控制閥的控制系統強調三個基本性能:安全性、穩定性和精確性。
一、為了選擇正確的控制閥,需要詳細了解應用和制程本身的需求。主要包含如下幾個因素:
1.現場安全性的要求。
例如:A、在電源故障時閥門應該處于閥開還是閥關的狀態?也就是閥門選型時需要說明是“氣開”還是“氣關”。
B、是否需要高位和低位報警?
2、被控制的參數是什么?如,溫度、壓力、液位、流量?
3、被控介質是什么?其物理性能是什么?
4、流經控制閥的介質是什么(蒸汽、水、油等),其流量是多少?
5、控制閥前壓力、閥后壓力,最大壓降是多少?
6、閥門的材質和連接方式要求
7、控制閥后連接的是什么換熱系統?制程有什么要求?
例如:A、換熱器是用于供熱還是制程應用?是連續生產還是間歇性生產?
B、對溫度控制,設定溫度是固定的還是過程變化的?
C、負載是穩定的還是變化的?如果是變化的,變化是快速的還是緩慢的?
D、最大允許控制偏差是多少?
E、需要單回路還是多回路控制?
F、安裝環境:是否具有腐蝕性?控制閥安裝室內還是室外?管線是否干凈?是否需要防爆?
G、現場可提供的動力源:電\壓縮空氣,電壓和氣源壓力是多少?
二、選擇控制閥類型
1、閥門類型:截止閥型、球閥、蝶閥。
2、控制類型:氣動、電動、電氣控制、自作用式。
如果在危險的區域使用,氣動或自作用控制要比昂貴的本安型或防爆型電動控制更加適合。
在考慮具體應用和所需要的動力源時需要考慮三個因素:負載的改變。設定值的控制關鍵與否。
設定值是否變化。
A、電氣控制:結合了電動控制和氣動控制的優點。系統由氣動閥、電子控制器、傳感器和控制系統,以及電氣定位器和轉換器組成。
這種組合控制既具有氣動閥控制的平穩性,又具有電動控制系統的快速和正確。分為氣開型和氣關型;
目前工業上使用最多的就是這種控制方式,常見產品有:氣動控制閥或調節閥。如Way′s波紋管密封氣動控制閥PCV3000-B。
B、氣動控制:
1)結實,動作迅速,適用于制程改變迅速的場合。
2)執行器可以提供很大的關閉力或開啟力,可克服流體壓差。
常見產品有:氣動波紋管截止閥,氣動球閥和氣動蝶閥。
C、電動控制:動作相對比較慢,不如氣動執行器平穩,不適合于制程參數快速改變的應用,如負載快速改變的壓力控制。執行器的關閉力相對較小,還需要較大耗電量,使用成本很高。
D、自作用控制:結實、簡單,調試方便,適用于惡劣的工作環境中。但反應比較慢,不能提供積分和微分控制功能,控制偏差相對大一點。典型應用為大型油罐控溫。
三、設定點或期望值附近的振蕩,通常是不能接受的。產生振蕩需的原因如下:
A、控制器、感應器或執行器閥門口徑選擇錯誤
B、控制器設定錯誤
C、感應器的安裝位置錯誤引起很長的死區時間
四、特殊說明
1、對于一些換熱器系統,為了既保證溫度準確,又避免因超壓引起冒頂事故等安全問題,建議采用在控制溫度的同時,另外控制壓力。對于溫控閥采用溫度信號來控制,用4-20mA電流輸出,這樣可確保溫度非常準確。用另一個控制閥來控制壓力,出于節能考慮,采用氣關型。采集壓力信號,繼電器輸出,起超壓保護作用。這樣兩個控制閥串聯,若壓力超過上限設定時,馬上可以切斷汽源。
2、因為飽和蒸汽的壓力和溫度在理論上是一一對應的,但在容積非常大的情況下,溫度會受介質流速、容器內不同部件不同金屬材質的換熱效率以及傳感器的安裝位置等因素影響,而無法確保換熱器內任一點的溫度都能及時均衡,而壓力信號則不受上述因素影響。所以對于容積很大的換熱器的控制方式也可調換使用,主控壓力,繼電器采集溫度信號。如石化行業50萬噸級以上的重油罐一般采用這種方式控制。
3、控制閥選型時,一定要計算并確認閥門的Kv值(即閥門的流量系數),否則很有可能造成閥門選擇過大或過小,尤其對于使用蒸汽作熱媒進行加熱的工況,更要慎重計算,否則很容易產生水錘、管線振動、控制不穩定等現象發生,原因如下:
1)當閥門選型過大時,閥門將長期處于低開度運行,這樣不僅使閥門本身密封面容易損害,還會造成大量蒸汽長期滯留于閥前,從而形成積水,在閥前疏水不及時的情況下,很容易產生水錘而使管線劇烈振動,對換熱器及管線設備造成損害。
2)當閥門選型過小時,閥門將長期處于全開狀態,從而失去了本身具備的調節功能,從而造成控制極不穩定,偏差會遠遠大于控制要求。