选择过程控制阀

2020年1月13日

今天的过程控制阀为需要精确控制流体、蒸汽和其他气体的行业提供了越来越广泛的功能和好处。必威betDamien Moran说，有这么多的控制阀可供选择，因此为特定的应用建立最具成本效益的设计功能是很重要的。必威bet

控制阀用于管理液体或气体的流量，并反过来控制过程中的温度、压力或液位。因此，它们是由它们控制流量的方式来定义的，包括截止阀、角阀座、隔膜、四角转阀、刀形阀和针形阀，等等。在大多数情况下，阀体由金属制成;无论是黄铜，锻钢或卫生应用316不锈钢。

执行器将使用一个机载系统来测量阀门的位置，根据应用的不同，测量的精度不同。一个非接触的数字编码器可以将阀门放置在1000个位置中的任何一个，使其非常精确，而更基本的测量可以应用到不太敏感的设计。

当指定控制阀时，争论的主要领域之一是确定所需阀门的尺寸。通常工艺工程师会知道在一个应用中使用的管道直径，很容易将其作为控制阀的定义特性。更重要的是系统内的流动状况，因为这些将决定控制阀内孔的尺寸。在决定阀门设计时，阀门两侧的压力和预期流量是必不可少的信息。

提高效率
在阀体内部，执行机构设计主要是活塞或膜片设计。活塞设计通常提供一个更小，更紧凑的阀门，也更轻，更容易处理比膜片设计。执行器通常由不锈钢或多酚硫醚(PPS)制成，多酚硫醚是一种耐化学腐蚀的塑料。执行器的顶部由控制头或定位器完成。

老式的气动定位器有挡板/喷嘴布置，工作压力为3-15psi，所以无论阀门处于什么状态，打开关闭或介于两者之间，系统总是会向大气中排出一些压缩空气。

压缩空气是一种昂贵的商品，需要大量的能源来产生，当一条生产线上配备了多个过程控制阀，所有的气体都排放到大气中，这就相当于相当大的能源浪费。因此，重要的是不仅要建立最合适的阀门设计，而且要考虑到年度运行成本的成本效益解决方案。

现代，数字化，电动气动阀使用微型电磁阀控制空气进出执行机构，为操作人员带来了显著的改进。这种设计意味着当阀门处于全开、全闭或稳定状态时，它不消耗任何空气。这一点，以及许多其他的工程改进，在经济和精度方面都取得了实质性的进展。

灵活的设计
阀座可以在一个标准阀体内互换，这使得阀门能够更准确地适应现有管道和阀座的尺寸应用。在某些情况下，这可以在阀门已经安装好之后实现，这样就可以在不更换整个阀门组件的情况下适应工艺变化。

选择最合适的密封材料也是确保可靠运行的重要步骤;蒸汽工艺通常使用金属对金属密封，而包括灭菌阶段的工艺可能需要耐化学腐蚀的密封。

安装了一个新的阀门后，设置它现在相对容易，耗时也少得多。内置校准程序应该能够自动执行初始设置程序，测量打开和关闭阀门所需的空气，活塞密封在阀杆上的阻力和阀门本身的响应时间。

提高安全性
控制阀应该被指定为在40-85%的范围内工作，所以如果阀门被命令到10%的设置，它可以检测到控制系统有潜在的问题，最好的行动方案是完全关闭阀门。如果阀门被控制在10%或更低的位置，这可能会导致非常高的流体或气体速度，这对系统有破坏性的影响，并对阀门本身造成相当大的噪声和损坏。

现代控制功能可以提供一个解决方案，作为一个安全装置，以防止过程管道和组件的损坏。通过内置故障安全机制，任何阀门位置设置低于预先设置的阈值将导致阀门完全关闭，防止对周围系统的破坏。

控制输入还可以包括安全电路，以确保工艺设备内的安全操作条件。例如，如果蒸汽容器上的进入面板被打开，联锁开关就会打开，控制蒸汽供应到容器的阀门就会自动关闭，有助于降低任何风险。

提高可靠性
许多过程控制环境为长期可靠性提供的条件不够理想。潮湿的大气，腐蚀性化学物质和定期冲洗都有能力缩短过程控制阀的使用寿命。执行器的一个潜在弱点是弹簧室，每次阀门操作时大气空气被吸入。

一种解决方案是使用清洁的仪器空气来补充弹簧腔，防止任何污染进入。通过将少量清洁的控制空气引入控制头，保持轻微的正压，从而防止空气污染物的进入，从而实现了一个简单、创新的解决方案。这可以防止内部元件的腐蚀，并可以在某些操作条件下显著提高可靠性和寿命。

最终，选择最合适的过程控制阀可能是一项复杂的任务，通常最好在专家知识的帮助下实现。直接与制造商或知识渊博的分销商合作，使过程控制系统能够优化长期可靠性、精度和效率。

达米安·莫兰(Damien Moran)是Bürkert卫生-制药领域的部门经理。


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