帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥原理：
氣動壓力調(diào)節(jié)閥是一種壓力平衡式調(diào)節(jié)閥，采用籠式套筒導(dǎo)向、雙密封結(jié)構(gòu)，配用多彈簧氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)高度低、重量輕、裝備簡便。氣動壓力調(diào)節(jié)閥閥芯采用籠式套筒閥芯，將氣源壓力變換為閥芯的直線位移，自動的控制調(diào)節(jié)閥開度，達到對管道內(nèi)流體的壓力連續(xù)調(diào)節(jié)。上海臺臣氣動壓力調(diào)節(jié)閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動作靈敏、壓降損失小、閥容量大、流量特性**、維護方便等優(yōu)點。整體具有工作平穩(wěn)、允許壓差大、流量特性**噪音低等特點。特別適用于允許泄露小、閥前后壓差較大的工作場合。
閥門氣動裝置**、可靠、成本低，使用維修方便，是閥門驅(qū)動結(jié)構(gòu)中的一大分支。目前氣動裝置在具有防爆要求的場合應(yīng)用較多。閥門氣動裝置采用氣源的工作壓較低，一般不大于 0.82MPa。又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而閥門氣動裝置的總推力不可能很大。 上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥
超高壓氣動減壓閥的工作原理如圖1所示。當壓頭無外力作用時，氣源來的氣體由輸入口進入閥體下部氣室，進氣閥門在氣壓和復(fù)位彈簧的作用下與進氣閥門座壓緊，閥輸出口無氣體輸出。當壓頭受外力F作用時，壓頭下移，通過平衡彈簧壓縮復(fù)位彈簧1，將排氣閥門壓下與排氣閥門座接觸，使輸出口與大氣隔離，壓頭繼續(xù)下移，頂開進氣閥門，壓縮空氣由進氣閥門控制的通道進入閥后面的執(zhí)行元件氣缸。隨著氣缸壓力的增加，進氣閥門的開度逐漸減小，直到輸出口壓力p2與壓頭上的作用力相平衡時進氣閥門關(guān)閉。當外力消除后，進氣閥門在氣壓和復(fù)位彈簧2的力作用下，向上移動關(guān)閉。與此同時，壓頭與排氣閥門在復(fù)位彈簧1的力及排氣壓力的作用下復(fù)位，排氣口開啟，原輸出的氣體由排氣閥門經(jīng)消聲器排入大氣。
現(xiàn)在再來研究排氣閥門處于某一平衡位置時的狀態(tài)。忽略壓頭、排氣閥門等的重力和摩擦力，排氣閥門受力平衡方程為：
F=p1A1+p2(A2-A1)+Fs+Ff(1)
式中：Fs――兩個復(fù)位彈簧的彈力之和;
Ff――密封圈的摩擦力;
A1、A2――分別為進、排氣閥門的有效受壓面積，
A1=π(d12-d012)/4，
A2=π(d22-d022)/4;
d――排氣閥門座直徑;
d01――頂桿下段直徑;
d02――頂桿上段直徑。
由式(1)知，閥的輸出壓力p2與壓頭上的作用力F成比例。
超高壓氣動減壓閥的工作原理
3、設(shè)計和計算
設(shè)計超高壓氣動減壓閥一般是先根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)和工作條件，選擇閥的結(jié)構(gòu)型式，然后進行結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和計算。
通常給定的參數(shù)有：氣源壓力、閥*大輸出壓力、通氣能力、*大操縱力和行程等。設(shè)計和計算的內(nèi)容有：選擇的結(jié)構(gòu)型式，據(jù)通氣能力和工作壓力確定閥的結(jié)構(gòu)尺寸，據(jù)行程和操縱力設(shè)計平衡彈簧等。
閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計重點在于進氣閥門、排氣閥門和活門座的密封結(jié)構(gòu)，因為氣體粘度小，且工作壓力高，容易泄漏。閥的結(jié)構(gòu)見圖1。
(1)通氣能力計算
閥的通氣能力是指在給定的氣源壓力、閥輸出壓力、執(zhí)行元件氣缸及閥后管道的容積的情況下，閥的充氣、排氣時間。
通氣能力取決于進氣通道和排氣通道的面積。閥在充氣和排氣過程中時間很短，我們忽略熱交換的影響，即絕熱充氣和絕熱排氣。另外，根據(jù)閥的工作壓力，閥是以音速充氣和音速排氣。因此閥的進氣通道有效面積Aa按下式計算[2]：
式中：V――充氣總?cè)莘e;
K――比熱比，絕熱充氣時，K=1.4;
T――空氣的溫度，標準空氣的溫度T=293.15K;
t1――充氣時間;
R――氣體常數(shù)，R=287.1N*m/kg/K;
p1――閥輸入口壓力;
p2――閥輸出口壓力;
p20――氣缸內(nèi)在充氣開始前的壓力。
∵A1=Aa
∴根據(jù)結(jié)構(gòu)(見圖1和圖2)，進氣孔直徑
按等面積原理，進氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
hc≥(d12-d012)/(4d1)(4)
放氣通道有效面積按下式計算
式中：t2――排氣時間;
p20――氣缸內(nèi)排氣初始壓力;
pa――外界壓力。
其它符號意義同式(3)。
放氣孔直徑(見圖1和圖2)
放氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
h2≥(d22-d022)/(4d)(7)
(2)排氣閥座直徑的計算
由閥的工作原理知道，排氣閥門座直徑d的大小直接影響閥的調(diào)壓精度。若其直徑大，則閥的調(diào)壓精度高;反之，則閥的調(diào)壓精度低。但是，排氣閥門座直徑又受到操縱力的限制。排氣閥門座直徑(見圖3(b))可由式(1)得到
式中：Fmax――給定的*大操縱力。
在滿足操縱力值的前提下，排氣閥門座直徑盡可能取大值。
(3)進、排氣閥門的設(shè)計
進、排氣閥門的設(shè)計主要包括結(jié)構(gòu)型式、材料的選取和幾何尺寸的確定。閥門結(jié)構(gòu)采用金屬包膠閥門(所謂金屬包膠閥門就是將橡膠直接硫化在金屬骨架上)。它利用了橡膠材料彈性高和密封比壓低的優(yōu)點，使閥門在工作過程中具有良好的補償功能;另外利用了金屬材料的強度和剛度。閥門加工制造工藝性好，制造成本低廉。
橡膠材料的選擇主要根據(jù)其機械性能和閥的工作溫度。
硫化橡膠的厚度根據(jù)閥門座型面高度h選取，橡膠壓縮量在(20～25)%為宜。
進、排氣閥門的金屬骨架宜用黃銅，因其與橡膠的結(jié)合性能好。
(4)進、排氣閥門座型面的設(shè)計
閥門座型面與閥門的橡膠面直接接觸，在工作過程中使膠面變形，起密封作用，而且對閥的壽命影響很大。閥門座型面結(jié)構(gòu)如圖2所示(其中：圖2(a)為進氣閥門座，圖2(b)為排氣閥門座)。圖中高度h范圍內(nèi)為閥門座型面，R為密封面。R值小，閥的靈敏度高;R值大，閥的壽命長。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，R在 0.3～0.5范圍內(nèi)取值較好。閥門座型面的粗糙度同樣也影響閥的密封性和壽命，粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4μm
圖2中b為支承面。它是用來限制膠面過度變形，起保護膠面的作用。
(5)平衡彈簧的設(shè)計
根據(jù)閥的性能分析，平衡彈簧與排氣閥門座直徑一樣，直接影響閥的調(diào)壓精度。減壓彈簧的剛度越小，閥的調(diào)壓精度越好。但是剛度太小，彈簧行程過長。它受到給定行程的限制，應(yīng)根據(jù)給定的參數(shù)設(shè)計彈簧剛度：
k=Fmax/(h1+h2)(9)
有了彈簧剛度、彈力和行程，便可進行彈簧的設(shè)計了。兩個復(fù)位彈簧的剛度可設(shè)計成相同，而且，其剛度小于平衡彈簧的剛度。
一、閥門氣動裝置的使用條件
使用條件
氣源工作壓力 0.4~0.7（MPa）
環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度 5~60（℃）
活塞工作速度和葉片徑線速度 10~500（mm/s）
電磁控制輸入信號電流 4~20mA
二、閥門氣動裝置的分類
閥門氣動裝置按其結(jié)構(gòu)特點分為三種型式：薄膜式氣動裝置、氣缸或氣動裝置、擺動式氣動裝置。此外還有氣動馬達式氣動裝置。
氣動裝置分類
薄膜式 1、薄膜氣缸
2、膜片 ①盤形膜片 ②平膜片
3、彈簧
4、活塞桿
氣缸式 1、氣缸 ①單氣缸 ②雙氣缸
2、活塞與活塞環(huán) ① O形密封圈 ② J 形密封圈 ③ U 形密封圈 ④ V 形密封圈
3、活塞桿
4、手動操作機構(gòu)
5、氣路附件 ① 回路系統(tǒng) ② 信號返回路 ③ 空氣過濾器 ④ 減壓閥油霧器 ⑤ 控制換向閥
擺動式 1、缸體
2、定子
3、轉(zhuǎn)子
4、葉片
三、各類氣動裝置的結(jié)構(gòu)特點
一、選擇依據(jù)介紹：
1.操作推力閥門電動裝置的主機結(jié)構(gòu)有兩種：一種是不配置推力盤，直接輸出力矩；另一種是配置推力盤，輸出力矩通過推力盤中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。
2.操作力矩操作力矩是選擇閥門電動裝置的*主要參數(shù)，氣動執(zhí)行器輸出力矩應(yīng)為閥門操作*大力矩的1.2～1.5倍。
3.閥桿直徑對多回轉(zhuǎn)類明桿閥門，如果電動裝置允許通過的*大閥桿直徑不能通過所配閥門的閥桿，便不能組裝成電動閥門。因此，電動裝置空心輸出軸的內(nèi)徑必須大于明桿閥門的閥桿外徑。對部分回轉(zhuǎn)閥門以及多回轉(zhuǎn)閥門中的暗桿閥門，雖不用考慮閥桿直徑的通過問題，但在選配時亦應(yīng)充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸，使組裝后能正常工作。
4.輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)閥門電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的多少與閥門的公稱通徑、閥桿螺距、螺紋頭數(shù)有關(guān)，要按M＝H／ZS計算（M為電動裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)，H為閥門開啟高度，S為閥桿傳動螺紋螺距，Z為閥桿螺紋頭數(shù)）。
5.氣動閥門執(zhí)行器有其特殊要求，即必須能夠限定轉(zhuǎn)矩或軸向力。通常閥門電動裝置采用限制轉(zhuǎn)矩的連軸器。當電動裝置規(guī)格確定之后，其控制轉(zhuǎn)矩也就確定了。
6.輸出轉(zhuǎn)速閥門的啟閉速度若過快，易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。因此，應(yīng)根據(jù)不同使用條件，選擇恰當?shù)膯㈤]速度。
氣動裝置結(jié)構(gòu)特點
型式 特點
薄膜式 行程短，＜40mm，結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，無手動機構(gòu)
氣缸式 行程長，必要時需加緩沖機構(gòu)，出力不夠采用雙氣缸結(jié)構(gòu)，有手動和手氣動切換結(jié)構(gòu)
擺動式 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，往復(fù)運動直接變成旋轉(zhuǎn)運動
氣動馬達式 可以直接代替閥門電動裝置的電動機而成為氣動裝置，因而可具有電動裝置的力矩控制等功能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜
(3)閥門液動裝置的正確選擇
由于閥門液動裝置可以獲得很大的輸出力矩，故當驅(qū)動閥門需要很大的力矩時可采用
液壓驅(qū)動裝置。
在正確選擇閥門驅(qū)動裝置時還應(yīng)看到：在所有閥門驅(qū)動裝置中，電動和薄膜式氣動裝置應(yīng)
用*廣。電動裝置主要用在閉路閥門上；薄膜式氣動裝置主要用在調(diào)節(jié)閥上；電磁傳動主要用
于小口徑閥門上；置人式的波紋管傳動裝置主要用在閥瓣的行程不大的閥門上和有腐蝕性和
毒性的介質(zhì)中，但它的使用范圍住往受控制主傳動裝置的輔助的先導(dǎo)裝置的限制。
選擇閥門驅(qū)動裝置，對閥門驅(qū)動裝置不可忽視的一項特殊要**，必須能夠限定轉(zhuǎn)矩
或軸向力，閥門電動裝置采用限制轉(zhuǎn)矩的聯(lián)軸器。在液動和氣動驅(qū)動裝置中，其*大作用
力取決于膜片或活塞的有效面積以及驅(qū)動介質(zhì)的壓力。也可以用彈簧來限制所傳遞的作
用力。
壓、液壓或其組合形式的動力源來驅(qū)動，其運動過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來
控制。
由于閥門驅(qū)動裝置應(yīng)有的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置的工作規(guī)范以及
閥fj在管線或設(shè)備上的位置。因此，闊門驅(qū)動裝置正確的選擇與閥門類型與技術(shù)參數(shù)戚戚
相關(guān)。正確選擇閥門驅(qū)動裝置的依據(jù)是：
①閥門的型式、規(guī)格與結(jié)構(gòu)。
②閥門的啟閉力矩（管道壓力、閥門的*大壓差）、推力。
③*高環(huán)境溫度與流體溫度。
④使用方式與使用次數(shù)。
⑤啟閉速度與時間。
⑥閥桿直徑、螺矩、旋轉(zhuǎn)方向。
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)：
氣動壓力調(diào)節(jié)閥流道呈流線型，選用進口MA43系列平衡密封環(huán)。整體具有工作平穩(wěn)、允許壓差大、流量特性**、噪音低等特點。特別適用于允許泄漏小、閥前后壓差較大的工作場合。氣動壓力調(diào)節(jié)閥有標準型、散熱型、低溫型、調(diào)節(jié)切斷型、波紋管密封型等多種型式。產(chǎn)品公稱壓力等級有PN(MPa)1.6、4.0、6.4、10.0；閥體口徑范圍DN(mm)20～250；適用流體溫度-150～+250℃范圍內(nèi)多種檔次；泄漏量標準有Ⅳ級、Ⅴ級、Ⅵ級；流量特性有直線、等百分比。多種品種規(guī)格可供選擇。
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥參數(shù)
|
項目
|
指標值
|
|
基本誤差％
|
不帶定位器
|
±5.0
|
|
帶定位器
|
±1.0
|
|
回差％
|
不帶定位器
|
3.0
|
|
帶定位器
|
1.0
|
|
死區(qū)％
|
不帶定位器
|
3.0
|
|
帶定位器
|
0.4
|
|
允許泄漏量L/h
|
1×10-3×閥額定容量
|
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥配件
可配附件定位器：電氣閥門定位器手輪 電磁閥 限位開關(guān) 電/氣轉(zhuǎn)換器 空氣過濾減壓器
|
供氣壓力
MPa
|
彈簧壓力
KPa
|
公稱通徑
|
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
0.14
|
20-100
|
5.4
|
4.4
|
4.9
|
3.8
|
4.7
|
3.6
|
2.8
|
3.75
|
2.7
|
2.15
|
2.0
|
1.7
|
|
0.24
|
40-200
|
10.8
|
8.8
|
9.8
|
7.6
|
9.4
|
7.2
|
5.6
|
7.5
|
5.4
|
4.3
|
4.0
|
3.4
|
注：使用條件為閥桿在介質(zhì)流出端關(guān)閉時P2=0狀態(tài)下。
|
公稱通徑(DN)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
閥座直徑(dn)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
額定流量系數(shù)(KV)
|
直線
|
6.9
|
11
|
17.6
|
27.5
|
44
|
69
|
110
|
176
|
275
|
440
|
630
|
875
|
1250
|
|
等百分
|
6.3
|
10
|
16
|
25
|
40
|
63
|
100
|
160
|
250
|
360
|
570
|
850
|
1180
|
|
允許壓差(MPa)
|
3.2
|
3.0
|
2.0
|
1.8
|
1.5
|
1.4
|
1.0
|
0,7
|
0.6
|
0.5
|
0.3
|
0.2
|
0.1
|
|
公稱壓力(MPa)
|
1.6、2.5、4.0、6.4、10.0
|
|
額定行程(mm)
|
16
|
25
|
40
|
60
|
100
|
|
執(zhí)行器型號
|
ZHA/B-22
|
ZHA/B-23
|
ZHA/B-34
|
ZHA/B-45
|
ZHA/B-56
|
|
流量特性
|
直線性、等百分比
|
|
閥蓋形式
|
標準型(-17～+250℃)、高溫型(+250～+450℃)、低溫型(-40～-196℃)、波紋管密封型(-40～+350℃)
|
|
壓蓋形式
|
螺栓壓緊式
|
|
密封填料
|
V型聚四氟乙烯填料、V型柔性石墨填料
|
|
閥芯形式
|
單座柱塞型閥芯
|
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥套筒調(diào)節(jié)閥參數(shù)
|
公稱通徑(DN)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
閥座直徑(dn)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
額定流量系數(shù)(KV)
|
直線
|
10
|
11
|
17.6
|
27.5
|
44
|
69
|
110
|
176
|
275
|
440
|
630
|
1000
|
1600
|
|
等百分
|
6.3
|
10
|
16
|
25
|
40
|
63
|
100
|
155
|
250
|
370
|
580
|
900
|
1300
|
|
允許壓差(MPa)
|
6.4
|
6.4
|
5.2
|
5.2
|
4.6
|
4.6
|
3.7
|
3.7
|
3.5
|
3.1
|
3.1
|
2.6
|
2.2
|
|
公稱壓力(MPa)
|
1.6、2.5、4.0、6.4、10.0
|
|
額定行程(mm)
|
16
|
25
|
40
|
60
|
100
|
|
配用執(zhí)行器型號
|
ZHA/B-22
|
ZHA/B-23
|
ZHA/B-34
|
ZHA/B-45
|
ZHA/B-56
|
|
閥蓋形式
|
標準型(-17～+250℃)、高溫型(+250～+450℃)、低溫型(-40～-196℃)、波紋管密封型(-40～+350℃)
|
|
壓蓋形式
|
螺栓壓緊式
|
|
密封填料
|
V型聚四氟乙烯填料、V型柔性石墨填料
|
|
閥芯形式
|
平衡式閥芯(套筒導(dǎo)向)
|
|
流量特性
|
直線性、等百分比
|
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥 性能參數(shù)
|
項目
|
不帶定位器
|
帶定位器
|
|
基本誤差%
|
±5.0
|
±1.0
|
|
回差%
|
3.0
|
1.0
|
|
死區(qū)%
|
3.0
|
0.4
|
|
始終點偏差%
|
氣開
|
始點
|
±2.5
|
±1.0
|
|
始點
|
±5.0
|
±1.0
|
|
氣關(guān)
|
始點
|
±5.0
|
±1.0
|
|
終點
|
±2.5
|
±1.0
|
|
額定行程偏差%
|
≤2.5
|
|
泄露量L/h
|
0.01%×閥額定容量
|
|
可調(diào)范圍R
|
30：1
|
二、帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥 工作原理
以氣體或液體管道或容器中的壓力作為被控制量的反饋控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)過程中，保持恒定的壓力或一定的真空度常是正常生產(chǎn)的必要條件。很多化學(xué)反應(yīng)需要在恒壓下進行，為保持流量不變也常需要控制主壓力源的壓力恒定。根據(jù)不同應(yīng)用場合，壓力控制可采用不同的方式。當控制性能要求不高時，可采用比較簡單的控制裝置，如壓力調(diào)節(jié)閥等。對性能要求較高或生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，宜采用壓力控制系統(tǒng)。壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是閉環(huán)的，由壓力傳感器、壓力控制器和調(diào)節(jié)閥組成。
只有氣動調(diào)節(jié)閥還大量使用，氣動變送器和氣動測量儀表現(xiàn)在只有很少的一些在特殊情況比如高溫情況下才使用，而現(xiàn)在機會所有的控制器都是電信號的儀表了，大部分都是集成度很高的控制系統(tǒng)，這樣的情況下現(xiàn)場使用的氣動傳感器的信號是無法被控制系統(tǒng)所接受和處理的，這就需要一個轉(zhuǎn)換儀表，把現(xiàn)場的氣動標準信號在轉(zhuǎn)換為電信號，這個一般叫做壓力變送器，同樣控制室內(nèi)輸出的控制電信號也要在現(xiàn)場通過一個儀表把其轉(zhuǎn)換為氣信號才能被氣動調(diào)節(jié)閥所接受，我們通常叫做電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器。
智能壓力變送器
智能壓力變送器
方法一：
比如你廠在一些高溫介質(zhì)測量中曾經(jīng)使用過氣動靶式流量計，其輸出的就是20—100KPa的氣動信號，這樣的信號在經(jīng)過壓力變送器變成4—20mA的電流信號，然后傳送到控制室的DCS，其處理輸出的調(diào)節(jié)閥的4—20mA信號通過電纜傳輸?shù)浆F(xiàn)場氣動調(diào)節(jié)閥側(cè)，通過安裝在調(diào)節(jié)閥上的電氣轉(zhuǎn)換器活電氣閥門定位器轉(zhuǎn)換為氣動信號在控制氣動調(diào)節(jié)閥的動作。
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥壓力變送器經(jīng)DCS系統(tǒng)調(diào)節(jié)圖
方法二：
通過PID調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)。其實與電信號一樣，只是在調(diào)節(jié)閥的定位器那選用氣動定位器，把調(diào)節(jié)器輸出地控制信號（低壓力的kPa級別）轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動閥門的高壓力信號（MPa級別)。
訂貨須知：
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥原理：
氣動壓力調(diào)節(jié)閥是一種壓力平衡式調(diào)節(jié)閥，采用籠式套筒導(dǎo)向、雙密封結(jié)構(gòu)，配用多彈簧氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)高度低、重量輕、裝備簡便。氣動壓力調(diào)節(jié)閥閥芯采用籠式套筒閥芯，將氣源壓力變換為閥芯的直線位移，自動的控制調(diào)節(jié)閥開度，達到對管道內(nèi)流體的壓力連續(xù)調(diào)節(jié)。上海臺臣氣動壓力調(diào)節(jié)閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動作靈敏、壓降損失小、閥容量大、流量特性**、維護方便等優(yōu)點。整體具有工作平穩(wěn)、允許壓差大、流量特性**噪音低等特點。特別適用于允許泄露小、閥前后壓差較大的工作場合。
閥門氣動裝置**、可靠、成本低，使用維修方便，是閥門驅(qū)動結(jié)構(gòu)中的一大分支。目前氣動裝置在具有防爆要求的場合應(yīng)用較多。閥門氣動裝置采用氣源的工作壓較低，一般不大于 0.82MPa。又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而閥門氣動裝置的總推力不可能很大。 上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥
超高壓氣動減壓閥的工作原理如圖1所示。當壓頭無外力作用時，氣源來的氣體由輸入口進入閥體下部氣室，進氣閥門在氣壓和復(fù)位彈簧的作用下與進氣閥門座壓緊，閥輸出口無氣體輸出。當壓頭受外力F作用時，壓頭下移，通過平衡彈簧壓縮復(fù)位彈簧1，將排氣閥門壓下與排氣閥門座接觸，使輸出口與大氣隔離，壓頭繼續(xù)下移，頂開進氣閥門，壓縮空氣由進氣閥門控制的通道進入閥后面的執(zhí)行元件氣缸。隨著氣缸壓力的增加，進氣閥門的開度逐漸減小，直到輸出口壓力p2與壓頭上的作用力相平衡時進氣閥門關(guān)閉。當外力消除后，進氣閥門在氣壓和復(fù)位彈簧2的力作用下，向上移動關(guān)閉。與此同時，壓頭與排氣閥門在復(fù)位彈簧1的力及排氣壓力的作用下復(fù)位，排氣口開啟，原輸出的氣體由排氣閥門經(jīng)消聲器排入大氣。
現(xiàn)在再來研究排氣閥門處于某一平衡位置時的狀態(tài)。忽略壓頭、排氣閥門等的重力和摩擦力，排氣閥門受力平衡方程為：
F=p1A1+p2(A2-A1)+Fs+Ff(1)
式中：Fs――兩個復(fù)位彈簧的彈力之和;
Ff――密封圈的摩擦力;
A1、A2――分別為進、排氣閥門的有效受壓面積，
A1=π(d12-d012)/4，
A2=π(d22-d022)/4;
d――排氣閥門座直徑;
d01――頂桿下段直徑;
d02――頂桿上段直徑。
由式(1)知，閥的輸出壓力p2與壓頭上的作用力F成比例。
超高壓氣動減壓閥的工作原理
3、設(shè)計和計算
設(shè)計超高壓氣動減壓閥一般是先根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)和工作條件，選擇閥的結(jié)構(gòu)型式，然后進行結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和計算。
通常給定的參數(shù)有：氣源壓力、閥*大輸出壓力、通氣能力、*大操縱力和行程等。設(shè)計和計算的內(nèi)容有：選擇的結(jié)構(gòu)型式，據(jù)通氣能力和工作壓力確定閥的結(jié)構(gòu)尺寸，據(jù)行程和操縱力設(shè)計平衡彈簧等。
閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計重點在于進氣閥門、排氣閥門和活門座的密封結(jié)構(gòu)，因為氣體粘度小，且工作壓力高，容易泄漏。閥的結(jié)構(gòu)見圖1。
(1)通氣能力計算
閥的通氣能力是指在給定的氣源壓力、閥輸出壓力、執(zhí)行元件氣缸及閥后管道的容積的情況下，閥的充氣、排氣時間。
通氣能力取決于進氣通道和排氣通道的面積。閥在充氣和排氣過程中時間很短，我們忽略熱交換的影響，即絕熱充氣和絕熱排氣。另外，根據(jù)閥的工作壓力，閥是以音速充氣和音速排氣。因此閥的進氣通道有效面積Aa按下式計算[2]：
式中：V――充氣總?cè)莘e;
K――比熱比，絕熱充氣時，K=1.4;
T――空氣的溫度，標準空氣的溫度T=293.15K;
t1――充氣時間;
R――氣體常數(shù)，R=287.1N*m/kg/K;
p1――閥輸入口壓力;
p2――閥輸出口壓力;
p20――氣缸內(nèi)在充氣開始前的壓力。
∵A1=Aa
∴根據(jù)結(jié)構(gòu)(見圖1和圖2)，進氣孔直徑
按等面積原理，進氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
hc≥(d12-d012)/(4d1)(4)
放氣通道有效面積按下式計算
式中：t2――排氣時間;
p20――氣缸內(nèi)排氣初始壓力;
pa――外界壓力。
其它符號意義同式(3)。
放氣孔直徑(見圖1和圖2)
放氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
h2≥(d22-d022)/(4d)(7)
(2)排氣閥座直徑的計算
由閥的工作原理知道，排氣閥門座直徑d的大小直接影響閥的調(diào)壓精度。若其直徑大，則閥的調(diào)壓精度高;反之，則閥的調(diào)壓精度低。但是，排氣閥門座直徑又受到操縱力的限制。排氣閥門座直徑(見圖3(b))可由式(1)得到
式中：Fmax――給定的*大操縱力。
在滿足操縱力值的前提下，排氣閥門座直徑盡可能取大值。
(3)進、排氣閥門的設(shè)計
進、排氣閥門的設(shè)計主要包括結(jié)構(gòu)型式、材料的選取和幾何尺寸的確定。閥門結(jié)構(gòu)采用金屬包膠閥門(所謂金屬包膠閥門就是將橡膠直接硫化在金屬骨架上)。它利用了橡膠材料彈性高和密封比壓低的優(yōu)點，使閥門在工作過程中具有良好的補償功能;另外利用了金屬材料的強度和剛度。閥門加工制造工藝性好，制造成本低廉。
橡膠材料的選擇主要根據(jù)其機械性能和閥的工作溫度。
硫化橡膠的厚度根據(jù)閥門座型面高度h選取，橡膠壓縮量在(20～25)%為宜。
進、排氣閥門的金屬骨架宜用黃銅，因其與橡膠的結(jié)合性能好。
(4)進、排氣閥門座型面的設(shè)計
閥門座型面與閥門的橡膠面直接接觸，在工作過程中使膠面變形，起密封作用，而且對閥的壽命影響很大。閥門座型面結(jié)構(gòu)如圖2所示(其中：圖2(a)為進氣閥門座，圖2(b)為排氣閥門座)。圖中高度h范圍內(nèi)為閥門座型面，R為密封面。R值小，閥的靈敏度高;R值大，閥的壽命長。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，R在 0.3～0.5范圍內(nèi)取值較好。閥門座型面的粗糙度同樣也影響閥的密封性和壽命，粗糙度Ra應(yīng)不大于0.4μm
圖2中b為支承面。它是用來限制膠面過度變形，起保護膠面的作用。
(5)平衡彈簧的設(shè)計
根據(jù)閥的性能分析，平衡彈簧與排氣閥門座直徑一樣，直接影響閥的調(diào)壓精度。減壓彈簧的剛度越小，閥的調(diào)壓精度越好。但是剛度太小，彈簧行程過長。它受到給定行程的限制，應(yīng)根據(jù)給定的參數(shù)設(shè)計彈簧剛度：
k=Fmax/(h1+h2)(9)
有了彈簧剛度、彈力和行程，便可進行彈簧的設(shè)計了。兩個復(fù)位彈簧的剛度可設(shè)計成相同，而且，其剛度小于平衡彈簧的剛度。
一、閥門氣動裝置的使用條件
使用條件
氣源工作壓力 0.4~0.7（MPa）
環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度 5~60（℃）
活塞工作速度和葉片徑線速度 10~500（mm/s）
電磁控制輸入信號電流 4~20mA
二、閥門氣動裝置的分類
閥門氣動裝置按其結(jié)構(gòu)特點分為三種型式：薄膜式氣動裝置、氣缸或氣動裝置、擺動式氣動裝置。此外還有氣動馬達式氣動裝置。
氣動裝置分類
薄膜式 1、薄膜氣缸
2、膜片 ①盤形膜片 ②平膜片
3、彈簧
4、活塞桿
氣缸式 1、氣缸 ①單氣缸 ②雙氣缸
2、活塞與活塞環(huán) ① O形密封圈 ② J 形密封圈 ③ U 形密封圈 ④ V 形密封圈
3、活塞桿
4、手動操作機構(gòu)
5、氣路附件 ① 回路系統(tǒng) ② 信號返回路 ③ 空氣過濾器 ④ 減壓閥油霧器 ⑤ 控制換向閥
擺動式 1、缸體
2、定子
3、轉(zhuǎn)子
4、葉片
三、各類氣動裝置的結(jié)構(gòu)特點
一、選擇依據(jù)介紹：
1.操作推力閥門電動裝置的主機結(jié)構(gòu)有兩種：一種是不配置推力盤，直接輸出力矩；另一種是配置推力盤，輸出力矩通過推力盤中的閥桿螺母轉(zhuǎn)換為輸出推力。
2.操作力矩操作力矩是選擇閥門電動裝置的*主要參數(shù)，氣動執(zhí)行器輸出力矩應(yīng)為閥門操作*大力矩的1.2～1.5倍。
3.閥桿直徑對多回轉(zhuǎn)類明桿閥門，如果電動裝置允許通過的*大閥桿直徑不能通過所配閥門的閥桿，便不能組裝成電動閥門。因此，電動裝置空心輸出軸的內(nèi)徑必須大于明桿閥門的閥桿外徑。對部分回轉(zhuǎn)閥門以及多回轉(zhuǎn)閥門中的暗桿閥門，雖不用考慮閥桿直徑的通過問題，但在選配時亦應(yīng)充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸，使組裝后能正常工作。
4.輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)閥門電動裝置輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的多少與閥門的公稱通徑、閥桿螺距、螺紋頭數(shù)有關(guān)，要按M＝H／ZS計算（M為電動裝置應(yīng)滿足的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)，H為閥門開啟高度，S為閥桿傳動螺紋螺距，Z為閥桿螺紋頭數(shù)）。
5.氣動閥門執(zhí)行器有其特殊要求，即必須能夠限定轉(zhuǎn)矩或軸向力。通常閥門電動裝置采用限制轉(zhuǎn)矩的連軸器。當電動裝置規(guī)格確定之后，其控制轉(zhuǎn)矩也就確定了。
6.輸出轉(zhuǎn)速閥門的啟閉速度若過快，易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。因此，應(yīng)根據(jù)不同使用條件，選擇恰當?shù)膯㈤]速度。
氣動裝置結(jié)構(gòu)特點
型式 特點
薄膜式 行程短，＜40mm，結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，無手動機構(gòu)
氣缸式 行程長，必要時需加緩沖機構(gòu)，出力不夠采用雙氣缸結(jié)構(gòu)，有手動和手氣動切換結(jié)構(gòu)
擺動式 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，往復(fù)運動直接變成旋轉(zhuǎn)運動
氣動馬達式 可以直接代替閥門電動裝置的電動機而成為氣動裝置，因而可具有電動裝置的力矩控制等功能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜
(3)閥門液動裝置的正確選擇
由于閥門液動裝置可以獲得很大的輸出力矩，故當驅(qū)動閥門需要很大的力矩時可采用
液壓驅(qū)動裝置。
在正確選擇閥門驅(qū)動裝置時還應(yīng)看到：在所有閥門驅(qū)動裝置中，電動和薄膜式氣動裝置應(yīng)
用*廣。電動裝置主要用在閉路閥門上；薄膜式氣動裝置主要用在調(diào)節(jié)閥上；電磁傳動主要用
于小口徑閥門上；置人式的波紋管傳動裝置主要用在閥瓣的行程不大的閥門上和有腐蝕性和
毒性的介質(zhì)中，但它的使用范圍住往受控制主傳動裝置的輔助的先導(dǎo)裝置的限制。
選擇閥門驅(qū)動裝置，對閥門驅(qū)動裝置不可忽視的一項特殊要**，必須能夠限定轉(zhuǎn)矩
或軸向力，閥門電動裝置采用限制轉(zhuǎn)矩的聯(lián)軸器。在液動和氣動驅(qū)動裝置中，其*大作用
力取決于膜片或活塞的有效面積以及驅(qū)動介質(zhì)的壓力。也可以用彈簧來限制所傳遞的作
用力。
壓、液壓或其組合形式的動力源來驅(qū)動，其運動過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來
控制。
由于閥門驅(qū)動裝置應(yīng)有的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置的工作規(guī)范以及
閥fj在管線或設(shè)備上的位置。因此，闊門驅(qū)動裝置正確的選擇與閥門類型與技術(shù)參數(shù)戚戚
相關(guān)。正確選擇閥門驅(qū)動裝置的依據(jù)是：
①閥門的型式、規(guī)格與結(jié)構(gòu)。
②閥門的啟閉力矩（管道壓力、閥門的*大壓差）、推力。
③*高環(huán)境溫度與流體溫度。
④使用方式與使用次數(shù)。
⑤啟閉速度與時間。
⑥閥桿直徑、螺矩、旋轉(zhuǎn)方向。
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)：
氣動壓力調(diào)節(jié)閥流道呈流線型，選用進口MA43系列平衡密封環(huán)。整體具有工作平穩(wěn)、允許壓差大、流量特性**、噪音低等特點。特別適用于允許泄漏小、閥前后壓差較大的工作場合。氣動壓力調(diào)節(jié)閥有標準型、散熱型、低溫型、調(diào)節(jié)切斷型、波紋管密封型等多種型式。產(chǎn)品公稱壓力等級有PN(MPa)1.6、4.0、6.4、10.0；閥體口徑范圍DN(mm)20～250；適用流體溫度-150～+250℃范圍內(nèi)多種檔次；泄漏量標準有Ⅳ級、Ⅴ級、Ⅵ級；流量特性有直線、等百分比。多種品種規(guī)格可供選擇。
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥參數(shù)
|
項目
|
指標值
|
|
基本誤差％
|
不帶定位器
|
±5.0
|
|
帶定位器
|
±1.0
|
|
回差％
|
不帶定位器
|
3.0
|
|
帶定位器
|
1.0
|
|
死區(qū)％
|
不帶定位器
|
3.0
|
|
帶定位器
|
0.4
|
|
允許泄漏量L/h
|
1×10-3×閥額定容量
|
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥配件
可配附件定位器：電氣閥門定位器手輪 電磁閥 限位開關(guān) 電/氣轉(zhuǎn)換器 空氣過濾減壓器
|
供氣壓力
MPa
|
彈簧壓力
KPa
|
公稱通徑
|
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
0.14
|
20-100
|
5.4
|
4.4
|
4.9
|
3.8
|
4.7
|
3.6
|
2.8
|
3.75
|
2.7
|
2.15
|
2.0
|
1.7
|
|
0.24
|
40-200
|
10.8
|
8.8
|
9.8
|
7.6
|
9.4
|
7.2
|
5.6
|
7.5
|
5.4
|
4.3
|
4.0
|
3.4
|
注：使用條件為閥桿在介質(zhì)流出端關(guān)閉時P2=0狀態(tài)下。
|
公稱通徑(DN)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
閥座直徑(dn)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
額定流量系數(shù)(KV)
|
直線
|
6.9
|
11
|
17.6
|
27.5
|
44
|
69
|
110
|
176
|
275
|
440
|
630
|
875
|
1250
|
|
等百分
|
6.3
|
10
|
16
|
25
|
40
|
63
|
100
|
160
|
250
|
360
|
570
|
850
|
1180
|
|
允許壓差(MPa)
|
3.2
|
3.0
|
2.0
|
1.8
|
1.5
|
1.4
|
1.0
|
0,7
|
0.6
|
0.5
|
0.3
|
0.2
|
0.1
|
|
公稱壓力(MPa)
|
1.6、2.5、4.0、6.4、10.0
|
|
額定行程(mm)
|
16
|
25
|
40
|
60
|
100
|
|
執(zhí)行器型號
|
ZHA/B-22
|
ZHA/B-23
|
ZHA/B-34
|
ZHA/B-45
|
ZHA/B-56
|
|
流量特性
|
直線性、等百分比
|
|
閥蓋形式
|
標準型(-17～+250℃)、高溫型(+250～+450℃)、低溫型(-40～-196℃)、波紋管密封型(-40～+350℃)
|
|
壓蓋形式
|
螺栓壓緊式
|
|
密封填料
|
V型聚四氟乙烯填料、V型柔性石墨填料
|
|
閥芯形式
|
單座柱塞型閥芯
|
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥套筒調(diào)節(jié)閥參數(shù)
|
公稱通徑(DN)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
閥座直徑(dn)
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
300
|
|
額定流量系數(shù)(KV)
|
直線
|
10
|
11
|
17.6
|
27.5
|
44
|
69
|
110
|
176
|
275
|
440
|
630
|
1000
|
1600
|
|
等百分
|
6.3
|
10
|
16
|
25
|
40
|
63
|
100
|
155
|
250
|
370
|
580
|
900
|
1300
|
|
允許壓差(MPa)
|
6.4
|
6.4
|
5.2
|
5.2
|
4.6
|
4.6
|
3.7
|
3.7
|
3.5
|
3.1
|
3.1
|
2.6
|
2.2
|
|
公稱壓力(MPa)
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1.6、2.5、4.0、6.4、10.0
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額定行程(mm)
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16
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25
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40
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60
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100
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配用執(zhí)行器型號
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ZHA/B-22
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ZHA/B-23
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ZHA/B-34
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ZHA/B-45
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ZHA/B-56
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閥蓋形式
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標準型(-17～+250℃)、高溫型(+250～+450℃)、低溫型(-40～-196℃)、波紋管密封型(-40～+350℃)
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壓蓋形式
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螺栓壓緊式
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密封填料
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V型聚四氟乙烯填料、V型柔性石墨填料
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閥芯形式
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平衡式閥芯(套筒導(dǎo)向)
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流量特性
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直線性、等百分比
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帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥 性能參數(shù)
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項目
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不帶定位器
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帶定位器
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基本誤差%
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±5.0
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±1.0
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回差%
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3.0
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1.0
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死區(qū)%
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3.0
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0.4
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始終點偏差%
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氣開
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始點
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±2.5
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±1.0
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始點
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±5.0
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±1.0
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氣關(guān)
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始點
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±5.0
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±1.0
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終點
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±2.5
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±1.0
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額定行程偏差%
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≤2.5
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泄露量L/h
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0.01%×閥額定容量
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可調(diào)范圍R
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30：1
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二、帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥 工作原理
以氣體或液體管道或容器中的壓力作為被控制量的反饋控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)過程中，保持恒定的壓力或一定的真空度常是正常生產(chǎn)的必要條件。很多化學(xué)反應(yīng)需要在恒壓下進行，為保持流量不變也常需要控制主壓力源的壓力恒定。根據(jù)不同應(yīng)用場合，壓力控制可采用不同的方式。當控制性能要求不高時，可采用比較簡單的控制裝置，如壓力調(diào)節(jié)閥等。對性能要求較高或生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，宜采用壓力控制系統(tǒng)。壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是閉環(huán)的，由壓力傳感器、壓力控制器和調(diào)節(jié)閥組成。
只有氣動調(diào)節(jié)閥還大量使用，氣動變送器和氣動測量儀表現(xiàn)在只有很少的一些在特殊情況比如高溫情況下才使用，而現(xiàn)在機會所有的控制器都是電信號的儀表了，大部分都是集成度很高的控制系統(tǒng)，這樣的情況下現(xiàn)場使用的氣動傳感器的信號是無法被控制系統(tǒng)所接受和處理的，這就需要一個轉(zhuǎn)換儀表，把現(xiàn)場的氣動標準信號在轉(zhuǎn)換為電信號，這個一般叫做壓力變送器，同樣控制室內(nèi)輸出的控制電信號也要在現(xiàn)場通過一個儀表把其轉(zhuǎn)換為氣信號才能被氣動調(diào)節(jié)閥所接受，我們通常叫做電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器。
智能壓力變送器
智能壓力變送器
方法一：
比如你廠在一些高溫介質(zhì)測量中曾經(jīng)使用過氣動靶式流量計，其輸出的就是20—100KPa的氣動信號，這樣的信號在經(jīng)過壓力變送器變成4—20mA的電流信號，然后傳送到控制室的DCS，其處理輸出的調(diào)節(jié)閥的4—20mA信號通過電纜傳輸?shù)浆F(xiàn)場氣動調(diào)節(jié)閥側(cè)，通過安裝在調(diào)節(jié)閥上的電氣轉(zhuǎn)換器活電氣閥門定位器轉(zhuǎn)換為氣動信號在控制氣動調(diào)節(jié)閥的動作。
帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥壓力變送器經(jīng)DCS系統(tǒng)調(diào)節(jié)圖
方法二：
通過PID調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)。其實與電信號一樣，只是在調(diào)節(jié)閥的定位器那選用氣動定位器，把調(diào)節(jié)器輸出地控制信號（低壓力的kPa級別）轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動閥門的高壓力信號（MPa級別)。
訂貨須知：
一、①產(chǎn)品名稱與型號②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④使用壓力⑤使用介質(zhì)的溫度。
二、若已經(jīng)由設(shè)計單位選定公司的型號，請帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥型號直接向我司銷售部訂購。
三、當使用的場合非常重要或環(huán)境比較復(fù)雜時,請您盡量提供設(shè)計圖紙和詳細參數(shù)，由我們的閥門公司專家為您審核把關(guān)。如有疑問：請來電咨詢我們一定會盡心盡力為您提供上等的服務(wù)。
一、①產(chǎn)品名稱與型號②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④使用壓力⑤使用介質(zhì)的溫度。
二、若已經(jīng)由設(shè)計單位選定公司的型號，請帶PID控制儀氣動壓力調(diào)節(jié)閥型號直接向我司銷售部訂購。
三、當使用的場合非常重要或環(huán)境比較復(fù)雜時,請您盡量提供設(shè)計圖紙和詳細參數(shù)，由我們的閥門公司專家為您審核把關(guān)。如有疑問：請來電咨詢我們一定會盡心盡力為您提供上等的服務(wù)。