Войти
A Регулирующий клапан - это клапан, используемый для управления жидкостью потока, изменяя размер проточного канала по сигналу от контроллера. Это дает возможность прямого управления расходом расходом и последующим контролем таких параметров процесса, как давление, температура и уровень жидкости.
В терминологии автоматического управления регулирующий клапан называется «конечным элементом управления».
Регулирующие клапаны с пневматическим приводом, каждый с преобразователем 4–20 мА «I-P», встроенным в позиционер клапана. В этом примере каждый позиционер сравнивает ход штока клапана с управляющим сигналом и применяет любую коррекцию. Открытие или закрытие автоматических регулирующих клапанов обычно выполняется электрическими, гидравлическими или пневматические приводы. Обычно с регулирующим клапаном, который может быть установлен в любое положение между полностью открытым и полностью закрытым, используются позиционеры клапана, чтобы гарантировать, что клапан достигает желаемой степени открытия.
Клапаны с пневмоприводом широко используются из-за своей простоты, поскольку для них требуется только подача сжатого воздуха, тогда как клапаны с электрическим приводом требуют дополнительных кабелей и переключающего устройства, а клапаны с гидравлическим приводом требуют подачи и возврата высокого давления. линии для гидравлической жидкости.
Пневматические управляющие сигналы традиционно основаны на диапазоне давления 3-15 фунтов на квадратный дюйм (0,2-1,0 бар), или, что чаще встречается сейчас, на электрическом сигнале 4-20 мА для промышленности, или 0-10 В для систем HVAC. В настоящее время электрическое управление часто включает в себя «интеллектуальный» коммуникационный сигнал, наложенный на управляющий ток 4–20 мА, так что состояние и проверка положения клапана могут передаваться обратно в контроллер. HART, Fieldbus Foundation и Profibus являются наиболее распространенными протоколами.
Автоматический регулирующий клапан состоит из трех основных частей, каждая из которых существует в нескольких типах и конструкциях:
Показывает эволюцию аналогового управления петля сигнализации от пневматической эры до электронной эры. 
Пример токовых петель, используемых для считывания и управления передачей. Конкретный пример используемого интеллектуального позиционера клапана. 
Проходной регулирующий клапан с пневматическим диафрагменным приводом и «интеллектуальным» позиционером, который также будет передавать контроллеру фактическое положение клапана. Рассмотрим пример клапана с пневматическим приводом. возможны два управляющих действия:
Также может быть отказ в режимах безопасности :
Режимы отказа являются требованиями несоблюдение требований безопасности спецификация управления технологическим процессом предприятия. В случае охлаждающей воды он может быть неисправен, а в случае подачи химиката он может быть закрыт.
Основная функция позиционера - подавать сжатый воздух к приводу клапана таким образом, чтобы положение штока или вала клапана соответствовало заданному значению от системы управления. Позиционеры обычно используются, когда клапан требует дросселирования. Позиционеру требуется обратная связь по положению от штока или вала клапана, и он подает пневматическое давление на привод, чтобы открывать и закрывать клапан. Позиционер должен быть установлен на узле регулирующего клапана или рядом с ним. В зависимости от типа управляющего сигнала, диагностических возможностей и протокола связи существуют три основных категории позиционеров: пневматические аналоговые и цифровые.
Блоки обработки могут использовать пневматическую сигнализацию давления в качестве контрольной уставки для регулирующие клапаны. Давление обычно регулируется в диапазоне от 20,7 до 103 кПа (от 3 до 15 фунтов на кв. Дюйм) для перемещения клапана из положения от 0 до 100%. В обычном пневматическом позиционере положение штока или вала клапана сравнивается с положением сильфона, который получает пневматический управляющий сигнал. Когда входной сигнал увеличивается, сильфон расширяется и перемещает луч. Луч поворачивается вокруг входной оси, которая перемещает заслонку ближе к соплу. Давление в форсунке увеличивается, что увеличивает выходное давление на привод через реле пневматического усилителя. Повышенное давление на выходе привода приводит к перемещению штока клапана. Движение штока возвращается к балке с помощью кулачка. Когда кулачок вращается, луч поворачивается вокруг оси обратной связи, чтобы немного отодвинуть заслонку от сопла. Давление в форсунке снижается и давление на выходе привода уменьшается. Движение штока продолжается, отводя заслонку от сопла до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Когда входной сигнал уменьшается, сильфон сжимается (чему способствует внутренняя пружина диапазона), и балка поворачивается вокруг оси входа, чтобы отодвинуть заслонку от сопла. Давление в сопле снижается, и реле позволяет сбросить давление корпуса мембраны в атмосферу, что позволяет штоку привода перемещаться вверх. Через кулачок движение штока возвращается к балке, чтобы переместить заслонку ближе к соплу. При достижении условий равновесия движение штока прекращается, а заслонка устанавливается таким образом, чтобы предотвратить дальнейшее снижение давления в приводе.
Второй тип позиционера - это аналоговый позиционер I / P. Большинство современных процессоров используют сигнал постоянного тока от 4 до 20 мА для модуляции регулирующих клапанов. Это вводит электронику в конструкцию позиционера и требует, чтобы позиционер преобразовывал электронный токовый сигнал в пневматический сигнал давления (ток-пневматический или I / P). В типичном аналоговом позиционере I / P преобразователь получает входной сигнал постоянного тока и выдает пропорциональный пневматический выходной сигнал через устройство сопло / заслонка. Пневматический выходной сигнал обеспечивает входной сигнал для пневматического позиционера. В остальном конструкция аналогична пневматическому позиционеру
. В то время как пневматические позиционеры и аналоговые позиционеры I / P обеспечивают базовое управление положением клапана, цифровые контроллеры клапана добавляют еще одно измерение к возможностям позиционера. Этот тип позиционера представляет собой микропроцессорный прибор. Микропроцессор обеспечивает диагностику и двустороннюю связь, упрощая настройку и устранение неисправностей.
В типичном цифровом контроллере клапана управляющий сигнал считывается микропроцессором, обрабатывается цифровым алгоритмом и преобразуется в сигнал тока возбуждения для преобразователя I / P. Микропроцессор выполняет алгоритм управления положением, а не механическую балку, кулачок и заслонку. По мере увеличения управляющего сигнала сигнал возбуждения на преобразователь I / P увеличивается, увеличивая выходное давление преобразователя I / P. Это давление направляется на реле пневматического усилителя и обеспечивает два выходных давления на привод. При увеличении управляющего сигнала одно выходное давление всегда увеличивается, а другое выходное давление уменьшается.
Приводы двойного действия используют оба выхода, тогда как приводы одностороннего действия используют только один выход. Изменение выходного давления приводит к перемещению штока или вала привода. Положение клапана возвращается в микропроцессор. Шток продолжает двигаться, пока не будет достигнуто правильное положение. В этот момент микропроцессор стабилизирует управляющий сигнал на преобразователе I / P до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.
Помимо функции управления положением клапана, цифровой контроллер клапана имеет две дополнительные возможности: диагностику и двустороннюю цифровую связь.
Широко используемые протоколы связи включают HART, FOUNDATION fieldbus и PROFIBUS.
Преимущества размещения интеллектуального позиционера на регулирующем клапане:
1. Автоматическая калибровка и настройка позиционера. 2. Диагностика в реальном времени. 3. Снижение стоимости ввода контура в эксплуатацию, включая установку и калибровку. 4. Использование диагностики для поддержания уровней производительности контура. 5. Повышенная точность управления технологическим процессом, что снижает изменчивость процесса.
Регулирующие клапаны классифицируются на основе ряда атрибутов и характеристик. Как
1. На основе профиля падения давления:
- Клапан с высокой степенью восстановления - Эти клапаны обычно восстанавливают большую часть падения статического давления от входа до вены на выходе. Эти клапаны характеризуются более низким коэффициентом восстановления. Примеры клапанов с высокой степенью восстановления - дроссельная заслонка, шаровой клапан, плунжерный клапан, задвижка и т. Д. - Клапан с низким уровнем рекуперации - Эти клапаны обычно восстанавливают очень меньшее падение статического давления от входа до вены на выходе. Эти клапаны отличаются более высоким коэффициентом восстановления. Пример клапана низкой рекуперации - шаровой клапан, угловой клапан
2. На основе профиля движения управляющего элемента:
- Скользящий шток - Здесь шток / плунжер клапана движется по прямой прямой. Примеры - Проходной клапан, угловой клапан, задвижка клинового типа - Поворотный клапан - Здесь диск клапана совершает вращательное движение. Примеры - Дроссельная заслонка, шаровой кран
3. В зависимости от функциональности:
- Регулирующий клапан - Здесь клапан регулирует параметры потока, пропорциональные входному сигналу, полученному от центральной системы управления. Пример - шаровой клапан, угловой клапан, шаровой клапан - Запорный / двухпозиционный клапан - Здесь клапан либо полностью открыт, либо полностью закрыт Пример - задвижка, шаровой клапан, шаровой клапан, угловой клапан, пережимной клапан, мембранный клапан и т. Д. - Обратный клапан - Здесь клапан пропускает поток только в одном направлении - Клапан кондиционирования пара - Эти клапаны регулируют профиль давления и температуры входящей среды до требуемых параметров на выходе. Примеры - байпасный клапан турбины, станция выпуска технологического пара и т. Д. - Пружинный предохранительный клапан - Эти клапаны закрываются до усилия пружины, которое втягивается и открывается, когда давление на входе равно силе пружины.
4. В зависимости от рабочей среды:
- Ручной клапан - Клапан приводится в действие маховиком - Пневматический клапан - Клапан приводится в действие с помощью сжимаемой среды, такой как воздух, углеводород, азот и т. Д. Обычно приводом может быть пружинная диафрагма тип, тип поршневого цилиндра или тип поршневой пружины - Гидравлический клапан - Клапан приводится в действие несжимаемой средой, такой как вода или масло - Электрический клапан - Клапан приводится в действие электродвигателем
. Существует огромное разнообразие типов клапанов и операций управления. Однако есть две основные формы действий; скользящий шток и вращательное действие.
Наиболее распространенными и универсальными типами регулирующих клапанов являются шаровые клапаны с поступательным движением штока, шаровые с V-образным пазом, дисковые и угловые. Их популярность обусловлена прочной конструкцией и множеством доступных опций, которые делают их пригодными для различных технологических процессов. Корпуса регулирующих клапанов можно разделить на следующие категории:
