上海滬工閥門廠(集團)有限公司

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調節閥的發展方向主要為智能化、標準化、精小化、旋轉化、安全化和節能環保化

一、調節閥的智能化已經提到議事日程,智能化主要采用智能閥門定位器。智能化表現在下列方面:

  1. 調節閥的自診斷,運行狀態的遠程通信等智能功能,使調節閥的管理方便,故障診斷變得容易,也降低了對維護人員的技能要求。
  2. 減少產品類型,簡化生產流程。采用智能閥門定位器不僅可方便地改變調節閥的流量特性,也可提高控制系統的控制品質。因此,對調節閥流量特性的要求可簡化及標準化(例如,僅生產線性特性調節閥)。用智能化功能模塊實現與被控對象特性的匹配,使調節閥產品的類型和品種大大減少,使調節閥的制造過程得到簡化,并在生產和市場中經受考驗和認可。
  3. 數字通信。數字通信將在調節閥中獲得廣泛應用,以 HART 通信協議為基礎,一些調節閥的閥門定位器將輸入信號和閥位信號在同一傳輸線實現;以現場總線技術為基礎,調節閥與閥門定位器、PID 控制功能模塊結合,使控制功能在現場級實現,使危險分散,使控制更及時、更迅速。
  4. 智能閥門定位器。智能閥門定位器具有閥門定位器的所有功能,同時能夠改善調節閥的動態和靜態特性,提高調節閥的控制精度,因此,智能閥門定位器將在今后一段時間內成為重要的調節閥輔助設備被廣泛應用。

二、調節閥的標準化表現在下列方面:

  1. 為了實現互換性,使同樣尺寸和規格的不同廠商生產的調節閥能夠互換,使用戶不必為選擇制造商而花費大量時間。
  2. 為了實現互操作性,不同制造商生產的調節閥應能夠與其他制造商的產品協同工作,不會發生信號的不匹配或阻抗的不匹配等現象。
  3. 標準化的診斷軟件和其他輔助軟件,使不同制造商的調節閥可進行運行狀態的診斷,運行數據的分析等。
  4. 標準化的選型程序。調節閥選型仍是自控設計人員十分關心的問題,采用標準化的計算程序,根據工藝所提供數據,能夠正確計算所需調節閥的流量系數,確定配管及選用合適的閥體、閥芯及閥內件材質等,使設計過程標準化,提高設計質量。

三、為降低調節閥的重量,便于運輸、安裝和維護,調節閥的精小化采用了下列措施:

  1. 采用精小型執行機構。采用輕質材料,采用多組彈簧替代一組彈簧,降低執行機構高度,通常,精小型氣動薄膜執行機構組成的調節閥比同類型氣動薄膜執行機構組成的調節閥高度要降低約 30%,重量降低約 30%,而流通能力可提高約 30%。
  2. 改變流路結構。例如,將閥芯的移動改變為閥座的移動,將直線位移改變為角位移等,使調節閥體積縮小,重量減輕。
  3. 采用電動執行機構。不僅可減少采用氣動執行機構所需的氣源裝置和輔助設備,也可減少執行機構的重量。例如,Fisher 公司的 9000 系列電動執行機構,其 20 型的高度小于 330mm,使整個調節閥(帶數字控制器和執行機構)質量降低到 20~32kg。

四、由于旋轉類調節閥,例如球閥等,有相對體積較小、流路阻力較小、可調比較大、密封性較好、防堵性能較好、流通能力較大等優點,因此,在調節閥新品種中,旋轉閥的比重增大。特別是大口徑管道中,普遍采用球閥、蝶閥等類型調節閥,從國外近年的產品看,旋轉閥應用的比例正逐年增長。

五、安全化儀表控制系統的安全性已經得到各方面的重視,安全儀表系統(SIS)對調節閥的要求也越來越高,表現在以下幾方面:

  1. 對調節閥故障信息診斷和處理要求提高,不僅要對調節閥進行故障發生后的被動性維護,而且要進行故障發生前的預防性維護和預見性維護。因此,對組成調節閥的有關組件進行統計和分析,及時提出維護建議等變得更重要。
  2. 對用于緊急停車系統或安全聯鎖系統的調節閥,提出及時、可靠、安全動作的要求。確保這些調節閥能夠反應靈敏、準確。
  3. 對用于危險場所的調節閥,應簡化認證程序。例如,對本安應用的現場總線儀表,可簡化為采用 FISCO 現場總線本質安全概念,使對本安產品的認證過程簡化。
  4. 與其他現場儀表的安全性類似,對調節閥的安全性,可采用隔爆技術、防火技術、增安技術、本安技術、無火花技術等;對現場總線儀表,還可采用實體概念、本安概念、FISCO 概念和非易燃(FINCO)概念等。

六、節能降低能源消耗,提高能源利用率是調節閥的一個發展方向。主要有下列幾個發展方向:

  1. 采用低壓降比的調節閥。使調節閥在整個系統壓降中占的比例減少,從而降低能耗,因此,設計低壓降比的調節閥是發展方向之一;另一個發展方向是采用低阻抗調節閥,例如采用蝶閥、偏心旋轉閥等。
  2. 采用自力式調節閥。例如,直接采用閥后介質的壓力組成自力式控制系統,用被控介質的能量實現閥后壓力控制。
  3. 采用電動執行機構的調節閥。氣動執行機構在整個調節閥運行過程中都需要有一定的氣壓,雖然可采用消耗量小的放大器等,但日積月累,耗氣量仍是巨大的。采用電動執行機構,在改變調節閥開度時,需要供電,在達到所需開度時就可不再供電,因此,從節能看,電動執行機構比氣動執行機構有明顯節能優點。
  4. 采用壓電調節閥。在智能電氣閥門定位器中采用壓電調節閥,只有當輸出信號增加時才耗用氣源。
  5. 采用帶平衡結構的閥芯,降低執行機構推力或推力矩,縮小膜頭氣室,降低能源需要。
  6. 采用變頻調速技術代替調節閥。對高壓降比的應用場合,如果能量消耗很大,可采用變頻調速技術,采用變頻器改變有關運轉設備的轉速,降低能源消耗。

七、環境污染已經成為公害,調節閥對環境的污染主要有調節閥噪聲和調節閥的泄漏。其中,調節閥噪聲對環境的污染更是十分嚴重。

  1. 降低調節閥噪聲。研制各種降低調節閥噪聲的方法,包括從調節閥流路設計到調節閥閥內件的設計,從噪聲源的分析到降低噪聲的措施等。主要有設計降噪調節閥和降噪調節閥閥內件;合理分配壓降,使用外部降噪措施,例如,增加隔離、采用消聲器等。
  2. 降低調節閥的大氣污染。調節閥的大氣污染指調節閥的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”,這些泄漏物不僅造成物料或產品的浪費,而且對大氣環境造成污染,有時,還會造成人員的傷亡或設備爆炸等事故。因此,研制調節閥填料結構和填料類型、研制調節閥的密封等將是調節閥今后一個重要的研究課題。

計算機科學、控制理論和自動化儀表等高新科學技術的發展推動了調節閥的發展,例如,現場總線調節閥和智能閥門定位器的研制、數字通信在調節閥的實現等。調節閥的發展也推動了其他科學技術的發展,例如,對防腐蝕材料的研究、對削弱和降低噪聲方法的研究、對流體動力學的研究等。隨著現場總線技術的發展,調節閥也將開放、智能和更可靠,它將與其他工業自動化儀表和計算機控制裝置一起,使工業生產過程控制的功能更完善,控制的精度更高,控制的效果更明顯,并為我國現代化建設發揮更重要的作用。


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