Пневматический клапан управления: реализовать ключевое оборудование управления промышленной автоматизации

Аннотация: Пневматический регулирующий клапан, как важное оборудование для управления промышленной автоматизацией, широко используется во многих областях, таких как химическая промышленность, нефтяная промышленность, электроэнергетика, металлургия и т. д. Он использует сжатый воздух в качестве источника энергии в сочетании с электрическим позиционером клапана и приводом для реализации точного управления технологическими параметрами, такими как расход среды и давление в трубопроводе. В этой статье мы представим структурный состав, принцип работы, эксплуатационные характеристики пневматического регулирующего клапана и его важность в промышленном производстве.

С быстрым развитием современной промышленности системы автоматического управления все шире используются в различных областях. Как ключевое устройство управления, пневматический регулирующий клапан занимает важное место в промышленной автоматизации благодаря своим преимуществам: простоте управления, быстрому отклику и взрывобезопасности. В этой статье мы обсудим структуру, принцип работы и эксплуатационные характеристики пневматического регулирующего клапана, чтобы помочь читателям полностью понять это важное оборудование.

Пневматический регулирующий клапан в основном состоит из следующих частей:

1. Пневматический привод: это основной компонент пневматического регулирующего клапана, отвечающий за прием сигналов от системы управления (например, ПЛК) и преобразование их в механическое действие. Пневматический привод обычно включает в себя пневматическую диафрагму, пружину, привод и компоненты штока клапана.
2. Регулирующий корпус клапана: включает в себя золотник клапана, седло клапана и сам корпус клапана. Золотник и седло являются ключевыми компонентами для реализации дросселирующего эффекта, они контролируют расход и давление среды посредством изменения относительного положения.
3. Позиционер клапана: используется для повышения точности управления клапаном. Позиционер в соответствии с сигналом обратной связи о перемещении штока клапана для обеспечения точности и стабильности работы клапана.
4. Аксессуары: такие как фильтрующие редукционные клапаны, электромагнитные клапаны, устройства ручного управления и т. д., используемые для содействия нормальной работе системы.

Рабочий процесс пневматического регулирующего клапана можно разделить на следующие этапы:

Прием и преобразование сигнала: пневматический регулирующий клапан через систему управления (например, ПЛК) получает токовые сигналы или аналоговые сигналы, эти сигналы преобразуются в пневматические сигналы через электрический позиционер клапана или преобразователь. Например, распространенный токовый сигнал 4-20 мА может быть преобразован в пневматический сигнал 0,02-0,1 МПа через позиционер клапана. Это преобразование позволяет пневматическому приводу выполнять соответствующие действия в соответствии с изменениями входного сигнала.

Когда пневматический сигнал поступает в пневматический тонкопленочный привод, сжатый воздух толкает мембрану, чтобы она расширилась, что, в свою очередь, толкает привод и шток клапана, вызывая смещение золотника и изменение открытия клапана. В частности:

• Когда давление воздуха увеличивается, толкатель движется вверх, приводя в движение шток клапана и золотник вверх, и клапан широко открывается;
• Когда давление воздуха уменьшается, толкатель движется вниз, приводя в движение шток клапана и золотник вниз, клапан закрывается.

Позиционер клапана регулирует действие пневматического привода в режиме реального времени в соответствии с сигналом обратной связи о перемещении штока клапана, чтобы обеспечить соответствие открытия клапана входному сигналу. Когда сигнал обратной связи уравновешивается с входным сигналом, клапан перестает двигаться, тем самым обеспечивая точность и стабильность регулирования.

Давление перед клапаном (P1) изменяется на давление после клапана (P2) за счет дросселирующего эффекта золотника клапана и седла клапана. Конкретный процесс регулировки выглядит следующим образом:

• Регулирование давления: P2 подается в верхнюю камеру мембраны через трубопровод и воздействует на верхний диск, результирующая сила уравновешивается с реакцией пружины, что определяет относительное положение золотника и седла, тем самым контролируя давление после клапана. Когда P2 увеличивается, сила на верхний диск увеличивается, преодолевает силу пружины, закрывает золотник, уменьшает площадь потока, увеличивает сопротивление потоку, и P2 уменьшается, пока не достигнет заданного значения.
• Регулирование расхода: изменяя относительное положение золотника и седла, регулируется площадь потока среды, тем самым контролируя расход. Когда необходимо увеличить расход, клапан открывается; когда необходимо уменьшить расход, клапан закрывается.

Во всем процессе регулировки изменение открытия клапана, рычаг обратной связи будет давать позиционеру сигнал обратной связи в реальном времени. Позиционер регулирует в соответствии с этим сигналом обратной связи, чтобы обеспечить точность и стабильность работы клапана. Когда сигнал обратной связи уравновешивается с входным сигналом, клапан перестает двигаться и поддерживает текущее открытие.

Пневматический регулирующий клапан имеет следующие существенные преимущества, что делает его широко используемым в системах управления промышленной автоматизацией:

1. Простота управления: эксплуатация и техническое обслуживание пневматического регулирующего клапана относительно просты, не требуют сложных электронных схем, снижая частоту отказов и затраты на техническое обслуживание.
2. Быстрый отклик: благодаря высокой скорости отклика энергии сжатого воздуха пневматические регулирующие клапаны могут быть завершены в течение короткого периода времени от получения инструкций до выполнения всего процесса действия, повышая скорость отклика системы.
3. Взрывобезопасность: пневматические регулирующие клапаны не зависят от электропривода, чтобы избежать риска электрических искр, особенно для легковоспламеняющихся и взрывоопасных мест.
4. Высокая адаптируемость: пневматический регулирующий клапан может регулировать газ, пар, жидкость и другие среды, подходящие для различных условий работы.
5. Длительный срок службы: конструкция пневматического регулирующего клапана разумна, выбор материала превосходен, обладает высокой прочностью и надежностью и может стабильно работать в течение длительного времени.
6. Энергосбережение и высокая эффективность: благодаря точному контролю расхода и давления среды пневматический регулирующий клапан может эффективно экономить энергию и повышать эффективность производства.

Пневматические регулирующие клапаны широко используются в следующих отраслях и случаях:

1. Химическая промышленность: используется для регулирования расхода и давления материалов в химическом реакторе, для обеспечения стабильности и безопасности условий реакции.
2. Нефтяная промышленность: используется в нефтяных скважинах, нефтеперерабатывающих заводах и других местах для регулирования расхода и давления в трубопроводе транспортировки нефти и газа, для обеспечения безопасности и стабильности производственного процесса.
3. Электроэнергетика: используется в системе водоснабжения котла и системе регулирования пара тепловой электростанции для обеспечения стабильности и эффективности работы котла.
4. Металлургическая промышленность: используется в системе охлаждения водой доменной печи, конвертера и другого оборудования, системе регулирования газа и т. д., для обеспечения безопасности и стабильности производственного процесса.
5. Фармацевтическая промышленность: используется в процессе фармацевтического производства для транспортировки и регулирования различных материалов, для обеспечения точности производственного процесса и стандартов здоровья.

С непрерывным развитием технологий промышленной автоматизации пневматический регулирующий клапан также постоянно совершенствуется и дорабатывается. В будущем тенденция развития пневматического регулирующего клапана в основном отражается в следующих аспектах:

1. Интеллектуализация: внедрение интеллектуальных датчиков и коммуникационных модулей для реализации функций удаленного мониторинга и диагностики для повышения степени автоматизации и надежности системы.
2. Интеграция: интеграция пневматического регулирующего клапана с другим оборудованием управления для формирования интегрированной системы управления, упрощающей установку и техническое обслуживание.
3. Энергосбережение и охрана окружающей среды: дальнейшая оптимизация конструкции и производственного процесса пневматических регулирующих клапанов, снижение энергопотребления, уменьшение загрязнения окружающей среды.
4. Многофункциональность: разработка пневматических регулирующих клапанов с различными функциями для удовлетворения сложных потребностей различных условий работы.

Как эффективное, надежное и безопасное оборудование для управления промышленной автоматизацией, пневматический регулирующий клапан широко используется во многих отраслях промышленности. Его уникальная конструкция и технические преимущества делают его незаменимой частью современного промышленного производства. В будущем, с непрерывными инновациями и развитием технологий, пневматический регулирующий клапан, безусловно, продемонстрирует больший потенциал и пространство для развития в большем количестве областей, предоставляя более совершенные решения для производства и защиты окружающей среды в различных отраслях.