调节阀的发展方向分析| 工程机械液压网
               

主要为智能化、标准化、精小化、旋转化和安全化。

(1)智能化和标准化.的智能化和标准化已经提到议事日程。智能化主要采用智能阀门定位器。智能化化表现在下列方面。

的自诊断,运行状态的远程通信等智能功能,使调节阀的管理方便,故障诊断变得容易,也降低了对维护人员的技能要求。

②减少产品类型,简化生产流程。采用智能阀门定位器不仅可方便地改变调节阀的流量特性,也可提高控制系统的控制品质。因此,对调节阀流量特性的要求 可简化及标准化(例如,仅生产线性特性调节阀)o用智能化功能模块实现与被控对象特性的匹配,使调节阀产品的类型和品种大大减少,使调节阀的制造过程得到 简化,并在生产和市场中经受考验和认可。

③数字通信。数字通信将在调节阀中获得广泛应用,以HART通信协议为基础,一些调节阀的阀门定位器将输入信号和阀位信号在同一传输线实现;以现场 总线技术为基础,调节阀与阀门定位器、PID控制功能模块结合,使控制功能在现场级实现,使危险分散,使控制更及时、更迅速。

④智能阀门定位器。智能阀门定位器具有阀门定位器的所有功能,同时能够改善调节阀的动态和静态特性,提高调节阀的控制精度,因此,智能阀门定位器将 在今后一段时间内成为重要的调节阀辅助设备被广泛应用。

调节阀的标准化表现在下列方面

①为了实现互换性,使同样尺寸和规格的不同厂商生产的调节阀能够互换,使用户不必为选择制造商而花费大量时间。

②为了实现互操作性,不同制造商生产的调节阀应能够与其他制造商的产品协同工作,不会发生信号的不匹配或阻抗的不匹配等现象。

③标准化的诊断软件和其他辅助软件,使不同制造商的调节阀可进行运行状态的诊断,运行数据的分析等。

④标准化的选型程序。调节阀选型仍是自控设计人员十分关心的问题,采用标准化的计算程序,根据工艺所提供数据,能够正确计算所需调节阀的流量系数, 确定配管及选用合适的阀体、阀芯及阀内件材质等,使设计过程标准化,提高设计质量。

(2)精小化.为降低调节阀的重量,便于运输、安装和维护,调节阀的精小化采用了下列措施。

①采用精小型执行机构。采用轻质材料,采用多组弹簧替代一组弹簧,降低执行机构高度,通常,精小型气动薄膜执行机构组成的调节阀比同类型气动薄膜执 行机构组成的调节阀高度要降低约30%,重量降低约30%,而流通能力可提高约30%。

②改变流路结构。例如,将阀芯的移动改变为阀座的移动,将直线位移改变为角位移等,使调节阀体积缩小,重量减轻。

③采用电动执行机构。不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备,也可减少执行机构的重量。例如,Fisher公司的9000系列电动执 行机构,其20型的高度小于330mm,使整个调节阀(带数字控制器和执行机构)质量降低到20~32kg。

(3)旋转化由于旋转类调节阀,例如球阀等,有相对体积较小、流路阻力较小、可调比较大、密封性较好、防堵性能较好、流通能力较大等优点,因此,在 调节阀新品种中,旋转阀的比重增大。特别是大口径管道中,普遍采用球阀、蝶阀等类型调节阀,从国外近年的产品看,旋转阀应用的比例正逐年增长。

(4)安全化仪表控制系统的安全性已经得到各方面的重视,安全仪表系统(SIS)对调节阀的要求也越来越高,表现在以下几方面。

①对调节阀故障信息诊断和处理要求提高,不仅要对调节阀进行故障发生后的被动性维护,而且要进行故障发生前的预防性维护和预见性维护。因此,对组成 调节阀的有关组件进行统计和分析,及时提出维护建议等变得更重要。

②对用于紧急停车系统或安全联锁系统的调节阀,提出及时、可靠、安全动作的要求。确保这些调节阀能够反应灵敏、准确。

③对用于危险场所的调节阀,应简化认证程序。例如,对本安应用的现场总线仪表,可简化为采用FISCO现场总线本质安全概念,使对本安产品的认证过 程简化。

④与其他现场仪表的安全性类似,对调节阀的安全性,可采用隔爆技术\防火技术、增安技术、本安技术、无火花技术等;对现场总线仪表,还可采用实体概 念、本安概念、FISCO概念和非易燃(FINCO)概念等。

(5)节能降低能源消耗,提高能源利用率是调节阀的一个。主要有下列几个发展方向。

①采用低压降比的调节阀。使调节阀在整个系统压降中占的比例减少,从而降低能耗,因此,设计低压降比的调节阀是发展方向之一;另一个发展方向是采用 低阻抗调节阀,例如采用蝶阀、偏心旋转阀等。

②采用自力式调节阀。例如,直接采用阀后介质的压力组成自力式控制系统,用被控介质的能量实现阀后压力控制。

③采用电动执行机构的调节阀。气动执行机构在整个调节阀运行过程中都需要有一定的气压,虽然可采用消耗量小的放大器等,但日积月累,耗气量仍是巨大 的。采用电动执行机构,在改变调节阀开度时,需要供电,在达到所需开度时就可不再供电,因此,从节能看,电动执行机构比气动执行机构有明显节能优点。

④采用压电调节阀。在智能电气阀门定位器中采用压电调节阀,只有当输出信号增加时才耗用气源。

⑤采用带平衡结构的阀芯,降低执行机构推力或推力矩,缩小膜头气室,降低能源需要。

⑥采用变频调速技术代替调节阀。对高压降比的应用场合,如果能量消耗很大,可采用变频调速技术,采用变频器改变有关运转设备的转速,降低能源消耗。

(6)保护环境环境污染已经成为公害,调节阀对环境的污染主要有调节阀噪声和调节阀的泄漏。其中,调节阀噪声对环境的污染更是十分严重。

①降低调节阀噪声。研制各种降低调节阀噪声的方法,包括从调节阀流路设计到调节阀阀内件的设计,从噪声源的分析到降低噪声的措施等。主要有设计降噪 调节阀和降噪调节阀阀内件;合理分配压降,使用外部降噪措施,例如,增加隔离、采用消声器等。
调节阀的发展方向分析

②降低调节阀的大气污染。调节阀的大气污染指调节阀的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”,这些泄漏物不仅造成物料或产品的浪费,而且对大气环境造成污 染,有时,还会造成人员的伤亡或设备爆炸等事故。因此,研制调节阀填料结构和填料类型、研制调节阀的密封等将是调节阀今后一个重要的研究课题。

计算机科学、控制理论和自动化仪表等高新科学技术的发展推动了调节阀的发展,例如,现场总线调节阀和智能阀门定位器的研制、数字通信在调节阀的实现 等。调节阀的发展也推动了其他科学技术的发展,例如,对防腐蚀材料的研究、对削弱和降低噪声方法的研究、对流体动力学的研究等。

随着现场总线技术的发展, 调节阀也将开放、智能和更可靠,它将与其他工业自动化仪表和计算机控制装置一起,使工业生产过程控制的功能更完善,控制的精度更高,控制的效果更明显,并 为我国现代化建设发挥更重要的作用。

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