阀位控制系统的设计
控制阀设计选型与应用
控制 阀常见 的故障及 消除 ， 还介绍 了阀门定位器 、 阀门传送器 、 空气过滤减压器等控制阀附件的相关 知识 。 在编写过程 中注重标 准的应用 ，贯彻 Ｇ Ｂ ， ｒ ｒ １ ７ ２ １ ３ ． １ 一 Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ７ ２ １ ３ ． １ ６ 、Ｇ Ｂ ， ｒ ｒ ４ ２ １ ３ －２ ０ ０ ８ 、Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ５ ３ ４ 一 Ｉ ＭＥ Ｃ ６ ０ ５ ３ ４ — ８ 、Ｂ Ｓ Ｅ Ｎ ６ ０ ５ ３ ４ 一 ｌ ～ Ｂ Ｓ Ｅ Ｎ ６ ０ ５ ３ ４ — ８ 、Ａ Ｓ Ｍ Ｅ Ｂ １ ６ ． ３ ４ 、Ａ Ｐ Ｉ ６ Ｄ 、Ａ Ｐ Ｉ ６ ０ ０等标 准。
非常多 。凶此 ，如何正确地 选用控 制阀 ，是实现控制 阀的调节 性能 、密封性能 、动作性能和流通能力 的
关键所ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 。
对大多数控制 阀来 说 ，控制 阀的性 能是首要 问题 ，南于密封性 能差或密封寿命 低而造成流体的外漏 或 内漏 ，有毒 有害流体 、腐 蚀性流体 、放射 性流体 和易燃易爆流体 的泄漏会产 生环境污染 和经 济损失 ， 甚 至造成人身伤亡 。对 于高 、中压气体的控制阀 ，阀门的安全 可靠 是非常重要的 ，因此 ，必须十分重视
．
５ ９．
书名 ｉ工业过 程控 制阀设 计选型与应 用技 术 作者 ：陆培 文 主编
书号 ：Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ ９ ７ ８ — ７ — ５ ０ ６ ６ — ８ １ ８ ７ — ２
控制 阀安装在各种管路和装置 系统 中 ， 用 于控制 流体 的压力 、流量 和流向。南于流体 的压 力、流量 、 温度和物理化学性质 的不同 ，对流体系统 的控制要求 和使用要 求也不同 ，所 以控制阀 的种类和品种规格
船用阀门网络控制系统设计
器
业 ， 期从事计算 饥测量 与控制 专业 技术 ＿ 长 ｒ 作。
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邵 昱 等 ： 用 阀 门 网络 控 制 系统 设 计 船
图 ２ 甲板 式 阀 ＩＮ 控 系统 结 构 框 图 ＇ １
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Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｅ ｔ ｒ ｓ ｆｓ ｉｔｍｒ ａｖ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｒ ｉ ｕ ｓｄ．Ｔｈ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｅｓｒ ｃｕ ｅａ ｄ ｆａ ｕ ｅ ｈ ｐｘ ｄ ｖ ｌｅ ｒ ｍｏ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｅ ａｅ ｄｓ ｓ ｅ ｏ ｓ ｃ ｅａ ｐ ｉ ｔ ｆ ｅｓ ｓｅ ｃ ｏ ｔ ｉ ｉｕｄ ｃ ｒ ｏ ｈ ｎ ｌ ｇ ａｌｓｉ ｇ ａ ｋ ｃｅ ｎ ｉｇ，ａ ｄ ｂ ｌｅｏ ｌ ｎ ｔ ｒｄ ａｎ ｇ ｓｄ ｓ ｒ ｅ ｎ ｌ ｉ ａ ｇ ａ ｄ ｉ ．ｂ ｌ ｔ ，ｔｎ ｌ ｓｎ ｑ ｎ ａ ｎ ａ ｎ ｉ ｉ ａ ｄ ｗａ ｅ ｒ ｉ ａ ｅ ｉ ｅ ｃ ｉ ｄ．Ａ ￣ ｌｔ ｎ ｏ ａｖ ｅ ｇ ｂ ｕ ｉ ｆｖ ｌｅｒ — ｏ ｍｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｓ ｇ ｔ － ｙ ｒｎ ｔ ｒ ｔ ｈ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｔｏ ｓ ｓ ｅ ｕ ｉ ｗｏ ｌ ｅ ｅ ｗｏ ｋ ｗｉｈ Ｅｔ ｅｎ ｔ ｄ ＣＡＮ— ｕ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ａ ａ Ｂ ｓｉ ｒ ｐ ｓｄ Ｋｅ ｏ ｄ ：ｍａ ｉ ｅｖ ｌｅ ｅ ｔ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔｍ ； ｙｗ ｒｓ ｒ ａｖ ；ｒ ｍｏ ｅｃ ｎ ｒ ｓ ｅ ＣＡＮ ｕ ；ｎ ｔ ｒ ｎ ｏ ｓ ｂ ｓ ｅｗｏ ｋ
阀柜通 过长距 离 的 液压 管 路 相 连 ， 类 系统 多采 用 此
《GBT4213-2024_气动调节阀》
循环利用
采用可回收材料制造 ,并实现部件重复利 用,推动资源循环利 用。
气动调节阀的智能化技术
气动调节阀的智能化是行业发展的重要趋势之一。先进的传感器和智能控 制算法被广泛应用,使阀门具备远程监测、故障诊断、自适应调节等智能功 能。 基于物联网和人工智能的技术集成,气动调节阀可与上位系统实现无缝连接, 实时采集和分析运行数据,优化控制策略,提升整体系统的可靠性和能源利用 效率。
气动调节阀的安装要求
位置选择
应选择便于操作和 维护的位置,避免安 装在潮湿、高温、 振动大等恶劣环境 。同时要考虑管线 布置,保证进出管线 畅通。
安装方向
一般应垂直安装,当 阀体和执行机构分 离时,执行机构可水 平安装。阀体的进 出口方向要与管线 流向一致。
支撑固定
要用支架可靠地固 定气动调节阀,防止 管线荷载对阀门产 生损坏。同时还需 保证阀体和管线间 隙合适,避免产生应 力。
气动调节阀的质量管理
严格品质控制
1
全流程质量监督，确保产品一致性
可靠性测试 2
严格执行各项性能试验，提高使用寿命
标准化管理 3
对标行业规范，规范生产和操作流程
气动调节阀作为重要的工业自动化设备，其质量管理是确保产品稳定可靠运行的关键。制造商需要 从原材料选用、生产工艺、装配检验等环节实行全面的质量管控体系，建立健全的标准化管理制度 。同时还要针对关键性能指标开展可靠性测试,确保阀门在复杂工况下也能发挥预期功能。
气动调节阀的安全操作
1. 严格遵守操作说明,切勿违规使用气动调节阀。 2. 定期检查阀门密封、接口等部件,确保无泄漏隐患。 3. 执行标准的安全接地和防静电措施,避免静电放电事故。 4. 在易燃易爆环境中使用时，确保阀门具有防爆认证。 5. 配备必要的个人防护用品,如手套、防护眼镜等。 6. 严格执行维护保养计划，及时更换易损件。 7. 遵守当地法规要求,定期接受第三方检测和认证。
9.分程控制-过程控制(自动化)解析
本讲主要内容
分程控制的特点与适用场合； 分程区间的确定方法； 阀位控制的概念与设计方法。
例1：间歇聚合反应器的控制问题
T
Y
冷水
“A”
蒸汽
“B”
控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需 的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水 进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度，怎么实现？
氮封的技术要求
实行氮封的技术要求是：要始终保持储罐内的 氮气压微量正压。储罐内储存物料量增减时， 将引起罐顶压力的升降，应及时进行控制，否 则将使储罐变形，更有甚者，会将储罐吸扁。 因此，当储罐内液面上升时，应停止继续补充 氮气，并将压缩的氮气适量排出。反之，当液 面下降时应停止放出氮气。只有这样才能达到 既隔绝空气，又保证容器不变形的目的。
多回路PID控制系统小结
用于改善控制系统性能的多回路PID系统 （1）串级控制系统； （2）前馈控制系统； （3）变增益/变比值控制系统。
用于满足工艺特定需要的多回路PID系统 （1）均匀控制系统； （2）比值控制系统； （3）分程控制系统； （4）阀位控制系统； （5）选择性控制系统。
练习
题1 下图为化学反应器的过程控制系统：1）说明图中的控制策略属于哪类控制系统？2） 最主要的被控变量是什么？最主要的操纵变量是什么？3）图中哪个控制器要整定的最慢， 哪个控制器要整定的最快？为什么？4）阀门V1是气开还是气关？为什么？V2是气开还是 气关？为什么？5）指出各图中控制器的正反作用，并给出选取的理由；6）给出图中控制 规律的选取。
0.10
调节阀气动信号（MPa）
避免两调节阀频繁开 闭的方法： （1）控制阀引入不 灵敏区。 （2）同时，控制器 引入调节死区（为什 么？）
加热炉
一、被控对象工艺流程描述1.1 被控对象工艺流程所选被控对象为过程工业领域常见的加热炉单元，通过加热炉对流传热与辐射传热将一定流量的物料A 加热至工艺要求的温度。
待加热物料A 经由上料泵P1101 泵出，分两路，其中一路进入换热器E1101 与热物料换热后，与另外一路混合，进入加热炉F1101 的对流段。
进入换热器E1101 的待加热物料A 走管程，一方面对最终产品（热物料A）的温度起到微调（减温）的作用，另一方面也能对待加热物料A 起到一定的预热作用。
加热炉对流段由多段盘管组成，炉膛产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的物料A 换热，回收烟气中的余热并使物料A 进一步预热。
对流段流出的物料A 全部进入F1101 辐射段炉管，接受燃烧器火焰的辐射热量，达到所要求的高温后出加热炉，进入换热器E1101 壳程，进行温度的微调并为冷物料预热，最后以工艺所要求的物料温度输送给下一生产单元。
1.2 工艺过程简介待加热物料A 流量为F1101，温度为常温20℃，经由上料泵P1101 泵出。
流量管线上设有调节阀V1101，调节阀有前、后阀XV1101 和XV1102，以及旁路阀HV1101。
待加热物料A 被分为两路，一路进入换热器E1101 预热，预热后与另外一路混合进入加热炉。
两路物料A 管道上分别设有调节阀V1102 和V1103。
正常工况时，大部分待加热物料A 直接流向加热炉对流段，少部分待加热物料A 流向换热器，其流量为F1102。
燃料经由燃料泵P1102 泵入加热炉F1101 的燃烧器，燃料流量为F1103，燃料压力为P1101，燃料流量管线设调节阀V1104。
空气经由变频风机K1101 送入燃烧器，空气量为F1104。
燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使辐射段炉管内的物料A 迅速升温。
燃烧产生的烟气带有大量余热，在对流段进行余热回收。
对流段烟气出口处的烟气温度为T1105。
烟气含氧量A1101 设有在线分析检测仪表。
浅谈自动控制阀门的设计及控制原理
浅谈自动控制阀门的设计及控制原理摘要在新的市场经济条件下，随着工业化的不断发展，阀门作为一种重要的机械运动装置，在控制流体的流量、方向和压力方面起着重要的作用。
近年来，传统企业在机械生产中实施了更加灵活、方便和基于阀门的投资装置，这是行业实现可持续发展目标的一项重要改革。
在这方面，本文以自动控制阀的基本内容为基础，深入研究自动控制阀的设计和控制原理，为今后阀门的使用和生产提供系统的科学依据。
关键词自动控制阀门；设计及控制；原理引言自动控制阀可控制流体介质的进出口，满足管道输送和机械生产的要求。
自动阀控可自动调节，应用操作灵活，简单方便。
因此，加强对纯机械式自动控制阀的研究具有重要意义。
一、自动控制阀门的设计及控制简述（1）自动控制阀基本概述所谓的“自动控制阀”实际上是一种自动控制阀门，脱离手动控制的装置。
和传统的手动控制相比，自动控制阀的自动化控制在一定程度上降低了能耗。
人力资源对于提高控制的准确性和准确性也具有重要意义。
通过对大量研究数据的分析，可以看出，在工业化不断发展的新工业时代背景下，自动控制阀具有以下功能特点。
首先，可以有效地降低企业的运营成本。
手动调节阀的投资成本和使用相对较低，但需要大量人力进行控制，且控制过程中运行系数较难，增加了企业的运行成本。
另一方面，自控阀不仅操作简单灵活，而且在使用过程中不需要太多人力，使用周期长，不易损坏，大大降低了公司的运营成本，提高了企业的经济效益。
其次，符合当前正常运营的业务需求。
在贸易和新兴产业及地区贸易日益频繁发展的背景下，企业生产需求的增加不仅会促进产业的发展，还会使产业面临巨大的生产压力。
使用自动化控制的阀门不仅可以改善生产和运行状况，而且可以极大地满足正常的业务需求。
此外，对于中小型企业而言，自动机械阀门因其生产成本低而得到广泛应用。
在自动控制阀应用过程中，阀门应用的主要目的是控制水量，特别是其工作原理是当所需水量达到预定值时，水进入阀门冻结膨胀，按下活塞关闭水管。
智能阀门电动执行器设计与测试
智能阀门电动执行器设计与测试摘要：智能阀门在工业上的控制应用已经逐渐取代了机械式阀门控制系统，由于在工业生产中的应用对阀门控制系统有着迫切的要求，对智能阀门控制精度、控制速度和控制灵活度都有极高的标准。
近年来，国内智能阀门的控制方法使用机械式阀门定位控制较多，然而国外对智能阀门定位控制的研究，故障发生的频率较高，使智能阀门在实际因公众较少使用。
关键词：智能阀门;电动执行器设计;测试引言阀门广泛应用于电力、水利、化工等行业并发挥着关键作用。
其执行机构用于阀门控制，是提高阀门控制精度、安全系数以及响应速度的关键所在。
针对国内阀门普遍存在的控制精度低、稳定性及安全性差、智能化水平不高的缺陷，国内外科研机构对阀门电动执行器展开了一系列的研究，在机电一体化、先进控制策略、智能通信等方面取得了突出成果。
1基于信息技术的阀门智能控制系统的设计阀门智能控制系统的硬件设计包括CAN通信接口、单元控制器和阀门智能控制器节点３大部分。
采用微控制器技术，实现了阀门的数字控制和智能控制；利用CAN总线技术，构建两级总线阀门智能控制系统，实现阀门的集中控制和远程控制。
本系统采用的是CAN控制器和CAN收发器结合的通信接口，实现单元控制器和智能控制器节点之间的通信。
该控制器使用的是SJA1000型号；CAN收发器使用的是PCA82C250型号，能够快速接受和发送信号；微处理器采用的是AT89C52单片机。
该模块中利用了光电隔离电路，有效地避免了总线的干扰引入系统。
单元控制器模块利用两个COU架构，一级CPU含有两个CAN接口，与通信系统相连接，分别与一级总线、二级总线相连接，两个总线上的传播速率能够不一样，在实际应用中根据总线中节点的分布距离进而选取合适的传送速率，进行CPU显示驱动和人机接口。
在阀门智能控制器节点的模块中，通过使用单片机来控制单项异步电动机的正反转，实现阀门的智能开关响应，在阀门处接入一个开度反馈，实现对阀门的开度准确控制，单片机也是经过CAN通信接口与总线进行通信。
《阀门控制系统》课件
03
阀门控制系统的设计与实现
控制系统的硬件设计
01 硬件架构
介绍阀门控制系统的整体硬件架构，包括传感器 、执行器、控制器等关键组件。
02 传感器选择
根据阀门控制需求，选择合适的传感器类型和规 格，如流量计、压力传感器等。
03 执行器配置
根据阀门类型和控制需求，配置合适的执行器， 如电动阀、气动阀等。
建筑给排水中的阀门控制系统
总结词
保障供水安全及节能减排
详细描述
在建筑给排水系统中，阀门控制系统用于调节水流量、控制水压和水位，保障 供水安全。同时，通过智能控制阀门的开度，实现节能减排，降低能源消耗。
流体输送中的阀门控制系统
总结词ห้องสมุดไป่ตู้
确保流体输送安全可靠
详细描述
在石油、天然气等流体输送过程中，阀门控制系统对于保障输送安全可靠具有重 要意义。通过对阀门进行实时监控和控制，防止流体泄漏和意外事故的发生。
控制器根据接收到的信号 和设定值进行比较和计算 ，输出控制信号给执行器 。
执行器根据接收到的控制 信号对被控对象进行调节 和控制。
控制系统的信号传输与处理
控制系统的信号传输通常采用模拟信号或数字信号，模拟信号具有连续变 化的特性，数字信号则是一系列离散的二进制数。
在信号传输过程中，需要进行信号的调制解调、放大滤波等处理，以保证 信号的稳定性和可靠性。
气动控制
随着气动技术的发展，气动阀门控制 系统逐渐取代了手动控制，通过压缩 空气来驱动阀门动作。
智能控制
现代的阀门控制系统趋向于智能化， 通过微处理器和传感器实现自动控制 和远程监控，提高了系统的可靠性和 安全性。
02
阀门控制系统的工作原理
阀门的工作原理
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阀位控制系统的设计
前言
在我们的实际工艺流程中，所选择的操作变量往往没有那么理想化，我们既
要考虑到它的经济性和合理性，又要考虑到它的快速性和有效性，但是往往一种
操作变量有了经济性就不能抗干扰，而有了抗干扰往往会增加能耗，使经济成本
大大增加，因此，在一些情况下所选择的操作变量很难做到俩者兼顾，而为此
解决方案便是阀位控制系统，一种综合考虑操作变量的快速性、有效性、经济性
和合理性的控制系统。
一.什么是阀位控制系统
一个控制系统在受到外界干扰时，被控变量将偏离原先的给定值而发生变化。
为了克服干扰的影响，将被控变量拉回给定值，需要对控制变量进行调整。
对于
一个系统来说，可供选择作为控制变量的可能不只是两个，而是由多个，这就是
一个如何选择控制变量的问题。
然而对于控制变量的选择，其核心问题是如何在
经济性和合理性中以及快速性和有效性之中进行考虑。
但是，在实际有些情况中，所选择的控制变量很难做到两者兼顾。
阀位定位系统就是在综合考虑控制变量的
快速性、有效性、经济性和合理性基础上发展起来的一种控制系统。
阀位控制系统的原理结构图如图1.1所示。
图1.1 阀位控制系统结构原理图
在阀位控制系统中选用了两个控制变量A和B，其中控制变量A从经济性和工艺的合理性考虑比较合适，但是对克服干扰的影响不够及时、有效。
控制变量B却正好相反，快速性、有效性较好，即克服扰动的影响比较迅速、及时，但经济性、合理性较差。
这两个控制变量分别由两只控制器来控制。
其中控制控制变
量B的为主控制器C
1，控制控制变量A的为阀门控制器C
2.。
主控制器的给定值及
产品的质量指标，阀位控制器的给定值是控制变量管线上控制阀的阀位，阀位控制系统以此而得名。
二.阀位控制系统的设计
（一）控制变量的选择
要从经济、合理性和快速、有效性两个不同的角度考虑选择A、B两个控制变量。
其中控制变量A着重考虑它的经济性和合理性，而控制变量B则着重考虑它的快速性和有效性。
（二）控制阀开闭形式选择
控制阀的开闭形式与单回路控制系统相同。
一般来说，要根据以下几条原则来选择。
⑴首先要从生产安全出发。
即当气源供气中断，或控制器出故障而无输出，或控制阀膜片破裂、漏气等而使控制阀无法正常工作，以致阀芯恢复到无能源的初始状态（气开阀回复到全闭，气闭阀回复到全开）时，应能确保生产工艺设备的安全，不止发生事故。
如锅炉供水控制阀，为了保证发生上述情况时不至烧坏锅炉，控制阀应选气闭阀。
⑵其次，要从保证产品的质量出发。
当控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时，不应降低产品的质量。
如精馏塔回流量控制阀常采用气闭式，一旦发生
事故，控制阀全开，使生产处于全回流状态，这就防止了不合格产品的蒸出，从而保证了塔顶产品的质量。
⑶从降低原料、成本、动力损耗来考虑。
如控制精馏塔进料的控制阀一般都选用气开式，一旦控制阀失去能源即处于关闭状态，则不再给他进料，以免造成浪费。
⑷从介质的特点考虑。
精塔加热釜加热蒸汽控制阀一般都选气开式，以保证在控制阀失去能源时能处于全闭状态，避免蒸汽的浪费。
如果釜液是易凝、易结晶、易聚合的物料时，控制阀则应选择气闭式，以防控制阀失去能源时阀门关闭，，停止蒸汽进入而导致釜内液体的结晶和凝聚。
除以之外，还有两种情况下在控制阀开、闭状态的选择上需要加以注意。
⑴第一种情况是由于由于工艺要求不一，对于同一个控制阀可以有两种不同的选择情况。
⑵其次，是某些生产工艺对控制阀开、闭形式的选择没有严格的要求。
在这种情况下。
，控制阀的开、闭形式可以任选。
（三）控制器规律及正反作用
（1）控制器规律的选择：主控制器是控制产品的质量指标的，因此一般情况选用的主控制器是比列积分控制器（PI）；但当对象时间常数较大时，则选用比列积分微分控制器（PID）。
（2）控制器正反作用的选择：闭环回路各环节放大倍数的符号乘机必须为负。
三.阀位控制系统的应用
列1 原油出口温度控制系统
图1.2 原油出口温度单回路控制系统
图1.3 原油出口温度阀位控制系统
如图1.2，选用燃料气作为操作变量是经济的和合理的，但是由于图1.2是一个很简单的单回路控制系统，因此它对克服外界干扰的影响不及时；而图1.3中，操作变量B选用支管原油量，对原油的出口温度十分及时、有效，然而如果单独使用从工艺方面考虑又会增加能耗，是不经济的，因此将俩者结合起来，能够有效的提高控制质量的效果；
列2 蒸汽减压系统压力控制
图1.4 蒸汽减压系统压力阀位控制系统
图中，中压蒸汽减压成低压蒸汽，一般使用控制阀Vb运用节流作用即可，
但是这样做加大了能耗，很不经济，所以如果将中压蒸汽通过中压透平后转为低
压蒸汽，则可使透平做功，使能量得到有效的利用。
系统中，PC作为为主控制器，它的输出同时作为阀Vb的控制信号，又作为阀位控制器VPC的测量信号，控制
阀Va则由阀位控制器进行控制，而阀位控制器的给定值r则决定这阀Vb的开度。
（通常r是一个很小的值）
总结
阀位控制系统在我们的工艺流程中还是占据着很重要的位置，其控制思路上
与串级控制系统相似，但是更容易满足特定的工艺需求。
由于很多时候只通过一
个控制变量很难实现人们想要达到的控制效果，因而人们采用阀位控制阀位控制
系统来实现综合考虑控制变量的快速性、有效性、经济性和合理性。
而阀位控制
系统的设计需要综合考虑控制变量的选择、控制阀开闭形式的选择、控制器规律
选择、控制器正、反作用选择及阀位控制系统的整定。
只有把上述五点同时考虑到，才能使设计出的阀位控制系统基本实现相应的控制效果。
除此之外，控制系
统的选材、工作环境等因素也会影响到最后的结果。
因此，当需要设计阀位控制
系统时，要考虑多方面因素。