BURKERT電磁閥流量特性分析及應用選擇

    BURKERT電磁閥在自動控制系統(tǒng)中，調節(jié)閥是其常用的執(zhí)行器。控制過程是否平穩(wěn)取決于調節(jié)閥能否準確動作，使過程控制體現(xiàn)為物料能量和流量的變化。所以，要根據(jù)不同的需要選擇不同的調節(jié)閥。選擇恰當?shù)恼{節(jié)閥是管路設計的主要問題，也是調節(jié)系統(tǒng)安全和平穩(wěn)運行的關鍵。

    BURKERT電磁閥由執(zhí)行機構和調節(jié)機構組成，接受調節(jié)器或計算機的控制信號，用來改變被控介質的流量，使被調參數(shù)維持在所要求的范圍內，從而達到過程控制的自動化。

    2．1執(zhí)行機構

    執(zhí)行機構按照驅動形式分為氣動、電動和液動3種。氣動執(zhí)行機構具有結構簡單，動作，性能穩(wěn)定，，維護方便，防火防爆等，在許多控制系統(tǒng)中獲得了廣泛地應用。電動執(zhí)行機構雖然不利于防火防爆，但其驅動電源方便可取，且信號傳輸速度快，便于遠距離傳輸，體積小，動作，維修方便，。液動執(zhí)行器的推力較大，調節(jié)精度高，動作速度快，運行平穩(wěn)，但由于設備體積大，工藝復雜，所以目前使用不多。

    執(zhí)行機構不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩、摩擦力、密封力及重力等有關力的作用)。因此，為了使調節(jié)閥正常工作，配用的執(zhí)行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力，高度密封和閥門的開啟。對執(zhí)行機構輸出力確定后。應根據(jù)工藝使用環(huán)境要求，選擇相應的執(zhí)行機構。例如，對于現(xiàn)場有防爆要求時，應選用氣動執(zhí)行機構，且接線盒為防爆型。如果沒有防爆要求，則氣動或電動執(zhí)行機構都可選用，但從節(jié)能方面考慮，應盡量選用電動執(zhí)行機構。對于要求調節(jié)精度高，動作速度快和運行平穩(wěn)的工況，應選用液動執(zhí)行機構。綜合各類執(zhí)行器的特點，自動控制系統(tǒng)普遍采用電動執(zhí)行機構。如結構簡單、體積小的ZAZ直行程類及zAJ角行程類，36101(R)型電子式及SKD型多轉電動執(zhí)行機構等。各類執(zhí)行機構盡管在結構上不完全相同，但基本結構都包括放大器、執(zhí)行機構不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩、摩擦力、密封力及重力等有關力的作用)。因此，為了使調節(jié)閥正常工作，配用的執(zhí)行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力，高度密封和閥門的開啟。對執(zhí)行機構輸出力確定后。應根據(jù)工藝使用環(huán)境要求，選擇相應的執(zhí)行機構。例如，對于現(xiàn)場有防爆要求時，應選用氣動執(zhí)行機構，且接線盒為防爆型。如果沒有防爆要求，則氣動或電動執(zhí)行機構都可選用，但從節(jié)能方面考慮，應盡量選用電動執(zhí)行機構。對于要求調節(jié)精度高，動作速度快和運行平穩(wěn)的工況，應選用液動執(zhí)行機構。綜合各類執(zhí)行器的特點，自動控制系統(tǒng)普遍采用電動執(zhí)行機構。如結構簡單、體積小的ZAZ直行程類及zAJ角行程類，36101(R)型電子式及SKD型多轉電動執(zhí)行機構等。各類執(zhí)行機構盡管在結構上不完全相同，但基本結構都包括放大器、動調節(jié)機構，使閥開啟或關閉。

    BURKERT電磁閥是調節(jié)閥的調節(jié)機構，它根據(jù)控制信號的要求而改變閥門開度的大小來調節(jié)流量，是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件。調節(jié)閥門主要由上下閥蓋、閥體、閥瓣、閥座、填料及壓板等部件組成。在自動控制系統(tǒng)中，閥門主要的調節(jié)介質為水和蒸汽等。在壓力比較，使用情況單一的情況下，常用的調節(jié)閥有直通調節(jié)閥、三通調節(jié)閥和蝶閥等。

    直通閥有直通單座閥和雙座閥之分。單座閥結構簡單，廉，關閉時泄漏量小，但由于閥座前后存在的壓差對閥瓣產生的不平衡力較大，所以適用于壓差的場合，例如供水管或回水管中。雙座閥有兩個閥瓣閥座，在其關閉狀態(tài)時，兩個閥瓣的受力可部分抵消，閥瓣所受的不平衡力小，但是由于熱脹冷縮效應，其同時關閉性較差，造價也較高，只適用于閥前后壓差較高但密閉要求不高的場合，例如供水或回水之間的壓差旁通閥。

    三通閥有三個出入口與管道相連，總進水量較恒定，適用于定水量系統(tǒng)中，并要求有固定的安裝方向，不宜反裝，不適于溫差較大場合。三通調節(jié)閥有合流閥與分流閥之分。合流閥是將來自兩個入口的流體混合至一個出口。分流閥則是將一個入口的流體分別由兩個口送出。

    蝶閥結構較簡單，由閥體、蝶板軸及軸封等部分組成，其行程為0。～90。。蝶閥有位式控制和比例控制2種方式。蝶閥的特點是阻力損失小，體積小，質量輕，安裝方便，并且開啟閥門和關閉閥門的允許壓差較大，但其調節(jié)性能和關閥密閉性能較差，通常用于壓差較大但調節(jié)性能要求不高的場所。除用作兩通閥外，還可以用兩個蝶閥組合，完成三通閥的功能。在自動控制系統(tǒng)中，開／關型電動蝶閥常用于冷水和熱水系統(tǒng)中，作為水路的連通和關斷控制。

    4調節(jié)閥的選擇

    4．1流量特性選擇

    流量特性的選擇方法有兩種，一種是通過數(shù)學計算的分析法，另一種是在實際工程中總結的經驗法。由于分析法既復雜又費時，所以一般工程上都采用經驗法。具體來說，應該從調節(jié)質量、工況條件、負荷及特性幾個方面考慮。

    (1)根據(jù)自動調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)質量根據(jù)自動控制原理中的特性補償原理，為了使系統(tǒng)保持良好的調節(jié)質量，希望開環(huán)總放大系數(shù)與各環(huán)節(jié)放大系數(shù)之積保持常數(shù)。這樣，適當選擇閥的特性，以閥的放大系數(shù)變化來補償對象放大系數(shù)的變化，從而使系統(tǒng)的總放大系數(shù)保持不變。

    (2)根據(jù)管道系統(tǒng)壓降變化情況調節(jié)閥的壓降比S定義為該調節(jié)閥可控制的較大流量所對應閥門進出口差壓△Pl和系統(tǒng)差壓△P之比調節(jié)閥流量特性與壓降比S有密切的關系.

    (3)根據(jù)負荷變化直線閥在小開度時流量變化大，調節(jié)過于靈敏，易振蕩。在大開度時，調節(jié)作用又顯得微弱，造成調節(jié)不及時，不靈敏。因此在壓降比S較小，負荷變化大的場合不宜采用直線閥。等百分比閥在接近關閉時工作緩和平穩(wěn)，而接近全開狀態(tài)時，放大系數(shù)大，工作靈敏有效，因此它適用于負荷變化幅度大的場合。快開特性閥在行程較小時，流量就較大，隨著行程的增大，流量很快達到較大，它一般用于雙位調節(jié)和程序控制的場合。

    (4)根據(jù)調節(jié)對象的特性一般有自平衡能力的調節(jié)對象都可選擇等百分比流量特性的調節(jié)閥，不具有自平衡能力的調節(jié)對象則選擇直線流量特性的調節(jié)閥。

    4．2口徑選擇

    調節(jié)閥口徑是根據(jù)工藝要求的流通能力確定的，要根據(jù)提供的工藝條件計算出調節(jié)閥的流通能力，再依據(jù)其流通能力選擇調節(jié)閥的口徑。流通能力是指當調節(jié)閥全開，閥兩端壓差為9．81×10Pa，流體的密度為1g／cm時，每小時流經調節(jié)閥的流量值，該值以1T1／h或kg／h為單位。調節(jié)閥的流通能力是合理選擇閥門及閥門口徑的一個重要參數(shù)，通過對調節(jié)閥流通能力的計算，對比提供的技術參數(shù)確定閥門口徑的大小。對于自動控制系統(tǒng)來說，水是流經調節(jié)閥的常見的介質之一，所以以水為例介紹調節(jié)閥的流通能力.

    4．3選用注意事項

    (1)調節(jié)閥直接按照接管管徑選取是不合理的。閥門的調節(jié)品質與接管流速或管徑沒有關系，閥門的調節(jié)品質僅與水的阻力及流量有關。亦即一旦系統(tǒng)設備確定之后，理論上適合該系統(tǒng)的閥門只有一種的口徑，而不會出現(xiàn)多種選擇。

    (2)調節(jié)閥口徑不能過小。選擇的閥門口徑過小，一方面會增加系統(tǒng)的阻力，甚至會出現(xiàn)閥門口徑100％開啟時，系統(tǒng)仍無法達到設定的容量要求，導致嚴重后果。另一方面閥門將需要通過系統(tǒng)提供較大的壓差以維持足夠的流量，加重泵的負荷，閥門易受損害，對閥門的壽命影響很大。

    (3)調節(jié)閥口徑不能過大。選擇的閥門口徑過大，不僅增加工程成本，而且還會引起閥門經常運行在百分比范圍內，引起調節(jié)精度降，使控制性能變差，而且易使系統(tǒng)受沖擊和振蕩。

    (4)為了系統(tǒng)控制品質，較好的方法是在系統(tǒng)允許的范圍內選擇能獲得較大壓力降的閥門口徑，使閥門在運轉過程中壓力降的變化值盡可能小。閥門全開狀態(tài)下的壓力降占全泵壓百分比越高，則閥門壓力降相對變化值越小，閥門的安裝特性就越接近其內在特性。