在自動控制系統中,調節閥是其常用的執行器。控制過程是否平穩取決于調節閥能否準確動作,使過程控制體現為物料能量和流量的精確變化。所以,要根據不同的需要選擇不同的調節閥。選擇恰當的調節閥是管路設計的主要問題,也是保證調節系統安全和平穩運行的關鍵。
調節閥由執行機構和調節機構組成,接受調節器或計算機的控制信號,用來改變被控介質的流量,使被調參數維持在所要求的范圍內,從而達到過程控制的自動化。
執行機構按照驅動形式分為氣動、電動和液動3種。氣動執行機構具有結構簡單,動作可靠,性能穩定,價格低,維護方便,防火防爆等優點,在許多控制系統中獲得了廣泛地應用。電動執行機構雖然不利于防火防爆,但其驅動電源方便可取,且信號傳輸速度快,便于遠距離傳輸,體積小,動作可靠,維修方便,價格便宜。液動執行器的推力最大,調節精度高,動作速度快,運行平穩,但由于設備體積大,工藝復雜,所以目前使用不多。
執行機構不論是何種類型,其輸出力都是用于克服負荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩、摩擦力、密封力及重力等有關力的作用)。因此,為了使調節閥正常工作,配用的執行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力,保證高度密封和閥門的開啟。對執行機構輸出力確定后。應根據工藝使用環境要求,選擇相應的執行機構。例如,對于現場有防爆要求時,應選用氣動執行機構,且接線盒為防爆型。如果沒有防爆要求,則氣動或電動執行機構都可選用,但從節能方面考慮,應盡量選用電動執行機構。對于要求調節精度高,動作速度快和運行平穩的工況,應選用液動執行機構。
綜合各類執行器的特點,自動控制系統普遍采用電動執行機構。如結構簡單、體積小的 ZAZ 直行程類及 ZAJ 角行程類,3610L(R) 型電子式及SKD型多轉電動執行機構等。各類執行機構盡管在結構上不完全相同,但基本結構都包括放大器、可逆電機、減速裝置、推力機構、機械限位組件、彈性聯軸器和位置反饋等部件(圖 1)。
圖1 電動執行機構的方框圖
電動執行機構一般需要與伺服放大器配套,接受調節器的信號,該信號經過伺服放大器放大后轉換為三位繼電信號,控制可逆電機正轉或反轉,帶動調節機構,使閥開啟或關閉。
調節閥門是調節閥的調節機構,它根據控制信號的要求而改變閥門開度的大小來調節流量,是一個局部阻力可以變化的節流元件。調節閥門主要由上下閥蓋、閥體、閥瓣、閥座、填料及壓板等部件組成。在自動控制系統中,閥門主要的調節介質為水和蒸汽等。在壓力比較低,使用情況單一的情況下,常用的調節閥有直通調節閥、三通調節閥和蝶閥等。