调节阀在工业生产过程控制中的作用

调节阀在工业生产过程控制中的作用

1、 控制系统的基本组成部分
工业生产过程的控制系统有各种不同类型，例如简单控制系统、复杂控制系统等，图1-1是两个简单控制系统的示例。图中，每个控制系统都包括被控变量、操纵变量和相应的控制规律。被控变量与期望的设定值保持一致，需要一种控制手段，例如，图中的蒸汽流量、泵的旁路流量等。被控变量偏离设定的原因是生产过程中存在干扰，例如，蒸汽压力的波动、泵转速的变化等。通常，把用于调节的变量称为操纵变量。
 
 一个简单控制系统由检测元件和变送器、执行器和被控对象组成。
   检测元件和变送器（sensor and transmitter）用于检测被控变量，将检测信号转换为标准信号。例如，热电阻将温度变化转换为电阻变化，温度变送器将电阻信号转换为标准的气压或电流、电压信号等。
控制器（controller）将检测变送环节输出的标准信号与设定值信号进行比较，获得偏差信号，按一定控制规律对偏差信号（error signal）进行运算，运算输出送执行器。控制器可用模拟仪表实现，也可用微处理器组成的数字控制器实现，例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模块等。
执行器（actuator）处于控制环路的zui终位置，因此也称为zui终元件（final element）。执行器用于接受控制器的输出信号，并控制操纵变量变化。在大多数工业生产过程控制的应用中，执行器采用控制阀。近年来，随着变频调速技术的应用，一些控制系统已采用变频器和相应的电动机（泵）等设备组成执行器。
生产过程的负荷变化或操作条件改变时，通过检测元件和变送器的检测和变送，将过程的被控变量送控制器，经控制规律运算后的输出送执行器，改变过程中相应的流体流量，使被控变量与设定值保持一致。可见，检测元件和变送器的作用类似于人的眼睛，控制器的作用类似于人的大脑，执行器的作用类似于人的手脚。一个控制系统的质量受到组成控制系统各组成部件的影响，主要取决于控制系统组成部件中zui薄弱环节的影响。
2、 调节阀的重要性
调节阀用于调节操纵变量的流量，从控制系统整体看，一个控制系统控制得好不好，都要通过调节阀来实现。由于下列原因，调节阀变得十分重要。
    1、控制阀是节流装置，属于动部件，与检测元件和变送器、控制器比较，在控制过程中，调节阀需要不断改变流件的流通面积，使操纵变量变化，以适应负荷变化或操作条件的改变。因此，对调节阀阀组件的密封、耐压、腐蚀等提出更高要求。例如，密封会使调节阀摩擦力增加，调节阀死区加大，造成控制系统控制品质变差等。
2、调节阀的的活动部件是造成“跑”、“冒”、“滴”、“漏”的主要原因，它不仅造成资源或物料的浪费，也污染环境，引发事故。
3、调节阀的阀内件与过程介质直接接触，和检测元件与过程介质接触的不同之处如下：
a.调节阀阀组件的接触介质可能与检测元件的接触介质不同，对调节阀的耐腐蚀性、强度、刚度、材料等有更高要求。
b.检测元件可采用隔离液等方法与过程介质隔离，但调节阀通常与过程介质直接接触，很难采用隔离的方法与过程介质隔离。
4、调节阀的节流使能量在阀内件内部被消耗，因此，降低能耗，降低调节阀的压力损失，和保证较好的控制品质之间要合理选择和兼顾。
5、调节阀对流体进行节流的同时也造成噪声。例如，当阀出口压力低于液体的蒸汽压力时，造成闪蒸；当阀下游压力高于液体蒸汽压力时，造成汽蚀。调节阀造成的噪声和调节阀流路的设计、操作压力、被控介质特性等有关，因此，降低噪声，降低压力损失等对调节阀提出更高的要求。
6、调节阀的适应性强。它被安装在各种不同的生产过程，产生过程的低温、高温、高压、大流量、微小流量等操作条件需要调节阀具有各种不同的功能，调节阀应能够适应不同应力的要求。