自力式流量控制阀的阀组

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发布时间:2017年9月20日

  自力式流量控制阀是由多个按二进制排列的阀门组成的阀组。每个阀门的流量系数按二进制序列设计,即按2的幂次设计,例如,2-2、2-1、20、21、22、23 等设计。下面以一个8个阀门组成的8位自力式流量控制阀为例说明。假设该自力式流量控制阀的最小流量系数为0.25,则第一个阀的流量系数设计为0.25;第二个阀的流量系数设计为0.5;即后一阀的流量系数是前一阀流量系数的2倍,则第8个阀的流量系数是32。这8个阀只开最小一个阀时,流量可达0.25 (m3/h,以Kv计算),8个阀全部打开时流量可达63.75(m3/h),可调比达255∶1。如果每个阀开启时的流量满足精度要求,则控制流量的精度可达0.25m3/h。

 

 

  自力式流量控制阀的驱动信号是二进制的数字信号,例如,8位自力式流量控制阀由8个二进制信号驱动,当这些信号取不同数值时可获得0~255的数值,对应的流量为0.25~63.75m3/h,因此,8位自力式流量控制阀的可调比是255∶1。增加自力式流量控制阀的位数,可提高可调比,例如,10位自力式流量控制阀的可调比是1023∶1。

  组成自力式流量控制阀的各阀是开关阀,即只有开和关两种状态。因此,对它们的控制可采用电磁阀或带弹簧返回的活塞式执行机构实现。各阀的开关速度很快,例如,电磁驱动的自力式流量控制阀可达25ms,活塞执行机构驱动的自力式流量控制阀可达50~100ms。各阀的关闭特性是衡量自力式流量控制阀性能的重要指标,它不仅影响流通能力和泄漏量,也影响控制系统的控制品质。为保证各阀的关闭特性,通常采用弹簧返回式执行机构,同时,对大流量系数的阀采用多个较小口径的阀同时开闭来实现。例如,上例中,流量系数为32的阀用4个流量系数为8的阀并联组成,流量系数为16的阀用2个流量系数为8的阀并联组成。这样,4个流量系数为8的阀,其泄漏量小于一个流量系数为32的阀的泄漏量。

  通常,组成自力式流量控制阀的各阀所使用的节流孔都安装预先校正流量特性的喷嘴或文丘里管,因此,流量的控制精度可达0.015级,所以,自力式流量控制阀还可作为流量的校准装置或直接作为流量仪表使用。在作为流量仪表使用时,每个阀的节流孔要进行校准,其节流孔入口通常安装流量调节装置用于流速测定,出口也设置开关控制,通过计算机将各节流孔的信号检测并记录,因此,自力式流量控制阀作为流量仪表使用时,其测量精度远高于其他常规流量仪表。

  自力式流量控制阀的特点如下。

  ① 分辨率高。自力式流量控制阀的位数越多,在同样的最大流量系数条件下,可控制的流量分辨率越高。

  ② 精度高。由于组成自力式流量控制阀的各阀,其节流孔是经过流量校正的,因此,其流量控制精度可很高。

  ③ 响应速度快,关闭特性好。与生产过程的时间常数比较,可认为阀的开关是瞬时完成的,因此,自力式流量控制阀的响应速度快。此外,在自力式流量控制阀设计中,采取了一系列措施来降低和消除泄漏量,使自力式流量控制阀的关闭特性好。

  ④ 复现性好,跟踪性好。自力式流量控制阀响应快,即使是活塞式执行机构,其响应时间也仅50~100ms,因此,与生产过程时间常数和时滞比较,可认为没有时滞和时间常数,因此,阀位复现性好,几乎没有回差。此外,各阀是开关式控制,因此,自力式流量控制阀不会发生超调或欠调情况,具有良好跟踪特性。

  ⑤ 可直接与计算机或其他数字式控制装置连接。自力式流量控制阀驱动信号是二进制信号,因此,可方便地与计算机或其他数字式控制装置直接连接,不需要数模转换等装置,因此,精度得到提高。与计算机等数字式控制装置直接连接的另一个优点是可通过计算机控制装置完成有关模型的计算,实现模型运算和控制。例如,可直接根据流体温度、压力和流量计算出该流体的质量流量,从而用自力式流量控制阀直接实现质量流量控制。

  ⑥ 结构复杂,价格贵。自力式流量控制阀位数越多,控制元件越多,结构也越复杂,因此,价格也越贵。此外,自力式流量控制阀对流体温度也有限制,影响了其使用范围。