BURKERT電磁閥流量特性分析及應用選擇

    BURKERT電磁閥在自動控制系統中，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，也是調節系統安全和平穩運行的關鍵。

    BURKERT電磁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。

    2．1執行機構

    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，性能穩定，，維護方便，防火防爆等，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，維修方便，。液動執行器的推力較大，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，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，36101(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、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，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，36101(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、動調節機構，使閥開啟或關閉。

    BURKERT電磁閥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，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。

    直通閥有直通單座閥和雙座閥之分。單座閥結構簡單，廉，關閉時泄漏量小，但由于閥座前后存在的壓差對閥瓣產生的不平衡力較大，所以適用于壓差的場合，例如供水管或回水管中。雙座閥有兩個閥瓣閥座，在其關閉狀態時，兩個閥瓣的受力可部分抵消，閥瓣所受的不平衡力小，但是由于熱脹冷縮效應，其同時關閉性較差，造價也較高，只適用于閥前后壓差較高但密閉要求不高的場合，例如供水或回水之間的壓差旁通閥。

    三通閥有三個出入口與管道相連，總進水量較恒定，適用于定水量系統中，并要求有固定的安裝方向，不宜反裝，不適于溫差較大場合。三通調節閥有合流閥與分流閥之分。合流閥是將來自兩個入口的流體混合至一個出口。分流閥則是將一個入口的流體分別由兩個口送出。

    蝶閥結構較簡單，由閥體、蝶板軸及軸封等部分組成，其行程為0。～90。。蝶閥有位式控制和比例控制2種方式。蝶閥的特點是阻力損失小，體積小，質量輕，安裝方便，并且開啟閥門和關閉閥門的允許壓差較大，但其調節性能和關閥密閉性能較差，通常用于壓差較大但調節性能要求不高的場所。除用作兩通閥外，還可以用兩個蝶閥組合，完成三通閥的功能。在自動控制系統中，開／關型電動蝶閥常用于冷水和熱水系統中，作為水路的連通和關斷控制。

    4調節閥的選擇

    4．1流量特性選擇

    流量特性的選擇方法有兩種，一種是通過數學計算的分析法，另一種是在實際工程中總結的經驗法。由于分析法既復雜又費時，所以一般工程上都采用經驗法。具體來說，應該從調節質量、工況條件、負荷及特性幾個方面考慮。

    (1)根據自動調節系統的調節質量根據自動控制原理中的特性補償原理，為了使系統保持良好的調節質量，希望開環總放大系數與各環節放大系數之積保持常數。這樣，適當選擇閥的特性，以閥的放大系數變化來補償對象放大系數的變化，從而使系統的總放大系數保持不變。

    (2)根據管道系統壓降變化情況調節閥的壓降比S定義為該調節閥可控制的較大流量所對應閥門進出口差壓△Pl和系統差壓△P之比調節閥流量特性與壓降比S有密切的關系.

    (3)根據負荷變化直線閥在小開度時流量變化大，調節過于靈敏，易振蕩。在大開度時，調節作用又顯得微弱，造成調節不及時，不靈敏。因此在壓降比S較小，負荷變化大的場合不宜采用直線閥。等百分比閥在接近關閉時工作緩和平穩，而接近全開狀態時，放大系數大，工作靈敏有效，因此它適用于負荷變化幅度大的場合。快開特性閥在行程較小時，流量就較大，隨著行程的增大，流量很快達到較大，它一般用于雙位調節和程序控制的場合。

    (4)根據調節對象的特性一般有自平衡能力的調節對象都可選擇等百分比流量特性的調節閥，不具有自平衡能力的調節對象則選擇直線流量特性的調節閥。

    4．2口徑選擇

    調節閥口徑是根據工藝要求的流通能力確定的，要根據提供的工藝條件計算出調節閥的流通能力，再依據其流通能力選擇調節閥的口徑。流通能力是指當調節閥全開，閥兩端壓差為9．81×10Pa，流體的密度為1g／cm時，每小時流經調節閥的流量值，該值以1T1／h或kg／h為單位。調節閥的流通能力是合理選擇閥門及閥門口徑的一個重要參數，通過對調節閥流通能力的計算，對比提供的技術參數確定閥門口徑的大小。對于自動控制系統來說，水是流經調節閥的常見的介質之一，所以以水為例介紹調節閥的流通能力.

    4．3選用注意事項

    (1)調節閥直接按照接管管徑選取是不合理的。閥門的調節品質與接管流速或管徑沒有關系，閥門的調節品質僅與水的阻力及流量有關。亦即一旦系統設備確定之后，理論上適合該系統的閥門只有一種的口徑，而不會出現多種選擇。

    (2)調節閥口徑不能過小。選擇的閥門口徑過小，一方面會增加系統的阻力，甚至會出現閥門口徑100％開啟時，系統仍無法達到設定的容量要求，導致嚴重后果。另一方面閥門將需要通過系統提供較大的壓差以維持足夠的流量，加重泵的負荷，閥門易受損害，對閥門的壽命影響很大。

    (3)調節閥口徑不能過大。選擇的閥門口徑過大，不僅增加工程成本，而且還會引起閥門經常運行在百分比范圍內，引起調節精度降，使控制性能變差，而且易使系統受沖擊和振蕩。

    (4)為了系統控制品質，較好的方法是在系統允許的范圍內選擇能獲得較大壓力降的閥門口徑，使閥門在運轉過程中壓力降的變化值盡可能小。閥門全開狀態下的壓力降占全泵壓百分比越高，則閥門壓力降相對變化值越小，閥門的安裝特性就越接近其內在特性。