日本SMC2位3通電磁閥流量特性的選用問題

日本SMC2位3通電磁閥作為過程控制的終端元件，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，其技術(shù)和使用條件也比較成熟，但由于生產(chǎn)中不確定因素多，對(duì)象的特性又多種多樣，使得調(diào)節(jié)閥的選用比較復(fù)雜，并且調(diào)節(jié)閥的性能指標(biāo)如何又直接影響到過程控制的質(zhì)量好壞，尤其是流量特性的確定。在此，就調(diào)節(jié)閥理想流量特性的選擇問題進(jìn)行探討。2 調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥出廠時(shí)所標(biāo)明的都是理想流量特性，是按閥兩端壓降固定不變的理想狀況來設(shè)計(jì)的，主要有圖1所示的直線型、對(duì)數(shù)型、拋物線型和快開型四種形式。

日本SMC2位3通電磁閥的I/L（%）表示相對(duì)開度對(duì)Q/Qmax（%）表示相對(duì)流量。 但實(shí)際應(yīng)用過程中，由于多種因素的影響，如管道內(nèi)壁壓降、管件局部阻力壓降等的存在和變化，使得調(diào)節(jié)閥在不同開度下的壓降發(fā)生變化，理想的流量特性會(huì)畸變?yōu)楣ぷ髁髁刻匦?。即使相同的調(diào)節(jié)閥，當(dāng)應(yīng)用于不同的管路系統(tǒng)中時(shí)，其工作特性一般也是不一樣的。通常用壓降比s來反映流量特性的畸變程度。式中：Δpv全開表示調(diào)節(jié)閥全開時(shí)閥上的壓力降；Δpv 表示包括調(diào)節(jié)閥在內(nèi)的全部管路系統(tǒng)的壓降。

生產(chǎn)過程中，由于調(diào)節(jié)閥通常串聯(lián)在管路系統(tǒng)中，閥門開度的變化自然會(huì)引起流量的變化。

根據(jù)流體力學(xué)原理，管道中流體壓力的損失與流速的平方成正比，因此，調(diào)節(jié)閥的開度一旦改變，流量就會(huì)變化，管路系統(tǒng)各處的壓力降也都相應(yīng)地變化，其變化情況如圖2所示。由調(diào)節(jié)閥上壓差的變化量△Pvi、壓差△Pv、開度l/L及壓降比s的關(guān)系公式式中，Qmax表示管道壓力降等于零時(shí)調(diào)節(jié)閥的全開流量；Q表示調(diào)節(jié)閥在l/L開度的流量。

從上式可以看出，調(diào)節(jié)閥的工作流量特性是受壓降比s直接影響的。

在s=1時(shí)，管道阻力降為零，系統(tǒng)的壓降全部降落在調(diào)節(jié)閥上，實(shí)際的工作流量特性與理想流量特性一致。但隨著管道阻力降的增加，s值變小，不僅調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的流量減少，曲線下移，而且流量特性也發(fā)生了很大畸變，成為一系列向上拱的曲線，理想的直線特性畸變?yōu)榭扉_工作特性，理想的對(duì)數(shù)特性畸變?yōu)橹本€工作特性，如圖3所示。

3 日本SMC2位3通電磁閥理想流量特性的選擇方法根據(jù)一般對(duì)象的特性，調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇問題，實(shí)際上就是如何選擇直線型和對(duì)數(shù)型流量特性的問題。

日本SMC2位3通電磁閥應(yīng)首先根據(jù)工藝過程情況確定工作特性，然后根據(jù)工作特性和管路系統(tǒng)的配置等情況選擇合適的調(diào)節(jié)閥理想流量特性。

3.1 確定調(diào)節(jié)閥的工作流量特性關(guān)于工作特性的確定，應(yīng)滿足在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中，對(duì)象特性的變化能通過調(diào)節(jié)閥的特性變化得到補(bǔ)償，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)中廣義對(duì)象的特性盡可能穩(wěn)定，保證調(diào)節(jié)質(zhì)量。如果忽略對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的變化，則調(diào)節(jié)閥的工作特性確定應(yīng)能使廣義對(duì)象的放大系數(shù)為恒定值，即適當(dāng)選擇閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來補(bǔ)償對(duì)象放大如果對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性不能忽略，則不僅要考慮放大系數(shù)的補(bǔ)償，還需要考慮動(dòng)態(tài)特性的補(bǔ)償，也就是說，還要考慮用閥的放大系數(shù)的變化來補(bǔ)償系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的變化，以維持系統(tǒng)應(yīng)有的穩(wěn)定性。如對(duì)象的滯后、時(shí)間常數(shù)隨著負(fù)荷的增大而減小時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會(huì)降低，此時(shí)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)應(yīng)隨之變小才能使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到恢復(fù)。實(shí)際應(yīng)用過程中，主要是根據(jù)對(duì)象的靜態(tài)特性確定調(diào)節(jié)閥的工作特性。

日本SMC2位3通電磁閥的是不同負(fù)荷下的對(duì)象特性曲線。

（1）當(dāng)對(duì)象的工作點(diǎn)比較穩(wěn)定、調(diào)節(jié)閥兩端的壓差也比較穩(wěn)定時(shí)，閥門的開度基本上保持在一個(gè)固定的位置上，閥門的放大系數(shù)Kv變化不大，對(duì)象的放大系數(shù)Kv也變化不大，此種情況下，不論是線性特性還是對(duì)數(shù)特性都可以。

（2）控制閥兩端的壓差是主要的干擾時(shí)，要確保工作點(diǎn)的穩(wěn)定，則必須通過改變閥門開度來維持調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量穩(wěn)定，并且Kv還不應(yīng)發(fā)生變化。對(duì)于線性閥，它的流量特性方程是：k為常數(shù)。但由于閥門兩端的壓差是主要干擾，導(dǎo)致Qmax發(fā)生變化。

因此，Kv也發(fā)生了變化。對(duì)于對(duì)數(shù)閥，流量特性方程是：k′為常數(shù)。由于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量Q要求不變，雖然閥門的開度發(fā)生了變化，但Kv并沒有變化。因此，當(dāng)閥兩端的壓差是主要干擾時(shí)，應(yīng)該選用工作特性為對(duì)數(shù)型的閥門。

(1)調(diào)節(jié)閥屬于現(xiàn)場(chǎng)儀表，要求環(huán)境溫度應(yīng)在－25～60℃范圍，相對(duì)濕度≤95%。如果是安裝在露天或高溫場(chǎng)合，應(yīng)采取防水、降溫措施。在有震源的地方要遠(yuǎn)離振源或增加防振措施。 (2)調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)垂直安裝，特殊情況下可以傾斜，如傾斜角度很大或者閥本身自重太大時(shí)對(duì)閥應(yīng)增加支承件保護(hù)。

(3)安裝調(diào)節(jié)閥的管道一般不要離地面或地板太高，在管道高度大于2m時(shí)應(yīng)盡量設(shè)置平臺(tái)，以利于操作手輪和便于進(jìn)行維修。

(4)調(diào)節(jié)閥安裝前應(yīng)對(duì)管路進(jìn)行清洗，排除污物和焊渣。安裝后，為保證不使雜質(zhì)殘留在閥體內(nèi)，還應(yīng)再次對(duì)閥門進(jìn)行清洗，即通入介質(zhì)時(shí)應(yīng)使所有閥門開啟，以免雜質(zhì)卡住。在使用手輪機(jī)構(gòu)后，應(yīng)恢復(fù)到原來的空檔位置。

(5)為了使調(diào)節(jié)閥在發(fā)生故障或維修的情況下使生產(chǎn)過程能繼續(xù)進(jìn)行，調(diào)節(jié)閥應(yīng)加旁通管路。 同時(shí)還應(yīng)特別注意，調(diào)節(jié)閥的安裝位置是否符合工藝過程的要求。

(6)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電氣部分安裝應(yīng)根據(jù)有關(guān)電氣設(shè)備施工要求進(jìn)行。如是隔爆型產(chǎn)品應(yīng)按《爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣設(shè)備安裝規(guī)范》要求進(jìn)行安裝。如現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線采用SBH型或其它六芯或八芯、外徑為Φ11.3mm左右的膠皮安裝電纜線。在使用維修中，在易爆場(chǎng)所嚴(yán)禁通電開蓋維修和對(duì)隔爆面進(jìn)行撬打。同時(shí)在拆裝中不要磕傷或劃傷隔爆面，檢修后要還原成原來的隔爆要求狀態(tài)。

(7)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的減速器拆修后應(yīng)注意加油潤(rùn)滑，低速電機(jī)一般不要拆洗加油。

裝配后還應(yīng)檢查閥位與閥位開度指示是否相符。2.常見故障部位及原因分析

日本SMC2位3通電磁閥工作性能的好壞會(huì)直接影響整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作質(zhì)量。由于調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)場(chǎng)是與被調(diào)介質(zhì)直接接觸的，工作環(huán)境十分惡劣，因此容易產(chǎn)生各種故障。

在生產(chǎn)過程中，除了隨時(shí)排除這些故障外，還必須進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)和定期檢修。尤其是對(duì)使用環(huán)境特別惡劣的調(diào)節(jié)閥，更應(yīng)重視維護(hù)和定期檢修。 不同形式的調(diào)節(jié)閥，其故障及其產(chǎn)生原因是不一樣的?，F(xiàn)以四川儀表廠生產(chǎn)的直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為例，說明電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的一般故障及檢修方法。