電動(dòng)調(diào)流閥是一個(gè)通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng),來(lái)控制管道中流體流量的閥門(mén)。其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“在何種壓力下,提供多少流量”的控制。
它的工作原理可以分為兩大部分:驅(qū)動(dòng)部分和調(diào)節(jié)部分。
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一、 驅(qū)動(dòng)部分:電動(dòng)執(zhí)行器
這是閥門(mén)的“大腦和肌肉”。
1. 信號(hào)輸入:
· 控制系統(tǒng)(如PLC、DCS或簡(jiǎn)單的控制器)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)。這個(gè)信號(hào)通常是:
· 模擬量信號(hào):如 4-20mA 或 0-10V。這代表了一個(gè)連續(xù)的、成比例的開(kāi)度指令。例如,4mA對(duì)應(yīng)閥門(mén)全關(guān),20mA對(duì)應(yīng)閥門(mén)全開(kāi),12mA對(duì)應(yīng)50%開(kāi)度。
· 數(shù)字量/脈沖信號(hào):如通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(Profibus, Modbus等)或開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行控制,更智能,能傳遞更多信息(如位置、扭矩反饋)。
2. 動(dòng)力轉(zhuǎn)換:
· 電動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)部的電機(jī)(通常是伺服電機(jī)或同步電機(jī))接收到電信號(hào)后開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。
3. 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換:
· 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪組減速,并增加扭矩。
· 然后,通過(guò)絲杠(螺桿) 機(jī)構(gòu),將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)(對(duì)于直行程閥門(mén)如截止閥、閘閥)或保持旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(對(duì)于角行程閥門(mén)如球閥、蝶閥)。
4. 位置反饋:
· 這是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。執(zhí)行器內(nèi)部有位置傳感器(如電位器、編碼器等),它會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥桿的實(shí)際位置(開(kāi)度)。
· 這個(gè)實(shí)際位置信號(hào)會(huì)立即返回給執(zhí)行器的控制板,與控制信號(hào)指令的期望位置進(jìn)行比較。
5. 閉環(huán)控制:
· 執(zhí)行器的控制板將指令位置與反饋位置進(jìn)行比較。
· 如果兩者有偏差,控制板會(huì)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī),直到閥桿地移動(dòng)到指令要求的位置為止。
· 這種“比較-修正”的過(guò)程就是閉環(huán)控制,它確保了閥門(mén)開(kāi)度的性。
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二、 (電動(dòng)調(diào)節(jié)閥)調(diào)節(jié)部分:閥體與閥芯
這是閥門(mén)的“咽喉”,負(fù)責(zé)直接與流體互動(dòng),實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。其核心原理是通過(guò)改變流道面積來(lái)改變流阻,從而實(shí)現(xiàn)流量控制。
閥芯和閥座的特殊設(shè)計(jì)決定了其調(diào)流特性。常見(jiàn)的調(diào)流閥閥芯類型有:
1. (流量閥)活塞式閥芯:
· 這是典型的調(diào)流閥結(jié)構(gòu)。一個(gè)圓柱形活塞在閥腔內(nèi)由閥桿驅(qū)動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)。
· 工作原理:活塞的側(cè)面或端部有特制的迷宮式或多孔式流道。當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí),它逐漸打開(kāi)或關(guān)閉閥體上的主流通孔,同時(shí)流體流過(guò)活塞上的復(fù)雜流道。
· 優(yōu)勢(shì):這種設(shè)計(jì)能有效分解流體能量,防止氣蝕和噪音的產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的線性調(diào)節(jié)。非常適合高壓差、大流量的苛刻工況。
2. V型球閥芯 / 偏心旋轉(zhuǎn)閥芯:
· 球閥的球體是V型開(kāi)口,或閥芯是特殊曲面。
· 工作原理:通過(guò)旋轉(zhuǎn),V型開(kāi)口與閥座之間的扇形面積連續(xù)變化,從而控制流量。其流量特性接近等百分比,在小開(kāi)度時(shí)調(diào)節(jié)靈敏度高。
3. 套筒式閥芯:
· 閥芯外部有一個(gè)固定套筒,上面有許多特定形狀的孔。
· 工作原理:當(dāng)內(nèi)部的柱塞式閥芯上下移動(dòng)時(shí),會(huì)逐漸遮擋或打開(kāi)套筒上的孔,改變有效的流通面積,實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。
三、(成都電動(dòng)調(diào)流閥廠家) 整體工作流程總結(jié)
讓我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子串聯(lián)起整個(gè)過(guò)程:
場(chǎng)景: 需要將管道流量穩(wěn)定在 50 m3/h。
1. 設(shè)定: 操作員在控制室將流量設(shè)定值設(shè)為 50 m3/h。
2. 計(jì)算: 控制系統(tǒng)(或流量控制器)將設(shè)定值與流量計(jì)的實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較。假設(shè)當(dāng)前流量是 60 m3/h,系統(tǒng)計(jì)算出需要關(guān)小閥門(mén)。
3. 發(fā)令: 控制系統(tǒng)向電動(dòng)調(diào)流閥的執(zhí)行器發(fā)送一個(gè)電信號(hào)(例如,從當(dāng)前的15mA減小到13mA)。
4. 驅(qū)動(dòng): 執(zhí)行器電機(jī)啟動(dòng),通過(guò)齒輪和絲杠,驅(qū)動(dòng)閥桿和閥芯向下移動(dòng)(假設(shè)是關(guān)小方向)。
5. 調(diào)節(jié): 閥芯(如活塞)的移動(dòng),使得閥門(mén)內(nèi)部的流通面積減小,流阻增加。
6. 反饋: 執(zhí)行器內(nèi)部的位置傳感器實(shí)時(shí)報(bào)告閥芯已經(jīng)到了一個(gè)新的、更小的開(kāi)度位置。
7. 穩(wěn)定: 管道流量隨之下降到 50 m3/h。流量計(jì)將此新值反饋給控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)確認(rèn)目標(biāo)達(dá)成,停止發(fā)送調(diào)整信號(hào),閥門(mén)保持在該開(kāi)度。
8. 閉環(huán)完成: 整個(gè)系統(tǒng)形成了一個(gè)以“流量”為被控量的閉環(huán),持續(xù)工作以維持流量的穩(wěn)定。
核心特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì):
· 控制: 得益于閉環(huán)控制系統(tǒng),開(kāi)度控制非常。
· 遠(yuǎn)程自動(dòng)化: 無(wú)需人員到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作,易于集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中。
· 流量特性可選: 通過(guò)閥芯形狀設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)線性、等百分比等流量特性,以滿足不同的工藝需求。
· 抗氣蝕與降噪: 設(shè)計(jì)的閥芯(如迷宮式)能有效避免傳統(tǒng)閥門(mén)在高壓差下容易產(chǎn)生的氣蝕、震動(dòng)和噪音問(wèn)題,延長(zhǎng)閥門(mén)壽命。
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