Что такое клапан управления? Как работают клапаны управления?

Как работают клапаны управления?

В современном промышленном производстве для обеспечения эффективности производства необходим точный контроль потока жидкости (например, газа, пара, воды или химических смесей), давления, температуры и уровня жидкости,Качество продукции, безопасность эксплуатации и охрана окружающей среды.Управляющие клапаны играют центральную роль в этой сложной и точной цепочке управленияОни не являются простыми устройствами включения/выключения, а скорее реагируют на сигналы от контроллеров путем изменения размера пути потока, тем самым достигая прямого и точного регулирования переменных процесса.Производительность клапанов управления напрямую влияет на экономическую эффективность, безопасности и воздействия на окружающую среду промышленных процессов, что делает их стратегическими инвестициями, а не просто покупкой оборудования.

Сянцзинь, как один из крупнейших китайских поставщиков клапанов управления и позиционирующих клапанов, стремится предоставить высококачественные решения для управления клапанами, чтобы помочь промышленности достичь эффективных, безопасных, безопасных, безопасных и безопасных систем управления.и интеллектуальный контроль жидкостиДля получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите наш официальный сайт:www.shgongboshi.com.

Основные компоненты клапана управления

Контрольный клапан - это не один компонент, а интегрированная система, включающая в себя несколько точных компонентов, работающих в тандеме.и позиционирующий клапан, наряду с различными аксессуарами, такими как преобразователи, регуляторы давления подачи воздуха, ручные операторы, амортизаторы или ограничительные переключатели.

Корпус клапана: трасса жидкости и компонент, несущий давление

Корпус клапана является основным структурным компонентом клапана управления, и его конструкция определяет путь потока жидкости внутри клапана.,через который жидкость протекает через порты и отверстия или отверстия в корпусе клапана.Основными функциями клапана тела являются выдерживать давление жидкости и обеспечивать поддержку и герметичное окружение для внутренних клапановКроме того, структура корпуса клапана косвенно влияет на характеристики регулирования потока.поскольку сопротивление потоку жидкости и характеристики падения давления тесно связаны с конструкцией внутренних проходов в корпусе клапана.

Внутренняя часть клапана: компоненты, непосредственно контактирующие с жидкостью, основные компоненты для регулирования потока

Внутренние части клапана - это части клапана управления, которые непосредственно контактируют с контролируемой жидкостью и являются основными компонентами для достижения регулирования потока.Они обычно состоят из клапанаВнутренние элементы клапана точно контролируют количество текучей среды, проходящей через него, изменяя их относительное положение и просвет с сиденьем клапана.при подъеме или повороте диска или розетки клапанаГеометрическая форма и выбор материала внутренних клапанов оказывают решающее влияние на их характеристики потока.устойчивость к износу, коррозионная стойкость и герметичность.

Актуатор: обеспечивает движущую силу для работы клапана

Действующий механизм является "мышкой" клапана управления, отвечающей за преобразование абстрактных сигналов от системы управления в механическую силу для движения внутренних частей клапана для физического движения.При получении сигнала управления, он управляет клапаном соответствующим образом, чтобы достичь полностью открытого, полностью закрытого или любого промежуточного положения, тем самым достигая точного регулирования потока жидкости.

Актуаторы могут быть классифицированы на различные типы в зависимости от источника питания и режима движения:

Классификация по режиму движения:

• Линейные приводы:Производить линейное движение толчка-тяжка, подходящее для клапанов, для которых ствол клапана должен двигаться вверх и вниз, таких как клапаны-глобулы, клапаны-вороты и клапаны-диафрагмы.
• Осуществляющие вращение:Производить вращательное движение, подходящее для клапанов, для которых требуется вращение диска клапана или шарика, таких как шаровые клапаны, клапаны-бабочки и клапаны-зажимы.

Фишерский пневматический клапан управления

Классификация по источнику питания:

• Пневматические приводы:
• Принцип работы:Использует сжатый воздух или газ в качестве источника питания, применяя давление воздуха к диафрагме или поршне для генерации линейного или вращающегося движения.Давление воздуха может поочередно действовать с обеих сторон поршня для достижения двунаправленного движения (двойного действия), или действовать только с одной стороны с пружиной, обеспечивающей возвратную силу (однодействующее).
• Преимущества:

1. Быстрая скорость ответа: обычно достигает 50 500 мм/с, быстрее, чем гидравлические или электрические системы.
2. Внутренне безопасный: не зависит от электричества и не производит искры, что делает его очень подходящим для легковоспламеняющихся и взрывоопасных сред.
3. Простая конструкция, легкий вес, легко устанавливать и обслуживать: как правило, более низкая стоимость.
4. Легкая регулировка выходной силы и скорости работы.
5. Высокая надежность и длительный срок службы.
6. Может хранить энергию, обеспечивать централизованное подачу воздуха и быстро высвобождать энергию для достижения высокоскоростной реакции.
7. Сильная адаптивность к ударным нагрузкам и перегрузкам.
8. Может использоваться в условиях высокой температуры.

1. Ограниченная выходная сила: по сравнению с гидравлическими приводами их выходная сила обычно меньше.
2. Относительно низкая точность: из-за сжимаемости воздуха на скорость работы цилиндра легко влияют изменения нагрузки, а его стабильность при низких скоростях уступает стабильности гидравлических цилиндров.
3. Требует системы подачи сжатого воздуха: это включает дополнительные затраты на компрессоры и трубопроводы.
4. Неисправность компрессора может вызвать неисправность всех пневматических приводов: однако этот риск можно смягчить с помощью резервной системы компрессора.
5. Быстрое езда на велосипеде может вызвать эффект водяного молотка.
6. Производительность чувствительна к воде и экстремальным температурам.

• Принцип работы:При управлении электродвигателем вращательное движение двигателя преобразуется в линейное или вращательное движение с помощью механизмов передачи, таких как винты, редукторы или ремни для привода клапанов.Шаговые двигатели или сервомоторы обычно используются для достижения высокоточного управления.
• Преимущества:

1. Высокая точность и повторяемое позиционирование: обеспечивает чрезвычайно точное и повторяемое позиционирование клапана, что делает его идеальным для автоматизированных задач.
2. Легко программируется и интегрируется: легко подключается к цифровым системам управления и может быть запрограммирован для достижения сложных моделей движения.
3. Высокая энергоэффективность: обычно потребляет меньше энергии, чем гидравлические или пневматические приводы при статической нагрузке.
4. Низкие требования к техническому обслуживанию: из-за меньшего количества деталей и отсутствия систем с жидкостями требования к техническому обслуживанию чрезвычайно низкие.
5. Тихая операция.
6. Не подвержены воздействию колебаний в напряжении питания и частоте.
7. Регулируемая скорость вращения.

1. Более высокая стоимость: как правило, дороже, чем пневматические приводы.
2. Относительно медленная скорость: особенно в приложениях, требующих высокой тяги.
3. Зависит от источника питания: требует резервного источника питания или механизма возвращения пружины во время отключения питания для обеспечения безопасности.
4. Не подходит для взрывоопасных условий: если он не специально разработан для защиты от взрывов.
5. Сложная конструкция, требующая специализированных знаний для установки и обслуживания.

• Принцип работы:Использует под давлением жидкость (обычно гидравлическое масло) в качестве источника питания для преобразования давления жидкости в механическое движение.Некомпрессивность гидравлического масла обеспечивает стабильное и надежное расположение клапана, с поршнями вместо диафрагм, обычно используемых для создания мощной тяги.
• Преимущества:

1. Высокая выходная сила/крутящий момент: способен генерировать значительную механическую силу, подходит для работы с большими клапанами для больших грузов или клапанов высокого давления.с выходной силой, значительно превышающей силу пневматических приводов.
2. Высокая точность позиционирования: из-за некомпрессивности гидравлического масла он позволяет высокоточное и стабильное позиционирование клапана.
3. Быстрая скорость ответа: подходит для аварийного отключения (ESD) и применения клапанов, требующих быстрого действия.
4. Прочный и прочный, с относительно низкими требованиями к обслуживанию и длительным сроком службы.
5. Может внедрять механизмы защиты от неисправностей.

1. Сложная система с более высокими затратами: требует специальной системы гидравлического насоса, что делает установку и проектирование системы более сложными.
2. Риск утечки жидкости: для предотвращения утечки гидравлического масла требуется регулярное техническое обслуживание.
3. Не подходит для всех условий: некоторые конструкции могут иметь ограничения.

В следующей таблице сопоставлены различные типы приводов:

Позиционировщик клапана: обеспечение точной позиции клапана

Позиционировщик клапана служит критическим "мозгом", позволяющим клапанам управления достигать высокой точности, быстродействия и стабильности.особенно когда клапаны требуют регулировки сжатия.

Эмерсон Фишер клапан позиционировщик

Функция и важность позиционирующих клапанов

Основная функция позиционирования клапана заключается в том, чтобы обеспечить точное соответствие фактического положения ствола клапана или вала клапана командному сигналу, выдаваемому системой управления.Постоянно отслеживая фактическое положение клапана и вносить коррективы, он эффективно преодолевает присущие механические ограничения в клапане, такие как трение от упаковки ствола клапана, задержка привода и несбалансированные силы, оказываемые жидкостью на кнопку клапана.

Позиционировщик использует свой внутренний механизм управления обратной связью в замкнутом цикле для непрерывной регулировки давления, накладываемого на приводящий механизм, тем самым противодействуя любым другим силам, действующим на ствол клапана,"обеспечение правильного функционирования клапана" и "послушание сигналу управления"Эта возможность точного управления значительно улучшает общую производительность системы управления, включая:

Улучшенная точность управления: обеспечение того, чтобы фактическая скорость потока точно соответствовала сигналу управления, имеет решающее значение для процессов, чувствительных даже к незначительным отклонениям.

• Более быстрое время отклика:Благодаря быстрому нагрузке и вентиляции сокращается время, необходимое для изменения процесса реакции клапана.
• Улучшенная стабильность процесса:Компенсация изменений в условиях процесса (таких как колебания давления и изменения скорости потока) обеспечивает постоянный контроль, что имеет решающее значение для качества продукции и безопасности системы.
• Уменьшение отходов и повышение безопасности:Оптимизирует использование ресурсов и снижает риск аварий благодаря точному контролю.
• Продленный срок службы клапана и снижение затрат на обслуживание:Минимизирует износ, компенсируя изменения в производительности клапана с течением времени, что позволяет осуществлять предсказуемое обслуживание.
• Усиление сигнала:Позиционировщик может обрабатывать более высокие скорости воздушного потока, тем самым также функционируя как увеличитель объема, обеспечивая более быстрые скорости ствола клапана и более короткие временные задержки.
• Достичь тесного закрытия:Насыщая выходную мощность до минимума при сигнале 0%, клапанная розетка плотно прижимается к сиденью, обеспечивая надежное закрытие с нулевой утечкой.
• Критически важен для беспружевых двойных поршневых приводов и электрических приводов без возможности определения положения.

Принцип работы позиционирующего клапана: управление обратной связью в замкнутом цикле

Ядром работы клапаноустановщика является его система управления обратной связью в замкнутом цикле.Он принимает входные сигналы (точку настройки) от системы управления при измерении фактического положения ствола клапана или вала клапана (сигнал обратной связи) с помощью механических или электронных средств.Контроллер внутри позиционирующего устройства сравнивает разницу между точкой установки и фактическим положением, рассчитывает сигнал об ошибке,и регулирует выходный сигнал (обычно пневматическое давление), отправленный к приводу на основе этой ошибки, тем самым заставляя клапан двигаться к желаемому положению до устранения ошибки.

• Детальный принцип работы пневматических позиционирующих устройств:
  Пневматические позиционировщики обычно работают по принципу баланса сил.приводящий ствол клапана, подключенный к диафрагме сигнала и подключенной пластине, чтобы переместиться вправоЭто открывает подающую воздушную пластину, позволяя давлению подающего воздуха проникать в выходный конец, подключенный к диафрагме привода, в то время как выпускная пластина остается закрытой.Увеличение внутреннего давления внутри привода толкает ствол клапана вниз, заставляя рычаг позиционирования вращаться по часовой стрелке и сжимать пружину диапазона с помощью подшипника.в какой точке сила сжатия пружины диапазона уравновешивает силу, вырабатываемую диафрагмой сигналаНапротив, когда сигнал управления уменьшается, сила, оказываемая диафрагмой сигнала, уменьшается.и сила весны диапазона толкает ствол клапана, подключенного к амортизатору слева, открывая выхлопный амортизатор, уменьшая давление привода и заставляя ствол клапана двигаться вверх, пока не будет установлен новый баланс сил.
• Принцип работы цифрового позиционирующего устройства:
  Цифровой позиционировщик использует микропроцессор для выполнения алгоритмов управления положением, а не механические балансовые балки, камеры и ампульсные сборки.обрабатывает его через цифровые алгоритмы, и преобразует его в сигнал тока привода, отправляемый в преобразователь I/P. Преобразователь I/P преобразует сигнал тока в сигнал пневматического давления,который затем передается к приводу через реле пневматического усилителяОтзывы о положении клапана (обычно через бесконтактные датчики, такие как датчики эффекта Холла) отправляются обратно в микропроцессор.Стержень клапана продолжает двигаться, пока правильное положение не будет достигнуто, в этот момент микропроцессор стабилизирует сигнал привода к преобразователю I/P, достигая точного баланса.

Классификация и характеристики позиционирующего устройства клапана

На основе их принципов работы и типа сигналов, которые они получают, позиционирующие клапаны могут быть классифицированы в следующие категории:

• Пневматические позиционеры:
• Принцип работы:Receives pneumatic signals (typically 3-15 psi or 6-30 psi) and provides corresponding air pressure to the pneumatic actuator to ensure that the valve stem or valve shaft position is proportional to the pneumatic input signal.
• Преимущества:

1. Простая конструкция и конструкция:Легко изготавливается и обслуживается.
2. Более низкая стоимость:Обычно более экономичный, чем другие типы.
3. Надежная работа:Известна своей надежной работоспособностью.
4. Внутренне безопасно:Не требуется электричества, не создаются искры, подходит для взрывоопасных условий.
5. Может обеспечить высокую тягу для закрытия клапанов.

1. Ограниченная точность и разрешение: более низкая точность по сравнению с более продвинутыми типами.

• Принцип работы:Преобразует электрические сигналы управления (обычно 4-20 мА или 0-10 ВДК) в пневматические выходные сигналы, которые затем управляют приводом клапана.Поскольку многие блок управления процессом используют 4-20 мА сигналы постоянного тока для регулирования клапанов управления, электропневматические позиционирующие устройства (также известные как I/P позиционирующие устройства или датчики) отвечают за преобразование электронных сигналов тока в сигналы пневматического давления.
• Преимущества:

1. Более высокая точность и разрешение: обеспечивает более высокую точность, чем чистые пневматические позиционеры.
2. Способен обрабатывать электрические сигналы управления: Подходит для систем, которые используют электрические сигналы для управления.
3. Универсальность: сочетает в себе точность электронного управления с надежностью и безопасностью пневматической работы.
4. Улучшенная точность управления и время отклика.

1. Более сложная конструкция и конструкция:Это сложнее, чем пневматические позиционеры.
2. Более высокая стоимость:Дороже, чем пневматические позиционеры.

• Принцип работы:Используя передовые цифровые технологии, эти устройства используют микропроцессоры для позиционирования приводов клапанов и мониторинга и записи данных.или цифровых протоколов связи, таких как HART, Foundation Fieldbus, Profibus и т.д.).
• Преимущества:

1. Высокая точность и разрешение:Предоставляет исключительную точность и возможности управления.
2. Расширенные диагностические функции:Выявление аномалий клапана и признаков ухудшения состояния, самодиагностика и поддержка предсказательного обслуживания для снижения затрат на обслуживание.
3. Возможности самокалибровки и дистанционного мониторинга:Упростить настройку и работу, позволяя пользователям регулировать и настраивать настройки в любое время и в любом месте.
4. Низкое потребление воздуха:Более энергоэффективные, чем аналоговые позиционеры.
5. Никакого механического износа и минимальной гистерезы:Особенно при использовании бесконтактной технологии обратной связи он устраняет такие проблемы, как механическое износ, ослабление, коррозия и повреждения от вибраций, значительно улучшая надежность и срок службы.
6. Простая и надежная конструкция с длительным эксплуатационным сроком службы.
7. Экономически эффективный:Хотя первоначальная стоимость выше, в долгосрочной перспективе она может сэкономить значительные затраты благодаря оптимизированной эксплуатации и сокращению времени простоя.

1. Более высокая стоимость:Обычно дороже пневматических и электрических приводов.
2. Проблемы механического износа могут сохраняться, если не использовать технологию бесконтактной обратной связи.

В следующей таблице сопоставлены различные типы позиционирующих клапанов:

Учитывания при выборе и пункты обслуживания

Выбор подходящего позиционирующего клапана требует всестороннего рассмотрения нескольких факторов для обеспечения оптимальной производительности в конкретных приложениях:

1. Поддержка разделения диапазона управления:Некоторые позиционеры могут реагировать на определенные диапазоны входных сигналов, что позволяет одному контроллеру управлять двумя или более клапанами для более точного управления.
2. Удобство настройки нуля и протяженности:Некоторые позиционирующие устройства позволяют настраивать нулевую и протяженность без открытия крышки, но по соображениям безопасности такие настройки следует использовать осторожно или запрещать.
3. Стабильность нуля и протяженности:Если нуль и протяженность легко смещаются под влиянием изменений температуры, вибрации, времени или входного давления, для обеспечения точности движения клапана требуется частое калибровку.
4. Точность позиционирования:В идеале, для каждого входного сигнала внутренние компоненты клапана (зажим клапана, ствол клапана, сиденье клапана и т.д.) должны каждый раз точно достигать желаемого положения,независимо от направления движения или размера груза.
5. Требования к качеству воздуха:Поскольку подача воздуха на месте часто не соответствует стандартам ISA, пневматические клапаны должны выдерживать определенный уровень пыли, влаги и загрязнения маслом.
6. СовместимостьУбедитесь, что позиционировщик совместим с типом клапана, приводом и контроллером процесса.
7. Ограничения пространства и элементы безопасности:Рассмотрите место установки и выберите позиционирующий прибор с элементами безопасности, такими как функция аварийного отключения, чтобы уменьшить риски в опасных приложениях.

Правильная установка, калибровка и регулярное обслуживание имеют решающее значение для обеспечения оптимальной производительности и долговечности позиционирования.такие, как в серии Azbil 700 умные позиционирующие клапаны, возможно онлайн-выявление аномалий клапана и признаков ухудшения, что позволяет перейти от технического обслуживания, основанного на времени, к прогнозному обслуживанию, основанному на состоянии,значительное снижение затрат на техническое обслуживание и повышение эффективности системы.

Клапан управления Фишера

Принцип работы клапанов управления: от сигналов управления до точного регулирования

Регулирующие клапаны играют роль "конечных элементов управления" в промышленном оборудовании