过程控制阀的选择

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更广泛的功能和优势。必威betDamien Moran表示，由于有如此多的控制阀可供选择，因此建立能够为特定应用提供最具成本效益设计的功能非常重要。必威bet

控制阀用于管理液体或气体的流量，并依次控制过程中的温度、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，四分之一旋阀，刀阀和针阀，等等。在大多数情况下，阀体由金属制成;无论是黄铜，锻造钢或卫生应用316不锈钢。

执行器将使用车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。一个非接触式数字编码器可以将阀门放置在1000个位置中的任何一个，使其非常准确，而更基本的测量可以应用于不太敏感的设计。

在指定控制阀时，争论的主要领域之一是确定所需阀门的通径。工艺工程师通常知道应用中使用的管道直径，并且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条件，因为这些条件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，执行机构主要采用活塞式或膜片式设计。活塞设计通常提供一个更小，更紧凑的阀门，也更轻，比隔膜设计更容易处理。驱动器通常由不锈钢或多酚硫醚(PPS)制成，这是一种耐化学腐蚀的塑料。执行器的顶部是控制头或定位器。

老式的气动定位器采用挡板/喷嘴结构，工作压力为3-15psi，因此无论阀门处于何种状态，开启关闭或介于两者之间，系统总是会向大气中喷射一些压缩空气。

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

现代、数字化的电动气动阀使用微型电磁阀来控制进出执行器的空气，为操作人员带来了重大改进。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，以及许多其他工程改进，在经济性和精度方面都取得了重大进展。

灵活的设计
阀座可以在标准阀体内互换，这使得阀门能够更精确地适应现有管道和阀座的尺寸。在某些情况下，这可以在阀门安装完成后实现，这样就可以在不更换整个阀门总成的情况下适应工艺变化。

选择最合适的密封材料也是保证可靠运行的重要一步;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，安装它现在相对容易，耗时也少得多。内置校准程序应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%范围内运行，因此如果阀门被命令到10%的设置，它可以检测到控制系统可能出现了问题，最好的做法是完全关闭阀门。如果将阀门控制在10%或更低的位置，可能会导致非常高的流体或气体速度，这将对系统产生破坏性影响，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作为安全装置的解决方案，以防止工艺管道和组件的损坏。通过建立故障安全机制，任何阀门位置设置低于预先设定的阈值将导致阀门完全关闭，防止损坏周围系统。

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，如果容器上装有蒸汽的访问面板被打开，一个联锁开关将打开，控制容器蒸汽供应的阀门可以自动关闭，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了不理想的条件。潮湿的环境，腐蚀性化学品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都会被吸入。

一种解决方案是使用清洁的仪器空气来补充弹簧室，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，可以防止空气污染物的进入，从而实现了一个简单而创新的解决方案。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使用寿命。

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，可以优化过程控制系统的长期可靠性以及精度和效率。

达米安·莫兰(Damien Moran)是Bürkert卫生-制药部门的现场部门经理。


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