化工儀表及自動化論文

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化工儀表及自動化論文

　　控制閥又稱調節閥，是工業過程控制中的主要執行單元儀表，通過接受調節控制單元閥是自控系統中的執行器，它的應用質量直接反應在系統的調節品質上。作為過程控制中的終端元件，人們對它的重要性較過去有了更新的認識。調節閥應用的好壞，除產品自身質量、用戶是否正確安裝、使用、維護外，正確地計算、選型十分重要。

化工儀表及自動化論文

　　關鍵字：控制閥，水處理，流量，發展。

　　1、控制閥在水處理中的發展方向的目的和意義

　　控制閥廣泛應用于制造業領域，實現優化生產和降低成本的目的。長遠來看，控制閥市場會保持適度的增長。水處理中一般采用流量控制閥，流量控制閥是一種采用高精度先導方式控制流量的多功能閥門。適用于配水管需控制流量和壓力的管路中，保持預定流量不變，將過大流量限制在一個預定值，并將上游高壓適當減低，即使主閥上游的壓力發生變化，也不會影響主閥下游的流量。在現代化工廠的自動控制中，控制閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要某些最終控制元件去完成。最終控制元件可以認為是自動控制的“體力”。在調節器的低能量級和執行流動流體控制所需的高能級功能之間，最終控制元件完成了必要的功率放大作用，控制閥是最終控制元件的最廣泛使用的型式。

　　2、控制閥在水處理中的發展方向在國內外的現狀從控制閥應用看，發展方向如下：

　　（1）小型執行機構：可降低成本，提高流通能力。

　　（2）套筒導向：采用套筒導向，有利于對中，有利于降低摩擦，有利于降噪，有利于流量特性的互換

　　（3）平衡式閥芯：為降低執行機構推力或推力矩，采用平衡式閥芯是重要的，它對系統的動態性能也有改善

　　（4）一體化閥芯和閥座：為克服雙座閥密封性差的缺點，采用相同材質的一體化閥芯和閥座組成閥內件，將泄漏量和不平衡力同時減到最小．

　　（5）簡單流路：流路簡單，流阻減小，不僅可使閥兩端壓損下降，而且可降低成本。

　　（6）密封和摩擦：密封性能和摩擦性能是矛盾的兩方面，控制閥設計中不僅要解決密封問題，對摩擦和壽命等性能指標也必須重視因此，近年來，填料函和填料結構的研究得到重視，旋轉型控制閥得到較廣泛應用

　　（7）降低噪聲：采用多種方式降低控制閥噪聲，例如，采用降噪套筒和閥芯，采用多級閥芯，采用降噪限流板，采用擴展器等

　　（8）采用與管道同直徑的控制閥和限制流通能力的閥內件：利于降低閥入口壓力和出口流體流速，不需安裝異徑管等附加管件，有利于降低成本，通過更換流通能力大的閥內件，可擴展流通能力，通過選用限制流通能力閥內件可糾正計算口徑過大的

　　錯誤

　　（9）在數字化信息化時代，將較多采用智能閥門定位器或通過數字控制器等實現非線性規律，補償被控對象非線性，將較少選用控制閥流量特性來補償被控對象非線性

　　（10）閥內件的材料隨溫度變化，因此，應考慮不同溫度下熱膨脹造成的影響，也要考慮在高溫下耐壓等級的變化等，應考慮材料的耐腐蝕性、抗疲勞性等性能。

　　2。1當前中國控制閥市場的概況

　　從廠商來看，國內外廠商競爭格局基本保持穩定，仍然穩居市場首位，本土廠商與國外優勢品牌相比，仍然較弱，排名和業績規模上未實現重大突破。雖然市場整體增長，但是廠商20xx年業績表現不均衡，少數廠商積極的搶占市場份額，多數廠商業績受市場或產能的困擾保持20xx年的水平。

　　從戰略發展來看，國外廠商通常專注于這幾個方面：實現本地化，完善營銷服務體系，整合營銷渠道，將中國公司打造成亞太區生產和技術服務的中心。國內廠商偏重于提高產能，走國產化道路，尋求產品和技術上的突破，力爭企業快速發展。雖然當前控制閥行業整體增長放緩，但是出于對未來市場的看好，廠商實際上都在暗自積蓄力量，以便在未來行業快速發展時能夠搶奪更多的市場份額

　　2。2 當前發展的不利因素

　　國際經濟形勢錯綜復雜，標普下調美國主權債務評級，包括中國在內的各資本市場近期大幅下挫，國內通脹和宏觀調控壓力進一步加大，實體經濟有減速的跡象，控制閥應用于工業領域，市場狀況受國家宏觀經濟狀況影響較大，隨著實體經濟增速減緩，控制閥行業的市場需求和投資都承受一定的壓力。

　　3、控制閥在水處理中的發展方向采用的路線和原理

　　3。1原理：控制閥用于調節介質的流量、壓力和液位。根據調節部位信號，自動控制閥門的開度，從而達到介質流量、壓力和液位的調節。調節閥分電動調節閥、氣動調節閥和液動調節閥等。

　　3。2控制閥的發展方向主要為智能化、標準化、精小化、旋轉化和安全化。

　　（1）智能化和標準化：

　　控制閥的智能化和標準化已經提到議事日程。智能化主要采用智能閥門定位器。智能化化表現在下列方面。

　　①控制閥的自診斷，運行狀態的遠程通信等智能功能，使控制閥的管理方便，故障診斷變得容易，也降低了對維護人員的技能要求。

　　②減少產品類型，簡化生產流程。采用智能閥門定位器不僅可方便地改變控制閥的流量特性，也可提高控制系統的控制品質。因此，對控制閥流量特性的要求可簡化及標準化（例如，僅生產線性特性控制閥）o用智能化功能模塊實現與被控對象特性的匹配，使控制閥產品的類型和品種大大減少，使控制閥的制造過程得到簡化，并在生產和市場中經受考驗和認可。

　　③數字通信。數字通信將在控制閥中獲得廣泛應用，以HART通信協議為基礎，一些控制閥的閥門定位器將輸入信號和閥位信號在同一傳輸線實現；以現場總線技術為基礎，控制閥與閥門定位器、PID控制功能模塊結合，使控制功能在現場級實現，使危險分散，使控制更

　　及時、更迅速。

　　④智能閥門定位器。智能閥門定位器具有閥門定位器的所有功能，同時能夠改善控制閥的動態和靜態特性，提高控制閥的控制精度，因此，智能閥門定位器將在今后一段時間內成為重要的控制閥輔助設備被廣泛應用。

　　（2）精小化

　　為降低控制閥的重量，便于運輸、安裝和維護，控制閥的精小化采用了下列措施。

　　①采用精小型執行機構。采用輕質材料，采用多組彈簧替代一組彈簧，降低執行機構高度，通常，精小型氣動薄膜執行機構組成的控制閥比同類型氣動薄膜執行機構組成的控制閥高度要降低約30％，重量降低約30％，而流通能力可提高約30％。

　　②改變流路結構。例如，將閥芯的移動改變為閥座的移動，將直線位移改變為角位移等，使控制閥體積縮小，重量減輕。

　　③采用電動執行機構。不僅可減少采用氣動執行機構所需的氣源裝置和輔助設備，也可減少執行機構的重量。例如，Fisher公司的9000系列電動執行機構，其20型的高度小于330mm，使整個控制閥（帶數字控制器和執行機構）質量降低到20～32kg。

　　（3）旋轉化：

　　由于旋轉類控制閥，例如球閥等，有相對體積較小、流路阻力較小、可調比較大、密封性較好、防堵性能較好、流通能力較大等優點，因此，在控制閥新品種中，旋轉閥的比重增大。特別是大口徑管道中，普遍采用球閥、蝶閥等類型控制閥，從國外近年的產品看，旋轉閥應用的比例正逐年增長。

　　（4）安全化：

　　儀表控制系統的安全性已經得到各方面的重視，安全儀表系統（SIS）對控制閥的要求也越來越高，表現在以下幾方面。

　　①對控制閥故障信息診斷和處理要求提高，不僅要對控制閥進行故障發生后的被動性維護，而且要進行故障發生前的預防性維護和預見性維護。因此，對組成控制閥的有關組件進行統計和分析，及時提出維護建議等變得更重要。

　　②對用于緊急停車系統或安全聯鎖系統的控制閥，提出及時、可靠、安全動作的要求。確保這些控制閥能夠反應靈敏、準確。

　　③對用于危險場所的控制閥，應簡化認證程序。例如，對本安應用的現場總線儀表，可簡化為采用FISCO現場總線本質安全概念，使對本安產品的認證過程簡化。

　　④與其他現場儀表的安全性類似，對控制閥的安全性，可采用隔爆技術＼防火技術、增安技術、本安技術、無火花技術等；對現場總線儀表，還可采用實體概念、本安概念、FISCO概念和非易燃（FINCO）概念等。

　　（5）節能：

　　降低能源消耗，提高能源利用率是控制閥的一個發展方向。主要有下列幾個發展方向。 ①采用低壓降比的控制閥。使控制閥在整個系統壓降中占的比例減少，從而降低能耗，因此，設計低壓降比的控制閥是發展方向之一；另一個發展方向是采用低阻抗控制閥，例如采用蝶閥、偏心旋轉閥等。

　　②采用自力式控制閥。例如，直接采用閥后介質的壓力組成自力式控制系統，用被控介質的能量實現閥后壓力控制。

　　③采用電動執行機構的控制閥。氣動執行機構在整個控制閥運行過程中都需要有一定的氣壓，雖然可采用消耗量小的放大器等，但日積月累，耗氣量仍是巨大的。采用電動執行機構，在改變控制閥開度時，需要供電，在達到所需開度時就可不再供電，因此，從節能看，電動執行機構比氣動執行機構有明顯節能優點。

　　④采用壓電控制閥。在智能電氣閥門定位器中采用壓電控制閥，只有當輸出信號增加時才耗用氣源。

　　⑤采用帶平衡結構的閥芯，降低執行機構推力或推力矩，縮小膜頭氣室，降低能源需要。 ⑥采用變頻調速技術代替控制閥。對高壓降比的應用場合，如果能量消耗很大，可采用變頻調速技術，采用變頻器改變有關運轉設備的轉速，降低能源消耗。

　　（6）保護環境：

　　環境污染已經成為公害，控制閥對環境的污染主要有控制閥噪聲和控制閥的泄漏。其中，控制閥噪聲對環境的污染更是十分嚴重。

　　①降低控制閥噪聲。研制各種降低控制閥噪聲的方法，包括從控制閥流路設計到控制閥閥內件的設計，從噪聲源的分析到降低噪聲的措施等。主要有設計降噪控制閥和降噪控制閥閥內件；合理分配壓降，使用外部降噪措施，例如，增加隔離、采用消聲器等。

　　②降低控制閥的大氣污染。控制閥的大氣污染指控制閥的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”，這些泄漏物不僅造成物料或產品的浪費，而且對大氣環境造成污染，有時，還會造成人員的傷亡或設備爆炸等事故。因此，研制控制閥填料結構和填料類型、研制控制閥的密封等將是控制閥今后一個重要的研究課題。計算機科學、控制理論和自動化儀表等高新科學技術的發展推動了控制閥的發展，例如，現場總線控制閥和智能閥門定位器的研制、數字通信在控制閥的實現等。控制閥的發展也推動了其他科學技術的發展，例如，對防腐蝕材料的研究、對削弱和降低噪聲方法的研究、對流體動力學的研究等。隨著現場總線技術的發展，控制閥也將開放、智能和更可靠，它將與度更高，控制的效果更明顯，并為我國現代化建設發揮更重要的作用其他工業自動化儀表和計算機控制裝置一起，使工業生產過程控制的功能更完善，控制的精。

　　4、控制閥在水處理中的發展方向的重點和難點

　　4、1重點：控制閥在水處理中的主要重點在于流量的控制，如：一改常規節流閥使用孔板或純機械的減小流域面積的原理，利用相關導閥，最大限度地減小能量在節流過程中的損失；控制靈敏度高，安全可靠，調試簡便，延長使用壽命。

　　4、2難點：一般來說，改變控制閥閥芯與閥座間的流通截面積，便可控制流量。但實際上還有許多因素影響，例如在調節面積改變的同時還發生閥前后壓差的變化，而這又將引起流量的變化。因此控制閥在水處理中的發展方向的難點就在于如何有效的優化控制閥的開度從而控制流量，實現優化生產和降低成本的目的，怎樣能夠更好的鎖定流經閥門的水量，而不是針對阻力的平衡，解決系統的動態失調問題。

　　5、設計時間第五周：確定論文題目，以及了解相關的資料。

　　第六周、第七周、第八周：查找資料，并進行整理和分類。

　　第十周：做論文。

　　6、結束語

　　盡管控制閥得到廣泛的使用，調節系統中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統中，控制閥經受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及最少的維修量。控制閥既有靜態特性，又有動態特性，因而它影響整個控制回路成敗。靜態特性或增益項是閥的流量特性，它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結構、執行機構的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質。控制閥由電動執行機構或氣動執行機構和調節閥兩部分組成。控制閥通常分為直通單座式調節閥和直通雙座式調節閥兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。

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