的冷凝器的冷却水上水调节阀应该是气开、气关呢为了保证冷凝器不处于高温下或者说在调节阀出现失去气源的情况下为了塔顶压力、温度正常这个时候是不允许冷却水出现停水状况的那么这个调节阀在事故状态下就应该是处于开启状态恰恰和加热器的调节阀相反道理都一样就是为了维持这个精镏塔的正常、稳定操作事故状态下不会有恶劣的影响为了安全这个阀“无气源则开”很显然这个调节阀应该选气关阀气来了才能关嘛特殊的情况加热器的蒸汽调节阀也有可能选气关比如塔釜的物料在低温下极易结晶一旦停止了蒸汽的加入物料就会随着温度的下降结晶事故状态下为了不让其堵塞管道和设备给人们争取到处理事故的时间此时要维持蒸汽的通入保证设备管道不至于堵塞此时就要选气关阀。
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气动调节阀气开、气关方式的选择
上海沪贡阀门制造有限公司
气动调节阀气开、气关方式的选择主要是从生产安全角度出发来考虑的。
当调节阀上信号或气源中断时，应避免损坏设备和伤害人员。
如事故情况下，调节阀处于关闭位置危害小，则应选用气开式调节阀；反之，应选用气关式调节阀。
举例来说，如加热炉的燃料气或燃料油调节阀，应选用气开式，以保证事故时能切断燃料，以免烧坏炉子。
对于塔、储罐等设备，它们的压力控制若是通过排出物料来操纵，则调节阀应选用气关式；若是通过进入物料来进行操纵，则调节阀应选用气开式，以防事故时设备超压损坏。
对供气安全系数特别高的大型石油化工厂，因为它们除有足够容量的储气罐以外，还设有备用压缩机、外接气源等，而且工厂的供电等级也很高，所以供气系统的不安全度极小。
在这种情况下，一般用途的调节阀可以根据操作习惯与方便、统一的原则来选择调节阀的气开、气关方式。
对于少数极重要的调节阀，则不仅需要合理选择气开、气关方式，还需要考虑设置保位阀、事故用储气罐等专有的附属装置，以确保其在任何清况下的安全、可靠，并有利于事故后恢复生产。
气动调节阀的气开、气关方式，可以通过气动执行机构的正、反作用与阀芯正、反装的组合来实现。
确定调节阀的一些参数
一．调节阀
⑴确定计算流量：根据生产能力，设备负荷及介质状况，确定Qmax和Qmin.
⑵确定计算压差：根据系数特点选定S值，然后确定计算压差。
⑶计算流量系数：选择合适的计算公式或图表，求取最大和最小流量时的Cmax和Cmin。
⑷C值的选取：根据Cmax，在所选产品型式的标准系列中，选取大于Cmax并最接近的那
一级C值。
⑸调节阀开度验算：要求最大流量时，阀开度不大于90%，最小流量时开度不小于10%，（根据《自动化选型规定》HG/T20507－92）.
对于直线特性阀，最大开度≦80%，最小开度应≧10%；
等百分比特性阀，最大开度≦90%，最小开度应≧30%.
⑹实际可调比的验算：一般要求，实际可调比不小于10.（一般选取30左右自认为）
⑺口径的确定：验证合适后，根据C值决定。
二 S值的定义
S值是调节阀全开时，阀上的压差△P v与系统中压力损失总和（在最大流量时）之比，
简称阀阻比（压降比）。
对于液体：常选S＝0.3~0.5，对于高压系统，考虑到节约动力消耗允许S值到0.15，若 S<0.15,只能选用新型低S值调节阀。
对于气体：阻力损失小，S值都大于0.5，但在低压以及真空系统中，由于允许压损较小，仍在0.3~0.5之间为宜。
三．气开/气关的选择
㈠①设备安全②减少原料和动力消耗③考虑介质特性
举例如下：
⑴加热炉的进料系统：气关式
⑵油水分离器的排水线：气开式
⑶蒸馏塔的流出线：气开式
⑷压缩机入口调节阀：气关式
⑸压缩机旁路调节阀：气关式
⑹压缩机出口压力调节系统：调节阀装于防空管线上时：气关式
⑺汽包蒸汽出口调节阀：气开式
⑻汽包给水阀：气关或附加保位阀。
⑼储罐压力调节系统的调节阀：气关
⑽储罐液位调节系统，当调节阀装在出口管线上应（气关）
当调节阀装在入口管线上应（气开）
㈡蒸馏塔调节系统中的调节阀：气开气关的选择：
① 进料流量调节：气开
② 回流量调节阀：气关（大型装置可选用气开）
③ 重沸器加热流体调节阀应选气关式（大型装置选用气开）
④ 塔顶压力调节系统的调节阀应选气关式
⑤ 塔釜的排料调节阀应选气开式。
㈢反应器调节系统的调节阀，其气开气关的选择：
⒈聚合物排料的压力调节阀应选气关式
⒉聚合为放热反应时，换热器载体调节应选用气关式。
聚合为吸热反应时，换热器载体调节应选用气开式。
当聚合温度下降会产生凝聚时，应安装保位阀。
⒊反应器进料的流量调节阀应选气开式。
⒋溶剂流量调节阀调节阀应选气开式。
5.催化剂添加剂加料调节阀应选气开式。
㈣换热器条件调节系统中的调节阀，其气开和气关如何选择：
1被加热的流体出口温度过高会引起分解，自聚或结焦时，加热流体调节阀应选用气开式。
2被加热的流体出口温度过低会引起结晶，凝固等现象时，加热流体调节阀应选用气关式。
3 冷却流体为水时，调节阀应选气关式。
㈤气动调节阀胡气关和气开形式通过改变调节阀的正反装或者改变执行机构的正反作用来实现。
㈥选阀材质：
① 考虑介质的腐蚀性
② 根据气蚀冲刷是否严重
③ 介质温度选择
④ 工作压力选材
㈦C Kv Cv 的定义
① C有两个含义：1 IEC标准中各种运算的单位的流量系数的通用符号；
2 我国长期使用的流量系数符号：采用工程单位制其定义为：温度为5~40℃的水，在1kgf/cm2 压降下，
每小时流过调节阀的立方米数。
② Kv:采用国际单位制（SI制）的流量系数：定义为温度为5~40℃的水，在105Pa压降下，每小时流过调节阀的立方米数。
③ Cv:采用英制单位的流量系数，定义为40~60℉（4.4~15.6℃）的水，在1lb/in2(7KPa)
压降下，每分钟流过调节阀的美
加仑数。
换算关系：Kv=0.865Cv CV=1.156Kv Kv=1.01C Cv=1.167C
④ MKS仅仅是因为采用工程制压力单位：1kgf/ cm2=0.980665×105Pa
SI制：国际单位：压力单位：1kgf/ cm2=105Pa ｝二者差值不足2%，开方后仅约1%，差值引起的
计算误差在工程上是允许的。
依照GB4213－84中，单位换算 1kgf/ cm2=100KPa=0.1MPa.长期形成C系列，并未按照：Kv＝1.01C来计算：所以Cv 与Kv的换算关系：Cv=1.167Kv, C=1.156Kv.
㈧国外生产的气动薄膜调节阀铭牌上标有两个压力范围：即隔膜压力范围，和工作台压力范围（或实验台压力范围）指的是什么？
隔膜压力范围是指装在工艺管线上并有流体介质通过的气动调节阀，作全行程动作所需要的压力范围，它是根据气动调节阀工作时所受最大不平衡力决定的。
工作台压力范围：是指阀体内没有压力时，使阀作全行程动作所需要的压力范围，实际上是薄膜执行机构的弹簧范围。
当不平衡力很小时，这两个压力范围是相等的。
当不平衡力很小时，这两个压力范围是不相等的，其差值表示执行机构的最大输出力。
如美国Fisher公司的执行机构，有各种弹簧范围的弹簧，能获得各种不同的输出力，以适应各种调节阀不平衡力的需要。