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3.5 执行器的选择

执行器通常专指阀门,在工业自动化过程控制领域中,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作自动控制阀门的开度,从而达到介质流量、压力和液位的调节。一般由执行机构和阀门组成。

按行程特点,调节阀可分为直行程和角行程;按所配执行机构使用的动力,调节阀可分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀,即以压缩空气为动力源的气动调节阀,以电为动力源的电动调节阀,以液体介质(如油等)压力为动力源的电液动调节阀;按功能和特性调节阀可分为线性特性调节阀、等百分比特性调节阀及抛物线特性调节阀三种。

执行器是控制系统必不可少的环节。执行器工作,使用条件恶劣,它也是控制系统最薄弱的环节。正确合理选择调节阀的作用方式,对确保生产安全、提高产品质量和减少经济损失是至关重要的。

3.5.1 执行器的作用方式

正作用:当输入信号增大时,执行器的开度也增大,即流过执行器的流量增大,此类调节阀通常称为气开阀。

反作用:当输入信号增大时,流过执行器的流量减小,无输入信号时,调节阀处于全开状态,此类调节阀通常称为气关阀。

3.5.2 调节阀的气开、气关选择

调节阀作用方式的选择应根据生产工艺要求来决定,考虑当信号压力中断(如调节阀故障、仪表供电中断或气源中断)时,视调节阀所处开启或关闭的位置,对生产工艺造成的危害性大小而定。如果调节阀处于打开位置时危害小,则应选用气关式;反之,则选用气开式。在选择调节阀时通常考虑以下因素。

1.考虑人身和设备的安全

当出现气源供气中断、仪表供电中断、调节系统内各环节有故障及执行机构的膜片破裂等情况,使调节阀无法正常工作,以致使阀芯处于无能源状态时,调节阀所处的开启或关闭位置,应能保证人身和设备的安全,不致于发生事故。

2.考虑介质的特性

在调节进入工艺设备的介质流量时,若介质为易燃、易爆或有毒气体,应选为气开式,这样可以在信号压力中断时,调节阀处于全关状态,避免有害气体外泄;若介质为易结晶、易凝固物料,为防止堵塞,应选为气关式。

3.考虑保证质量和减少经济损失

当调节阀信号压力中断而不能正常工作时,调节阀所处的开启或关闭状态,不应造成产品质量下降和原料及半成品的浪费。

上述因素是有轻重缓急的,应特别注意、调节阀作用方式选择应考虑的首要因素是人身和设备的安全。

调节阀的执行机构和调节机构组合起来可以实现调节阀气开式和气关式。由于气动执行机构有正、反两种作用方式,调节机构(调节阀体)也有正装、反装两种结构类型,因此就有四种组合方式组成气开式或气关式,如图3-3所示。

图3-3 调节阀的气开式与气关式

例如,一般加热器应选用气开式,这样当控制信号中断时,执行器处于关闭状态,停止加热,使设备不致因温度过高而发生事故或危险;又如,锅炉进水的执行器则应选用气关式,即当控制信号中断时,执行器处于打开状态,保证有水进入锅炉,不致产生烧干或爆炸事故。

【例3-1】 某加热炉温度控制系统如图3-4所示,请分析燃料油调节阀的作用方式。

图3-4 某加热炉温度控制系统

解:从生产安全方面考虑,在事故状态下,断电、断气情况下,调节阀应全关,防止干烧,所以应选择气开阀。 1RXQ6JXL1tRfqeAbLtEQCklMBI6Oilma6eQt8MY4KyKOh5lb/Qxvt6FeEYy31Bx8

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