尿素儀表年度總結(jié)

尿素儀表年度總結(jié)

201*年在公司各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和各事業(yè)部關(guān)心支持下，以企業(yè)文化為核心，認(rèn)真解碼“七大法寶”的核心思想，深入貫徹執(zhí)行“六大任務(wù)”，以“團(tuán)結(jié)、快速、精湛”為服務(wù)宗旨，

緊緊圍繞生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行重心為發(fā)展方向，在儀表人員努力工作下完成了既定的工作，加強(qiáng)綜合管理，以強(qiáng)化服務(wù)為基礎(chǔ)，在各項(xiàng)工作中都取得了一定的成績(jī)，也存在著一些不足，現(xiàn)將工作匯報(bào)如下：

1.完善設(shè)備臺(tái)帳，劃分重點(diǎn)設(shè)備。設(shè)備臺(tái)帳準(zhǔn)確率達(dá)100%、對(duì)出現(xiàn)故障影響減量和停車的設(shè)備進(jìn)行區(qū)分重點(diǎn)巡檢維護(hù)。設(shè)備臺(tái)帳就是基層管理的基石，只有摸清了家底才便于維護(hù)巡檢以及故障處理。對(duì)設(shè)備臺(tái)帳實(shí)行表格化，保證臺(tái)帳準(zhǔn)確無誤并及時(shí)更新臺(tái)帳。

2．搞好設(shè)備備品備件做到有備無患，主要對(duì)儀表調(diào)節(jié)閥、閥門定位器、儀表氣源接頭、電磁閥、壓力表、流量計(jì)、膜片、傳感器、接近開關(guān)、氣源管、熱電阻、熱電偶、稱重控制器、可編程控制器等進(jìn)行物資申報(bào)，采購(gòu)到位實(shí)行專人管理每月實(shí)行專門報(bào)表、要求班長(zhǎng)對(duì)重要物資把關(guān)�，F(xiàn)在各重要物資已采購(gòu)到位無論是檢修需要物資或生產(chǎn)正常使用更換都能保證物資及時(shí)到位。

3.明確責(zé)任千斤重?fù)?dān)人人挑，沒有明確責(zé)任前現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題都不積極主動(dòng)、互相推脫。有事情安排才去做現(xiàn)把片區(qū)分為幾個(gè)小片每個(gè)區(qū)域都有負(fù)責(zé)人，例如：尿素分為高壓圈、蒸發(fā)水解、造粒、機(jī)組、包裝。如今每個(gè)片區(qū)出現(xiàn)故障不處理直接考核片區(qū)負(fù)責(zé)人�，F(xiàn)在員工熱情很高積極性也加強(qiáng)了。

4、把檢修工作當(dāng)重點(diǎn)來抓，今年5月對(duì)尿素儀表設(shè)備進(jìn)行一次大檢修。主要解決了開車、平時(shí)處理不了、設(shè)備選型錯(cuò)誤需要換型等問題。對(duì)CO2壓縮機(jī)震動(dòng)、位移、溫度進(jìn)行更換校驗(yàn)。對(duì)E506A/B液位、壓力進(jìn)行技術(shù)改造，原來平面膜片差壓變送器、壓力變送器改為插入式。在氣相管道增加遠(yuǎn)傳測(cè)壓點(diǎn)實(shí)行雙重保證。對(duì)E303/E313取壓點(diǎn)由于經(jīng)常堵塞影響操作管線更改位置并新增一點(diǎn)測(cè)壓點(diǎn)。對(duì)真空表由于管線太長(zhǎng)影響測(cè)量全部改到根部并增加反吹蒸汽。對(duì)低壓精餾塔、中壓精餾塔液位計(jì)由于設(shè)計(jì)時(shí)法蘭間距太小正壓室法蘭全改液相管道。對(duì)一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)、低壓精餾、中壓蒸餾液位緩沖罐液位變送器由雙法蘭液位變送器全改為導(dǎo)壓管式液位變送器；對(duì)造粒噴頭液位調(diào)節(jié)閥LPV-4101B進(jìn)行維修，原來由于調(diào)節(jié)閥經(jīng)常抖動(dòng)影響造�，F(xiàn)分析原因進(jìn)行改造故障消失�？偟膩碚f檢修時(shí)把工作做扎實(shí)了平時(shí)故障會(huì)很小生產(chǎn)也會(huì)更加穩(wěn)定。

5、對(duì)儀表設(shè)備進(jìn)行保溫伴熱，201*年冬天因?yàn)閮x表保溫伴熱不到位給生產(chǎn)帶來很大波動(dòng)、儀表也因此付出慘重代價(jià)很多儀表設(shè)備被凍壞。今年來在部長(zhǎng)的親自部署下對(duì)儀表保溫伴熱實(shí)行嚴(yán)格質(zhì)量控制。儀表人員經(jīng)過3個(gè)月的奮戰(zhàn)達(dá)到了既定的效果。

6、對(duì)包裝秤、碼垛機(jī)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的抗洪大堤，關(guān)乎到企業(yè)的信譽(yù)和利益。主要對(duì)包裝秤精度進(jìn)行控制實(shí)行零偏差即不讓消費(fèi)者吃虧也不讓企業(yè)遭受損失。首先出臺(tái)設(shè)備分類管理制度，讓維修工、儀表工、操作工明確責(zé)任。對(duì)影響包裝秤精度原因進(jìn)行分析并解決。以前操作工經(jīng)常反應(yīng)秤飄得厲害秤不準(zhǔn)，對(duì)于這個(gè)問題電控部進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)找到了原因并解決了現(xiàn)在秤下來的重量100%準(zhǔn)確。只有不斷總結(jié)分析善于發(fā)現(xiàn)問題在能把問題解決工作更輕松更快樂。碼垛機(jī)的好壞直接影響成平尿素的產(chǎn)量，碼垛機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件多不加維護(hù)故障也多一班下來有個(gè)10來故障很難把產(chǎn)品包出。針對(duì)這個(gè)問題第一把設(shè)備易損件多備、第二、設(shè)備經(jīng)常加油，第三、螺栓要緊固，第四、響應(yīng)速度要快。通過這幾點(diǎn)的加強(qiáng)產(chǎn)量越來越高碼垛機(jī)也可以輕松應(yīng)付。

取得了一些成績(jī)也存在一些不足，第一，遇見性、前瞻性不夠出現(xiàn)問題把問題解決了就算完了，沒有想到怎么從源頭發(fā)現(xiàn)問題，把事故扼殺在萌芽狀態(tài)。第二，新員工多技術(shù)不全面需加強(qiáng)培訓(xùn)。第三、物資浪費(fèi)嚴(yán)重、沒能發(fā)揮艱苦奮斗作風(fēng)。

在201*年度中要抓好以下幾個(gè)方面工作：

1.深入貫徹執(zhí)行企業(yè)七大法寶、六大任務(wù)。增強(qiáng)服務(wù)意識(shí)，打造一流團(tuán)隊(duì)。

2.計(jì)劃好明年停車檢修項(xiàng)目，檢修控制表、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人早制定檢修物資早落實(shí)。

3.培養(yǎng)好新工，盡量在短時(shí)間類能獨(dú)擋一面。

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尿素控制儀表

自動(dòng)化儀表是工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的必要手段和技術(shù)工具，任何一個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)都必然應(yīng)用到自動(dòng)化儀表控制單元，各種控制方案和算法都必須借助自動(dòng)化工具才能實(shí)現(xiàn)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化儀表的需求量很大，已形成一個(gè)專門的儀表門類。自動(dòng)化工程師要設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)必須掌握各種自動(dòng)化儀表的工作原理和性能特點(diǎn)，才能合理地選擇和正確地使用它們，組成性能價(jià)格比好的控制系統(tǒng)。半個(gè)多世紀(jì)以來，自動(dòng)化儀表經(jīng)歷了從氣動(dòng)液動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、電子式模擬儀表、數(shù)字智能儀表，到計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)(DCS)等發(fā)展階段，為各行各業(yè)的現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)提供了強(qiáng)大的支持。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)通信等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化儀表正處于一場(chǎng)意義重大的變革中，以儀表的全數(shù)字化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化為特征的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)正在迅猛發(fā)展�，F(xiàn)場(chǎng)總線把從檢測(cè)端到執(zhí)行端的所有自動(dòng)化儀表通過數(shù)字通信方式互相連接起來，從而使控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，十分有利于工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)高層次的自動(dòng)化。

自動(dòng)化儀表與控制理論一樣，都是自動(dòng)化科技工作者的研究?jī)?nèi)容。自動(dòng)化技術(shù)工具的進(jìn)步不僅會(huì)推動(dòng)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化水平的提高，還會(huì)影響控制理論的研究方向和內(nèi)容。

第一節(jié)儀表的分類

檢測(cè)與過程控制儀表（通常稱自動(dòng)化儀表）分類方法很多，根據(jù)不同原則可以進(jìn)行相應(yīng)的分類。例如按儀表所使用的能源分類，可以分為氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表和液動(dòng)儀表（很少見）；按儀表組合形式，可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置；按儀表安裝形式，可以分為現(xiàn)場(chǎng)儀表、盤裝儀表和架裝儀表；隨著微處理機(jī)的蓬勃發(fā)展，根據(jù)儀表有否引入微處理機(jī)（器）又可分為智能儀表與非智能儀表。根據(jù)儀表信號(hào)的形式可分為模似儀表和數(shù)字儀表。

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顯示儀表根據(jù)記錄和指示、模擬與數(shù)字等功能，又可分為記錄儀表和指示儀表、模擬儀表和數(shù)顯儀表，其中記錄儀表又可分為單點(diǎn)記錄和多點(diǎn)記錄（指示亦可以有單點(diǎn)和多點(diǎn)），其中又有在紙記錄或無紙記錄，若是有紙記錄又分筆錄和打印記錄。調(diào)節(jié)儀表可以分為基地式調(diào)節(jié)儀表和單元組合式調(diào)節(jié)儀表。由于微處理機(jī)引入，又有可編程調(diào)節(jié)器與固定程序調(diào)節(jié)器之分。

執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)按能源劃分有氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器和液動(dòng)執(zhí)行器，按結(jié)構(gòu)形式可以分為薄膜式、活塞式（氣缸式）和長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)特噗和流量特性不同進(jìn)行分類，按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分通常有直通單座、直通雙座、三通、角形、隔膜、蝶形、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)、套筒（籠式）、閥體分離等，按流量特性分為直線、對(duì)數(shù)（等面分比）、拋物線、快開等。

這類分類方法相對(duì)比較合理，儀表覆蓋面也比較廣，但任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分得井井有序，它們中間互有滲透，彼此溝通。例如變送器具有多種功能，溫度變送器可以劃歸溫度檢測(cè)儀表，差壓變送器可以劃歸流量檢測(cè)儀表，壓力變送器可以劃歸壓力檢測(cè)儀表，若用差壓法測(cè)液位可以劃歸物位檢測(cè)儀表，很難確切劃歸哪一類，中外單元組合儀表中的計(jì)算和輔助單元也很難歸并。

第二節(jié)尿素裝置用到的測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)介

一、溫度測(cè)量?jī)x表（這里只簡(jiǎn)單介紹熱電偶儀表）1、熱電偶儀表的特點(diǎn)及原理

熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：

①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。

②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50～+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低

可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。

③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和

開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。熱電偶測(cè)溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)

A成一個(gè)閉合回路，如圖8-2-1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩

t.0tB個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。

圖8-2-1熱電偶工作原理圖如圖8-2-1所示，熱電偶的一端將A、B兩種導(dǎo)體焊在一起，置于溫度為t的被測(cè)介中稱為自由端，放在溫度為t0的恒定溫度下。當(dāng)工作端的被測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電勢(shì)隨之發(fā)生變化，將熱電勢(shì)送入顯示儀表進(jìn)行指示或記錄，或送入微機(jī)進(jìn)行處理，即可獲得溫度值。

熱電偶兩端的熱電勢(shì)差可以用下式表示：

EteABteABt0（8-2-1）

式中：Et熱電偶的熱電勢(shì)；

eAB(t)溫度為t時(shí)工作端的熱電勢(shì)；

eAB(t0)溫度為t0時(shí)自由端的熱電勢(shì)

當(dāng)自由端溫度t0恒定時(shí)，熱電勢(shì)只與工作端的溫度有關(guān)，即Et=f(t)。當(dāng)組成熱電偶的熱電極的材料均勻時(shí)，其熱電勢(shì)的大小與熱電極本身的長(zhǎng)度和直徑大小無關(guān)，只與熱電極材料的成分及兩端的溫度有關(guān)，因此，用各種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料可做成各種用途的熱電偶，以滿足不同溫度對(duì)象測(cè)量的需要。

2、普通型熱電偶儀表的結(jié)構(gòu)（如圖8-2-2）

普通型熱電偶是應(yīng)用最多的，主要用來測(cè)量氣體、蒸汽和液體等介質(zhì)的溫度。根據(jù)測(cè)溫范圍及環(huán)境的不同，所用的熱電偶電極和保護(hù)套管的材料也不同，但因使用條件基本類似，所以這類熱電偶已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。按其安裝時(shí)的連接方法可分為螺紋連接和法蘭連接兩種。如圖所示為普通熱電偶結(jié)構(gòu)圖。

二、壓力測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)單介紹1、壓力的概念和表示方法

在工程上將垂直而均勻作用在單位面積上的力稱為壓力，兩個(gè)測(cè)量壓力之間的差值稱為壓力差或壓差，工程上習(xí)慣叫差壓。

在國(guó)際單位制和我國(guó)的法定計(jì)量單位中，壓力的單位采用牛頓／米(N／m2)，通常稱為帕斯卡或簡(jiǎn)稱帕(Pa)。帕(Pa)這個(gè)單位在實(shí)際應(yīng)用中太小，不方便，目前我國(guó)生產(chǎn)的各種壓力表都統(tǒng)一用kPa(103Pa)或MPa(106Pa)為壓力或差壓的基本單位。我國(guó)在試行法定計(jì)量單位以前還常用工程大氣壓kg／cm2)、毫米水柱(mmH2O)和毫米汞柱(mmHg)等單位。另外在英美等西方國(guó)家的一些變送器中還常用bar（巴)作壓力的單位。表2-2-1為幾種壓力單位的換算關(guān)系。表8-2-1壓力單位換算表

在工程上，被測(cè)壓力通常有絕對(duì)壓力、表壓和負(fù)壓(真空度)之分。三者關(guān)系如圖

8-2-3所示。絕對(duì)壓力是指作用在單位面積上的全部壓力，用來測(cè)量絕對(duì)壓力的儀表稱為絕對(duì)壓力表。地面上空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力，高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓力之差稱為表壓，低于大氣壓力的被測(cè)壓力稱為負(fù)壓或真空度，其值為大氣壓力與絕對(duì)壓力之差。由于各種工藝設(shè)備和檢測(cè)儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，因此工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測(cè)儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。除特殊說明之外，本書以后所提及的壓力均指表壓

圖8-2-3絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓(真空度)關(guān)系

2、壓力的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀表

目前工業(yè)上常用的壓力檢測(cè)方法和壓力檢測(cè)儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：(1)液柱式壓力檢測(cè)

液柱測(cè)壓法是以流體靜力學(xué)理論為基礎(chǔ)的壓力測(cè)量方法，一般采用充有水或汞等液體的玻璃U形管或單管進(jìn)行測(cè)量。以此原理構(gòu)造的液柱壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量精度高，但不便于讀數(shù)和遠(yuǎn)傳，測(cè)量量程也受到一定的限制，一般在實(shí)驗(yàn)室或工程實(shí)驗(yàn)上使用。(2)彈性式壓力檢測(cè)

彈性式壓力檢測(cè)是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移進(jìn)行測(cè)量的。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等。(3)電氣式壓力檢測(cè)

電氣式壓力檢測(cè)是利用敏感元件將被測(cè)壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量進(jìn)行測(cè)量的儀表，如電阻、電荷量等。(4)活塞式壓力檢測(cè)

活塞式壓力檢測(cè)是根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測(cè)量。活塞式壓力計(jì)的測(cè)量精度較高，允許誤差可以小到0.05％～0.00.2％，普遍被用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)壓力檢測(cè)儀表進(jìn)行檢定。這里主要介紹彈性式壓力儀表和電氣式壓力儀表。

3、彈性式壓力儀表簡(jiǎn)介

彈性式壓力儀表是利用彈性元件在外力的作用下產(chǎn)生形變來測(cè)量壓力的，其種類繁多，在工業(yè)上的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。（1）彈性元件

彈性元件是彈性式壓力表的測(cè)壓敏感元件，彈性壓力表的測(cè)量性能主要取決于彈性元件的彈性特性，與彈性元件的村料、形狀、工藝等有關(guān)，而且對(duì)溫度敏感性強(qiáng)。不同的彈性元件測(cè)壓范圍也不同，工業(yè)上常用的彈性式壓力表所使用的彈性元件主要有膜片、波紋管、彈簧管等，如圖2-2-4所示。

圖2-2-4彈性元件示意圖1）、膜片

膜片是一種圓形薄板或薄膜，周邊固定在殼體或基座上。將膜片成對(duì)地沿著周邊密封焊接，就構(gòu)成了膜盒。當(dāng)膜片兩邊的壓力不等時(shí)就會(huì)產(chǎn)生位移。位移可直接帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)指示。但是膜片的位移較小，靈敏度低，指示精度不高，一般為2.5級(jí)。膜片更多的是和其他轉(zhuǎn)換元件合起來使用，通過膜片和轉(zhuǎn)換元件把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

2）、波紋管

波紋管是一種具有同軸環(huán)狀波紋，能沿軸向伸縮的壓力彈性元件。當(dāng)它受到軸向力作用時(shí)能產(chǎn)生較大的伸長(zhǎng)和收縮位移。一般可在其頂端安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)指針直接讀數(shù)。其特點(diǎn)是靈敏度高(特別是在低壓區(qū))，常用于檢測(cè)較低的壓力(1.0Pa～106Pa)，但波紋管遲滯誤差較大，精度一般只能達(dá)到l.5級(jí)。3)、彈簧管

彈簧管是一根彎曲成圓弧形、橫截面呈橢圓形或近乎橢圓形的空心管。它的一端焊接在壓力表的管座上固定不動(dòng)，并與被測(cè)壓力的介質(zhì)相連通。管的另一端是封閉的，稱為自由端。被測(cè)壓力介質(zhì)從開口端進(jìn)入并充滿彈簧管的整個(gè)內(nèi)腔，由于彈簧管的非圓橫截面，使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢(shì)而產(chǎn)生力矩，其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移。彈簧管有單圈和多圈之分，單圈彈簧管自由端位移變化量較小，而多圈彈簧管的自由端位移變化量較大。

（2）彈簧管式壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理

彈簧管式壓力表主要由彈簧管、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指示機(jī)構(gòu)盒表殼組成，如圖2-2-5所示

5

圖2-2-5彈簧管壓力表

1彈簧管；2拉桿；3扇形齒輪；4中心齒輪；5指針；

6面板；7游絲；8調(diào)節(jié)螺釘；9接頭

當(dāng)被測(cè)壓力從彈簧管的固定端輸入時(shí)，彈簧管的自由端產(chǎn)生位移。在一定的范圍內(nèi)，該位移與被測(cè)的壓力成線性關(guān)系。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱機(jī)心，是把彈簧管受到壓力作用時(shí)自由端所產(chǎn)生的位移傳遞給刻度指示部分的。它由扇形齒、中心齒輪、游絲等組成，彈簧管自由端位移很小，如果不預(yù)先放大很難看出位移的大小。彈簧管自由端的位移是直線移動(dòng)，而壓力表的指針進(jìn)行的是圓弧形旋轉(zhuǎn)位移。所以必須使用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將彈簧管的微量位移加以放大，并把彈簧管的自由端的直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)閮x表指針的圓弧形旋轉(zhuǎn)位移。指示機(jī)構(gòu)包括指針、刻度盤等，其主要作用是將彈簧管的變形通過指針轉(zhuǎn)動(dòng)指示出來，從而在刻度盤上讀取直接指示的壓力值。表殼又稱機(jī)座，其主要作用是固定和保護(hù)儀表的零部件。

在生產(chǎn)中，常需要把壓力控制在一定范圍內(nèi)，以保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。這就需采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管式壓力表增加一些附加裝置，即成為此類壓力表，如電接點(diǎn)信號(hào)壓力表。彈簧管式壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，使用范圍廣，測(cè)量范圍寬，可以測(cè)量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)制造的要求，儀表精度最高可達(dá)0.15級(jí)。

壓力和差壓變送器作為過程控制系統(tǒng)的檢測(cè)變換部分，將液體、氣體或蒸汽的差壓(壓力)、流量、液位等工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如DC4mA～20mA電流)，作為顯示儀表、運(yùn)算器和調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)檢測(cè)和自動(dòng)控制。4、差動(dòng)電容式壓力變送器

差動(dòng)電容式壓力變送器由測(cè)量部分和轉(zhuǎn)換放大電路組成，如圖2-2-6所示。

圖2-2-6差動(dòng)電容式壓力變送器的原理框圖

差動(dòng)電容式壓力變送器的測(cè)量部分常采用差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)，如圖2-2-7所示。中心可動(dòng)極板與兩側(cè)固定極板構(gòu)成兩個(gè)平面型電容CH和和CL�？蓜�(dòng)極板與兩側(cè)固定極板形成兩個(gè)感壓腔室，介質(zhì)壓力是通過兩個(gè)腔室中的填充液作用到中心可動(dòng)極板。一般采用硅油等理想液體作為填充液，被測(cè)介質(zhì)大多為氣體或液體。隔離膜片的作用既傳遞壓力，又避免電容極板受損。

圖2-2-7差動(dòng)電容式壓力變送器的差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)

當(dāng)正負(fù)壓力(差壓)由正負(fù)壓導(dǎo)壓口加到膜盒兩邊的隔離膜片上時(shí)，通過腔室內(nèi)硅油液體傳遞到中心測(cè)量膜片上，中心感壓膜片產(chǎn)生位移，使可動(dòng)極板和左右兩個(gè)極板之間的間距不相對(duì)，形成差動(dòng)電容，差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與被測(cè)壓力成正比，與填充液的介電常數(shù)無關(guān)，從原理上消除了介電常數(shù)的來的誤差。

差動(dòng)電容式壓力變送器的電容．電流轉(zhuǎn)換放大電路的作用是將式差動(dòng)電容的相對(duì)變化值提取出來，并轉(zhuǎn)化為DC4mA～DC20mA輸出�，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖如圖8-2-8

圖8-2-8差動(dòng)電容式壓力變送器

三、流量測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)介

工業(yè)生產(chǎn)過程中另一個(gè)重要參數(shù)就是流量。流量就是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體數(shù)量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來表示。其單位分別用m3/h、L/h和kg/h等。

流量計(jì)是指測(cè)量流體流量的儀表，它能指示和記錄某瞬時(shí)流體的流量值；計(jì)量表（總量表）是指測(cè)量流體總量的儀表，它能累計(jì)某段時(shí)間間隔內(nèi)流體的總量，即各瞬時(shí)流量的累加和，如水表、煤氣表等等。工業(yè)上常用的流量?jī)x表可分為兩大類。

速度式流量計(jì)以測(cè)量流全在管道中的流速作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。如差壓式流量計(jì)、變面積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、漩渦流量計(jì)、沖量式流量計(jì)、激光流量計(jì)、堰式流量計(jì)和葉輪水表等。

容積式流量計(jì)它以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)，如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、喬板式流量計(jì)和活塞式流量計(jì)等等。1、差壓式測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)介

7

變化給測(cè)量帶（1）差壓式流量計(jì)分類（如表8-2-2所示）。

表8-2-2差壓式流量計(jì)分類表

分類原則分類類型按產(chǎn)生差壓的作1）節(jié)流式；2）動(dòng)壓頭式；3）水力阻力式；4）離心式；用原理分類5）動(dòng)壓增益式；6）射流式1）標(biāo)準(zhǔn)孔板；2）標(biāo)準(zhǔn)噴嘴；3）經(jīng)典文丘里管；4）文丘里噴嘴；按結(jié)構(gòu)形式分類5）錐形入口孔板；6）1/4圓孔板；7）圓缺孔板；8）偏心孔板；9）楔形孔板；10）整體（內(nèi)藏）孔板；11）線性孔板；12）環(huán)形孔13）道爾管；14）羅洛斯管；15）彎管；16）可換孔板節(jié)流裝置；17）臨界流節(jié)流裝置1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置；2）低雷諾數(shù)節(jié)流裝置；3）臟污流節(jié)流裝置；按用途分類4）低壓損節(jié)流裝置；5）小管徑節(jié)流裝置；6）寬范圍度節(jié)流裝置；7）臨界流節(jié)流裝置；按產(chǎn)生差壓的作用原理分類

1)、節(jié)流式依據(jù)流體通過節(jié)流件使部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能以產(chǎn)生差壓的原理工作，其檢測(cè)件稱之為節(jié)流裝置，是DPF的主要品種。

2)、動(dòng)壓頭式依據(jù)動(dòng)壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓的原理工作，如均速管流量計(jì)。

3)、水力阻力式依據(jù)流體阻力產(chǎn)生的壓差原理工作，檢測(cè)件為毛細(xì)管束，又稱層流流量計(jì)，一般用于微小流量測(cè)量。

4)、離心式依據(jù)彎曲管或環(huán)狀管產(chǎn)生離心力原理形成的壓差工作，如彎管流量計(jì)，環(huán)形管流量計(jì)等。

5)、動(dòng)壓增益式依據(jù)動(dòng)壓放大原理工作，如皮托-文丘里管。6)、射流式依據(jù)流體射流撞擊產(chǎn)生原理工作，如射流式差壓流量計(jì)。按結(jié)構(gòu)形式分類

1)標(biāo)準(zhǔn)孔板又稱同心直角邊緣孔板，其軸向截面如圖8-2-9所示。孔板是一塊加工成圓形同心的具有銳利直角邊緣的薄板�？装彘_孔的上游側(cè)邊緣應(yīng)是銳利的直角。標(biāo)準(zhǔn)孔板有三種取壓方式：角接、法蘭及D-D/2取壓；如圖8-2-10所示。為從兩個(gè)方向的任一個(gè)方向測(cè)量流量，可采用對(duì)稱孔板，節(jié)流孔的兩個(gè)邊緣均符合直角邊緣孔板上游邊緣的特性，且孔板全部厚度不超過節(jié)流孔的厚度。

圖8-2-9標(biāo)準(zhǔn)孔板

圖8-2-10孔板的三種取壓方式

2)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴有兩種結(jié)構(gòu)形式：ISA1932噴嘴和長(zhǎng)徑噴嘴。

a.ISA1932噴嘴（圖8-2-11）上游面由垂直于軸的平面、廓形為圓周的兩段弧線所確定的收縮段、圓筒形喉部和凹槽組成的噴嘴。ISA1932噴嘴的取壓方式僅角接取壓一種。

圖8-2-11ISA1932噴嘴

b.長(zhǎng)徑噴嘴（圖8-2-12）上游面由垂直于軸的平面、廓形為1/4橢圓的收縮段、圓筒形喉部和可能有的凹槽或斜角組成的噴嘴。長(zhǎng)徑噴嘴的取壓方式僅D-D/2取壓一種。

3）經(jīng)典文丘里管由入口圓筒段A、圓錐收縮段B、圓筒形喉部C和圓錐擴(kuò)散段E組成，如圖8-2-13所示。根據(jù)不同的加工方法，有以下結(jié)構(gòu)形式：①具有粗鑄收縮段的；②具有機(jī)械加工收縮段的；③具有鐵板焊接收縮段的。

4）文丘里噴嘴由進(jìn)口噴嘴、圓筒形喉部及擴(kuò)散段組成，如圖8-2-14所示。5）錐形入口孔板錐形入口孔板與標(biāo)準(zhǔn)孔板相似，相當(dāng)于一塊倒裝的標(biāo)準(zhǔn)孔板，其結(jié)構(gòu)如圖8-2-15所示，取壓方式為角接取壓。

圖8-2-13經(jīng)典文丘里管

圖8-2-14文丘里噴嘴

圖8-2-15錐形入口孔板

1一環(huán)隙；2-夾持環(huán)；3一上游端面A；4-下游端面B；

5-軸線；6-流向；7-取壓口；8-孔板；

X-帶環(huán)隙的夾持環(huán)；Y-單獨(dú)取壓口

2、電磁流量計(jì)（1）概述

電磁流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱EMF）是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，近年來世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量?jī)x表臺(tái)數(shù)的5%～6.5%。

70年代以來出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣泛的應(yīng)用。（2）、原理與機(jī)構(gòu)

EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖8-2-16所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來明右手規(guī)則”，其值如下式

式中E-----感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即流量信號(hào)，V;

k-----系數(shù)；

B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；D----測(cè)量管內(nèi)徑，m；---平均流速，m/s。

設(shè)液體的體積流量為

，則

式中K為儀表常數(shù)，K=4KB/πD。

EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖8-2-17，測(cè)量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。

（3）、優(yōu)點(diǎn)

EMF的測(cè)量通道是一段無阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不易阻塞適用于測(cè)量含有固體顆�；蚶w維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。

EMF不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長(zhǎng)度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對(duì)于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。EMF所測(cè)得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。

與其他大部分流量?jī)x表相比，前置直管段要求較低。

EMF測(cè)量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s內(nèi)選定。有些型號(hào)儀表可在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量（例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù)）不必取下作離線實(shí)流標(biāo)定。

EMF的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬，從幾毫米到3m。可測(cè)正反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線性的。易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體。

（4）、缺點(diǎn)

EMF不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體；有些型號(hào)儀表用于過低于室溫的液體，因測(cè)量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。

四、物位測(cè)量?jī)x表簡(jiǎn)介1、概述

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常遇到大量的液體物料和固體物料，它們占有一定的體積，堆成一定的高度，把生產(chǎn)過程中罐、塔、槽等容器中存放的液體表面位置稱為液位；把料斗、堆場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)等儲(chǔ)存的固體塊，顆粒、粉粒等的堆積高度和表面位置稱為料位；兩種互不相溶的物質(zhì)的蚧面位置叫作蚧位。液位、料位以及相界面總稱為物位。對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量的儀表被稱為物位檢測(cè)儀表。

物位測(cè)量的主要目的有兩個(gè)；一是通過物位測(cè)量來確定容器中的原料，產(chǎn)品或半成品的數(shù)量，以保證連續(xù)供應(yīng)生產(chǎn)中各個(gè)五一節(jié)所需的物料或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；另一個(gè)是通過物位測(cè)量，了解物位是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，以便使生產(chǎn)過程政黨進(jìn)行，保證產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)安全。

物位測(cè)量?jī)x表的種類很多，如果按液位、料位、界面可分為：

①測(cè)量液位的儀表：玻璃管（板）式、稱重式、浮力式（浮筒、浮球、浮標(biāo)）、靜壓式（壓力式、差壓式）電容式、電阻式、超聲波式、放射性式、激光式及微波式等

②測(cè)量界面的儀表：浮力式、差壓式、電極式和超聲波式等；

③測(cè)量料位的儀表：重錘探測(cè)式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。物位檢測(cè)儀表的性能比較見表8-2-3所示。表8-2-3

2、電容式物位計(jì)

電容式物位計(jì)是電學(xué)式物位檢測(cè)方法之一，它是直接把物位變化量轉(zhuǎn)換成電容的變化量，然后再變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，傳輸給顯示儀表進(jìn)行指示、記錄、報(bào)警或控制。

（1）工作原理

電容式物位計(jì)的電容檢測(cè)元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的。結(jié)構(gòu)形式如圖8-2-18所示。電容器由兩個(gè)相互絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成，在兩筒之間充以介電常數(shù)為ε的電介質(zhì)時(shí)，兩圓筒間的電容量為：

C2LlnD/d式（8-2-1）

式中L兩極板相互遮蓋部分的長(zhǎng)度；

D外電極的內(nèi)徑；d圓筒形內(nèi)極的外徑；

ε中間介質(zhì)的電介常數(shù)，ε=ε0εP，其中ε0=8.84×10-12F/m為真空(和干空氣的值近似)介電常數(shù),εP為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù).由式(8-2-1)可知,只要ε、L、D、d中任何一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化，就會(huì)引起電容C的變化。在實(shí)際應(yīng)用中，D、d、ε是基本不變的，故測(cè)得C即可知道液位的高低。2．UYB-11A型電容液位計(jì)

圖8-2-19所示為UYB-11A型電容液位計(jì)的外形。這種液位計(jì)用來測(cè)量導(dǎo)電液體的液位。它由不銹鋼電極套上聚四氟乙烯絕緣套管構(gòu)成，這時(shí)不銹鋼棒作為一個(gè)電極，導(dǎo)電液體作為另一個(gè)電極，聚四氟乙烯絕緣套管作為中間的填充介質(zhì)，這三者構(gòu)成一圓圓柱形電容器。如圖8-2-20所示。

UYB-11A電容液位傳感器的電容變化量為：

C2HlnD2D1C0式（8-2-2）

式中，C0為容器未放液體時(shí)，不銹鋼電極對(duì)容器壁的初始電容。

3、放射性物位計(jì)

在自然界中某些元素能放射出某種看不見的粒子流，即射線。如同位素鈷（Co60）能放射出γ射線，鈾（U235、U233）也能放射出α和β射線等。當(dāng)這些射線穿過一定厚度的物體時(shí)，因粒子的碰撞和克服阻力而消耗了粒子的動(dòng)能。以至最后動(dòng)能耗盡，粒子便留在物體中，即被吸收了。不同的物體對(duì)射線的穿透與吸收能力是不同的。一般來說，固體大于液體，液體大于氣體。利用物體對(duì)放射性同位素射線的吸收作用來檢測(cè)物位的儀表稱為放射性物位計(jì)。

圖8-2-21為γ射線物位計(jì)測(cè)量示意圖。如圖中在容器的一側(cè)安放一個(gè)放射源，在容器的另一側(cè)放一個(gè)探測(cè)器（測(cè)量射線的儀表），就可測(cè)量物位了。當(dāng)料位高度低于放射源的位置時(shí)，射線粒子大部分通過氣體介質(zhì)到達(dá)探測(cè)器；若料位上升到超過放射源的高度時(shí)，因固體吸收能力強(qiáng)，大部分射線粒子被容器中的物料所吸收，而探測(cè)器測(cè)得的粒子數(shù)很少了，所以，從探測(cè)器測(cè)得的粒子數(shù)的多少，便知容器中的料位有多高。指示儀表把測(cè)得的粒子數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、功率放大成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，遠(yuǎn)偉進(jìn)行指示記錄或調(diào)節(jié)。

放射性物位計(jì)的特點(diǎn)：

①可以實(shí)現(xiàn)完全不接觸式的測(cè)量，這是放射性物位計(jì)的最大特點(diǎn)；②在被測(cè)容器上不用開孔，因而可用于高溫、高壓的工況；

③由于放射源物質(zhì)的放射不受溫度、壓力的影響，并且測(cè)量元件與被測(cè)介質(zhì)不接觸，可用于測(cè)量高溫、低溫、高壓容器中的高粘度、強(qiáng)腐蝕性、易燃易爆介質(zhì)的物位測(cè)量；

④不僅可以測(cè)量液位，也可測(cè)量粉狀、粒狀和塊狀介質(zhì)的料位；

⑤儀表可在強(qiáng)光、濃煙、塵埃環(huán)境下工作，不但可以連續(xù)測(cè)量，也能進(jìn)行定值控制。

⑥γ射線對(duì)人體有較大的傷害，因而在選用上必須慎重。4、浮力式液位計(jì)

浮力式液位計(jì)是根據(jù)浮在液面上的浮球或浮標(biāo)隨液位的高低而產(chǎn)生上下位移，或浸于液體中的浮筒隨液位變化而引起浮力的變化原理而工作的。

浮力式液位計(jì)有兩種。一種是維持浮力不變的液位計(jì)，稱為恒浮力式液體計(jì)，如浮球、浮標(biāo)式等。另一種是在檢測(cè)過程中浮力發(fā)生變化的，叫做變浮力式液位計(jì)，如沉筒式液位計(jì)等。

浮力式液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，維持方便，因此在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。（1）恒浮力式液位計(jì)

恒浮力式液位計(jì)是利用浮子本身的重量和所受的浮力均為定值，并使浮子始終漂浮在液面上，并跟隨液面的變化而變化的原理來測(cè)量液位的。圖8-2-22為機(jī)械式就地指示液液位計(jì)示意圖。浮子和液位指示針直接用鋼帶相連，為了平衡浮子的重量，使它能準(zhǔn)確跟隨液面上下靈活移動(dòng)，在指針一端還裝有平衡錘，當(dāng)平衡時(shí)可用下式表示：

G-F=W（8-2-3）式中G浮子的重量；

F浮子所受的浮力；W平衡錘的重量。

當(dāng)液位上升時(shí)，浮子所受的浮力F增大，即GF小于W，使原有的平衡關(guān)系被破壞，平衡錘將通過鋼帶帶動(dòng)浮子上移；與此同時(shí)，浮和F將減小，即GF將增大，直到GF重新等于W時(shí)，儀表又恢復(fù)了平衡，即浮子已跟隨液面上移到了一個(gè)新的平衡位置，此時(shí)指針即在容器外的刻度尺指示出變化后的液位。當(dāng)液位下降時(shí)，與此同相反。

式（8-2-3）中G、W均可視為常數(shù)，因此，浮子平衡在任何高度的液面上時(shí)，F(xiàn)的值均不變，所以把這類液位計(jì)稱為恒浮力式液位計(jì)。（2）變浮力式液位計(jì)

變浮力式液位計(jì)（浮筒式液位計(jì)）的檢測(cè)元件是沉浸在液體中的浮筒，它隨液位變化而產(chǎn)生浮力的變化，去推動(dòng)氣動(dòng)或電動(dòng)元件，發(fā)出信號(hào)給顯示儀表，以指示被測(cè)液面值，也可作液面報(bào)警的控制。圖8-2-23為位移平衡浮筒式液位變送器原理圖。液體中發(fā)生變化時(shí)，浮筒（又稱沉筒）1本身的重力與所受的浮力的不平衡力，經(jīng)杠桿2傳至扭力管3，而扭力管產(chǎn)生轉(zhuǎn)角彈性變形，由心軸4傳出，經(jīng)推板5傳到霍爾片6，轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，經(jīng)功率放大后轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，以遠(yuǎn)傳給顯示儀表進(jìn)行液位指示、記錄和控制。5、差壓式液位計(jì)

差壓式液位計(jì)是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。

(1)差壓式液位計(jì)的特點(diǎn)是：

①檢測(cè)元件在容器中幾乎不占空間，只需在容器壁上開一個(gè)或兩或兩個(gè)孔即可；②檢測(cè)元件只有一、兩根導(dǎo)壓管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于操作維護(hù)，工作可靠；③采用法蘭式差壓變送器可以解決高粘度、易凝固、易結(jié)晶、腐蝕性、含有懸浮物介質(zhì)的液位測(cè)量問題；

④壓式液位計(jì)通用性強(qiáng)，可以用來測(cè)量壓力和流量等參數(shù)。當(dāng)差壓計(jì)一端接液相，另一端接氣相時(shí)，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，有：pBpAHg（8-2-4）式中：H液位高度；

ρ被測(cè)介質(zhì)密度；

g被測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓�加速成度。由式�?-1-29）可得：

ppBpAHg（8-2-5）

在一般情況下，被測(cè)介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計(jì)測(cè)得的差壓與液位的高度H成正比，這樣就把測(cè)量液位高度的問題變成了測(cè)量差壓的問題。

使用差壓計(jì)測(cè)量液位時(shí)，必須注意以下兩個(gè)問題：

①遇到含有雜質(zhì)、結(jié)晶、凝固或易自聚的被測(cè)介質(zhì)，用普通的差壓變送器可能引起連接管線的堵塞，此時(shí)，需要采用法蘭式差壓變送器，如圖8-2-25所示；

②當(dāng)差壓變送器與容器之間安裝隔離罐時(shí)，需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移。(2)雙室平衡容器

常用差壓式液位計(jì)比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)在重點(diǎn)介紹一下雙室平衡容器：1）前言

汽包水位是鍋爐及其控制系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一，雙室平衡容器在其中充當(dāng)著不可或缺的重要角色。但是由于一些用戶對(duì)于雙室平衡容器及其測(cè)量補(bǔ)等方面缺少全面的必要的了解或者疏漏，致使應(yīng)用中時(shí)有錯(cuò)誤發(fā)生，甚至形成安全隱患。例如勝利油田勝利發(fā)電廠一期工程，該工程投入運(yùn)行早期其汽包水位測(cè)量系統(tǒng)的誤差竟達(dá)70～90mm，特殊情況下誤差將會(huì)更大（曾因此造成汽包滿水停機(jī)事故）。迄今為止，據(jù)不完全了解，目前仍有個(gè)別用戶存在一些類似的問題或者其它問題。汽包水位是涉及機(jī)組安全與和運(yùn)行的重要參數(shù)和指標(biāo)，因此不允許任何人為的誤差。為使用戶能夠更好地掌握雙室平衡容器在汽包水位測(cè)量中的應(yīng)用，謹(jǐn)撰此文。不足之處，請(qǐng)不吝指正。

2）雙室平衡容器的工作原理①簡(jiǎn)介

雙室平衡容器是一種結(jié)構(gòu)巧妙，具有一定自我補(bǔ)償能力的汽包水位測(cè)量裝置。它的主要結(jié)構(gòu)如圖8-2-26所示。在基準(zhǔn)杯的上方有一個(gè)圓環(huán)形漏斗結(jié)構(gòu)將整個(gè)雙室平衡容器分隔成上下兩個(gè)部分，為了區(qū)別于單室平衡容器，故稱為雙室平衡容器。為便于介紹，這里結(jié)合各主要部分的功能特點(diǎn)，將它們分別命名為凝汽室、基準(zhǔn)杯、溢流

室和連通器，另外文中把雙室平衡容器汽包水位測(cè)量裝置簡(jiǎn)稱為容器。

②凝汽室

結(jié)水供給基準(zhǔn)杯及后續(xù)環(huán)節(jié)使用。③基準(zhǔn)杯

理想狀態(tài)下，來自汽包的飽和水蒸汽經(jīng)過這里時(shí)釋放掉汽化潛熱，形成飽和的凝

它的作用是收集來自凝汽室的凝結(jié)水，并將凝結(jié)水產(chǎn)生的壓力導(dǎo)出容器，傳向差壓測(cè)量?jī)x表差壓變送器（后文簡(jiǎn)稱變送器）的正壓側(cè)�；鶞�(zhǔn)杯的容積是有限的，當(dāng)凝結(jié)水充滿后則溢出流向溢流室。由于基準(zhǔn)杯的杯口高度是固定的，故而稱為基準(zhǔn)杯。④溢流室

溢流室占據(jù)了容器的大部分空間，它的主要功能是收集基準(zhǔn)杯溢出的凝結(jié)水，并將凝結(jié)水排入鍋爐下降管，在流動(dòng)過程中為整個(gè)容器進(jìn)行加熱和蓄熱，確保與汽包中的溫度達(dá)到一致。正常情況下，由于鍋爐下降管中流體的動(dòng)力作用，溢流室中基本上沒有積水或少量的積水。⑤連通器

倒T字形連通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入變送器的負(fù)壓側(cè)。毋庸置疑，它的主要作用是將汽包中動(dòng)態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的負(fù)壓側(cè)，與正壓側(cè)的（基準(zhǔn)）壓力比較以得知汽包中的水位。它之所以被做成倒T字形，是因?yàn)榭梢员ＷC連通器中的介質(zhì)具有一定的流動(dòng)性，防止其延伸到汽包之間的管線冬季發(fā)生凍結(jié)。連通器內(nèi)部介質(zhì)的溫度與汽包中的溫度很可能不一致，致使其中的液位與汽包中不同，但是由于流體的自平衡作用，對(duì)使汽包水位測(cè)量沒有任何影響。⑥差壓的計(jì)算

通過前面的介紹可以知道，凝汽室、基準(zhǔn)杯及其底部位于容器內(nèi)部的導(dǎo)壓管中的介質(zhì)溫度與汽包中的介質(zhì)溫度是相等的，即γw=γw，γs=γs。故而不難得到容器所輸出的差壓。本文以東方鍋爐廠DG670-13.73-8A型鍋爐所采用的測(cè)量范圍為±300mm雙室平衡容器為例加以介紹（如圖8-2-26所示）。

通過圖8-2-26可知，容器正壓側(cè)輸出的壓力等于基準(zhǔn)杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準(zhǔn)杯口至L形導(dǎo)壓管的水平軸線之間這段垂直區(qū)間的凝結(jié)水壓力，再加上L形導(dǎo)壓管的水平軸線至連通器水平軸線之間，位于容器的外部的這段垂直管段中的介質(zhì)產(chǎn)生的壓力。顯而易見，其中的最后部分壓力，由于其中的介質(zhì)為靜止的且距容器較遠(yuǎn)，因此其中的介質(zhì)密度應(yīng)為環(huán)境溫度下的密度。因此P+=PJ+320γw+(580－320)γc

式中P+容器正壓側(cè)輸出的壓力

γw容器中的介質(zhì)密度（γw=γw）γc環(huán)境溫度下水的密度PJ基準(zhǔn)杯口以上總的靜壓力

負(fù)壓側(cè)的壓力等于基準(zhǔn)杯口所在水平面以上總的靜壓力，加上基準(zhǔn)杯口水平面至汽包中汽水分界面之間的飽和水蒸汽產(chǎn)生的壓力，再加上汽包中汽水分界面至連通器水平軸線之間飽和水產(chǎn)生的壓力，即

P－=PJ+(580－h(huán)w)γs+hwγw

式中：P－容器負(fù)壓側(cè)輸出的壓力

hw汽水分界線至連通器水平管中心線之間的垂直高度γs汽包中飽和水蒸汽的密度

因此差壓

ΔP=P+－P－=320γw+260γc－(580－h(huán)w)γs－h(huán)wγw

即ΔP=260γc+320γ－580γs－(γw－γs)hw式（8-2-6）這里有一點(diǎn)需要說明，式（8-2-6）中環(huán)境溫度下水的密度γc，通常情況下它會(huì)隨著季節(jié)的變化而變化，它的變化將會(huì)影響汽包水位測(cè)量的準(zhǔn)確性。就本例中的容器而言，當(dāng)環(huán)境溫度由25℃升高到50℃時(shí)，由于密度的變化對(duì)于差壓產(chǎn)生的影響為－2.3mm水柱，經(jīng)過補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償后對(duì)最終得到的汽包水位的影響將為+2.3～5.5mm之間。通常情況下這樣的誤差是可以忽略的，也就是說可以認(rèn)為這里的溫度是恒定的。但是為了盡量減小誤差，必須恰當(dāng)?shù)卮_定這里的溫度。確定溫度可以遵循這樣一條原則，就高不就低，視當(dāng)?shù)貧夂蚣岸�季伴熱等因素確定。比如此處的環(huán)境溫度一年當(dāng)中通常在0～50℃之間變化，平均溫度為25℃，則可以令這里的溫度為35℃。這是因?yàn)樗�的密度隨著溫度升高它的變化梯度越來越大，確定的溫度高些，將會(huì)使環(huán)境溫度變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響更小。就本例中的容器而言，當(dāng)溫度從0℃升高到25℃時(shí)，溫度的變化對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的最終結(jié)果影響只有1mm左右，而環(huán)境溫度從25℃升高到50℃所帶來的影響卻為+2.3～5.5mm之間。故而，確定溫度應(yīng)就高不就低。3）雙室平衡容器的工作特性

容器的工作特性對(duì)于汽包水位測(cè)量和補(bǔ)償系統(tǒng)來說非常重要，了解這種特性利于用戶的應(yīng)用和掌握應(yīng)用中的技巧。查《飽和水與飽和水蒸汽密度表》可以獲得各種壓力下飽和水與飽和水蒸汽的密度。把0、±50、±100mm等汽包水位分別代入式（8-2-6），可得到容器輸出的一系列差壓，見表8-2-4《雙室平衡容器固有補(bǔ)償特性參照表》。通過表8-2-4可以得知雙室平衡容器的工作特性。

從

表8-2-4中可以看到，各水位所對(duì)應(yīng)的由容器所輸出的差壓隨著壓力的變化（相關(guān)飽和汽、水密度）各自發(fā)生著不同的變化。這里首先注意0水位所對(duì)應(yīng)的差壓，它的變化較其它水位有明顯不同，只在一個(gè)較小的范圍內(nèi)波動(dòng)。由于該容器的設(shè)計(jì)壓力為13.73MPa，因此14.5MPa以下它的波動(dòng)范圍更小，僅在±5mm水柱以內(nèi)。也就是說當(dāng)汽包中的水位為0水位時(shí)，無論壓力如何變化，即使在沒有補(bǔ)償系統(tǒng)的情況下，對(duì)0水位測(cè)量影響都極小或者基本沒有影響。關(guān)于其它水位，則當(dāng)汽包水位越接近于0水位，其對(duì)應(yīng)的差壓受壓力的變化影響越小，反之則大。

因此，雙室平衡容器是一種具有一定的自我補(bǔ)償能力的汽包水位測(cè)量裝置。它的這種能力主要體現(xiàn)在，當(dāng)汽包中的水位越接近于0水位，其輸出的差壓受壓力變化的影響越小，即對(duì)汽包水位測(cè)量的影響越小。毫無疑問，容器特性由于容器的自身結(jié)構(gòu)決定的，故又稱為固有補(bǔ)償特性。表8-2-4中，0MPa對(duì)應(yīng)兩行差壓值，其原因后文將會(huì)提到。之所以雙室平衡容器會(huì)有這種特性其實(shí)質(zhì)，是由于雙室平衡容器在設(shè)計(jì)制造時(shí)采取了特殊的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最大限度地削弱了汽水密度變化對(duì)常規(guī)運(yùn)行水位差壓的影響。但是盡管如此，它并不能完全滿足生產(chǎn)的需要，仍然需要繼續(xù)補(bǔ)償。4、補(bǔ)償系統(tǒng)

（1）基礎(chǔ)知識(shí)與基本概念

從容器的特性中可以看到，雙室平衡容器不能完全滿足生產(chǎn)的需要。究其原因，是由于介質(zhì)密度的變化所造成的。因此，必須要采取一定的措施，進(jìn)一步消除密度變化對(duì)汽包水位測(cè)量的。這種被用來消除密度變化帶來的影響的措施就叫做補(bǔ)償。通過補(bǔ)償以準(zhǔn)確地測(cè)定汽包中的水位。

汽包水位測(cè)量補(bǔ)償?shù)耐ǔＳ袃煞N，一種是壓力補(bǔ)償，另一種是溫度補(bǔ)償，無論采取哪種方法補(bǔ)償效果都一樣。但是它們之間略有區(qū)別，即溫度補(bǔ)償可以從0℃開始，而壓力補(bǔ)償只能從100℃開始。這是因?yàn)闇囟瓤梢砸灰粚?duì)應(yīng)飽和密度以及100℃以下時(shí)的非飽和密度，而壓力卻只能一一對(duì)應(yīng)飽和密度，即最低壓力0MPa只能對(duì)應(yīng)100℃

時(shí)的飽和密度。故而由這兩種方法構(gòu)成的補(bǔ)償系統(tǒng)各自對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償起始點(diǎn)有所不同，即差壓變送器量程有所不同。表8-2-4中0MPa對(duì)應(yīng)兩行差壓值，其原因即在于此；其中上一行對(duì)應(yīng)的是溫度補(bǔ)償，下一行對(duì)應(yīng)壓力補(bǔ)償。很顯然，溫度補(bǔ)償也可以從100℃開始。

（2）建立補(bǔ)償系統(tǒng)的步驟

第一步確定雙室平衡容器的0水位位置

容器的0水位的位置一般情況下比較容易確定，通過查閱鍋爐制造廠家有關(guān)汽包（學(xué)名鍋筒）及附件方面的圖紙和資料，進(jìn)行比較和即可獲得。文中例舉的容器0水位位置位于連通器水平管軸線以上365mm處，即基準(zhǔn)杯口水所在的平面下方215mm處。但是，偶爾由于圖紙的疏漏缺少與確定0水位相關(guān)的數(shù)據(jù)，無法計(jì)算出0水位的位置，那么確定起來就比較復(fù)雜。如圖1中就缺少數(shù)據(jù)。這種情況下就只有根據(jù)容器的自我補(bǔ)償特性在0水位所體現(xiàn)的特點(diǎn)通過反復(fù)驗(yàn)算來獲得。由于容器本身就是用這樣的方法經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算而設(shè)計(jì)制造的，只要驗(yàn)算的方法正確通過驗(yàn)算得到的數(shù)據(jù)會(huì)很準(zhǔn)確可靠，當(dāng)然這只限于圖紙不詳?shù)那闆r下。由于限于篇幅，這里只提供思路，具體的驗(yàn)算的方法本文不予介紹。對(duì)此感興趣的讀者可以試一試。第二步確定差壓變送器的量程

差壓變送器的量程是由汽包水位的測(cè)量范圍、容器的0水位位置以及補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償起始點(diǎn)等三方面因素決定的。一些用戶一般只考慮了前兩方面因素，而忽略了補(bǔ)償起始點(diǎn)因素，甚至極個(gè)別的用戶只簡(jiǎn)單地根據(jù)汽包水位的測(cè)量范圍確定變送器的量程，造成很大的測(cè)量誤差。一般情況下，忽略容器的0水位位置所造成的誤差在70~90mm之間，忽略補(bǔ)償起始點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差在30mm以下，特別情況下誤差都將會(huì)更大。此外，這里特別提醒用戶，在進(jìn)行汽包水位測(cè)量工作時(shí)，關(guān)于變送器的量程，在沒有得到確認(rèn)的情況下，切不可單純依賴設(shè)計(jì)部門的圖紙。事實(shí)上，多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行此類設(shè)計(jì)，對(duì)變送器選型時(shí)，只確定基本量程，而不給出量程。下面來確定變送器的量程。

本文的例子中容器的0水位位置位于連通器水平管軸線以上365mm處。由于該容器的量程為±300mm，因此式（8-2-6）中的hw的最大值和最小值分別為665mm和65mm。如果采用壓力補(bǔ)償，從《飽和水與飽和水蒸汽密度表》中查出100℃時(shí)的飽和水與飽和水蒸汽的密度代入式（8-2-6），再分別將665mm和65mm代入式（8-2-6），即得最小差壓ΔPmin=－70.5mm水柱和最大差壓ΔPmax=504mm水柱這兩個(gè)差壓值就是變送器的量程范圍（見表1中0MPa對(duì)應(yīng)的下行），即－70.5～504mm水柱。如果采用溫度補(bǔ)償，且從0℃開始補(bǔ)償，則由于水的密度極其接近1mg/mm3，誤差可以忽略，令蒸汽的密度為0。用同樣方法即可得到變送器的量程為－85～515mm水柱（見表（8-2-4）中0MPa對(duì)應(yīng)的上行）。實(shí)際上，從0℃開始補(bǔ)償是完全沒有必要的，其原因這里無需遨述。

第三步確定數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型是補(bǔ)償系統(tǒng)中的最重要環(huán)節(jié)。由式（8-2-6）得

式（8-2-7）

由于相對(duì)于規(guī)定的0水位的汽包水位h=hw－365mm，所以

式（8-2-8）

式中h相對(duì)于規(guī)定的0水位的汽包水位γw飽和水的密度γs飽和水蒸氣的密度γc環(huán)境溫度下水的密度ΔP差壓

式（8-2-8）即為補(bǔ)償系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。式中γc為常數(shù)，令環(huán)境溫度為30℃，則γc=0.9956mg/mm3，所以

式（8-2-9）

式（8-2-9）式為最終的數(shù)學(xué)模型。顯然，它與式（8-2-8）的作用完全一樣。在補(bǔ)償系統(tǒng)中可以任選其一。第四步確定函數(shù)、完成系統(tǒng)

在式（8-2-8）和式（8-2-9）中含都有“320γw－580γs”和“γw－γs”關(guān)于飽和水與飽和水蒸汽密度的兩個(gè)子式。查《飽和水與飽和水蒸汽密度表》，可以獲得這兩個(gè)子式關(guān)于壓力或溫度的函數(shù)曲線。將所得到的曲線以及式（8-2-8）或者式（8-2-9）輸入用以執(zhí)行運(yùn)算任務(wù)硬件設(shè)備，補(bǔ)償系統(tǒng)即告完成。從補(bǔ)償系統(tǒng)的建立過程可以發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)償系統(tǒng)是根據(jù)某一特定構(gòu)造的容器而建立的。因此，建立補(bǔ)償系統(tǒng)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的容器，建立不同的補(bǔ)償系統(tǒng)。建立補(bǔ)償系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)確定差壓的計(jì)算公式以后，只需重復(fù)這里的步驟即可得到新的汽包水位測(cè)量補(bǔ)償系統(tǒng)。5、容器的保溫

為了使容器達(dá)到理想工作狀態(tài)，容器的外部必須作以適當(dāng)?shù)谋�溫。在這里沒有保溫的情況下，冬季由儀表顯示的汽包水位會(huì)比夏季低將近10mm。原因，是因?yàn)橐话?/p>

情況下凝汽室的溫度都要比環(huán)境高300℃左右，甚至更高，因此它的熱輻射能力很強(qiáng)。當(dāng)凝汽室外部沒有保溫或者保溫條件比較差時(shí)，盡管凝結(jié)水的速度會(huì)加快并導(dǎo)致更多的飽和水蒸汽流到這里補(bǔ)充這里的熱量，但是由于這里的介質(zhì)處于對(duì)流狀態(tài)且受到管路等的阻力的制約，使補(bǔ)充的熱量難以維持這里的溫度，進(jìn)而影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性。對(duì)于額定工作壓力為13.73MPa的鍋爐而言，如果冬季由儀表顯示的汽包水位比真實(shí)水位低10mm，將意味著容器內(nèi)部的溫度比飽和溫度低7℃左右。所以，為確保其包水位測(cè)量的準(zhǔn)確性，這里必須加以適當(dāng)?shù)谋�溫。這里的保溫以保溫層的外層溫度不超過120℃為佳。

第三節(jié)控制閥

一、控制閥的工作原理

控制閥同孔板一樣，是一個(gè)局部阻力元件。前者由于節(jié)流面積可以由閥芯的移動(dòng)來改變，因此是一個(gè)可變的節(jié)流元件。于是．可以把控制閥模擬成孔板節(jié)流形式，見圖8-3-1。對(duì)不可壓縮流體，根據(jù)伯努利方程．控制閥的流量方程式為

p1g12g=p2g+22g22

QA2(P1P2)

式中υ1、υ2節(jié)流前后速度；υ平均流速；P1、p2節(jié)流前后壓力；A節(jié)流面積IQ流量；ξ阻力系數(shù)；g重力加速度；ρ流體密度；

從這個(gè)公式中可以看出。當(dāng)控制閥口徑一定，即控制閥兩端壓差(p2-p1)不變時(shí)，流量Q隨阻力系數(shù)而變化。ξ減少，Q增大。

二、控制閥的結(jié)構(gòu)形式及分類

執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥閥

圖8-3-2

控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門兩部分組成。圖8-3-2是氣動(dòng)薄膜控制閥的結(jié)構(gòu)原理圖。控制閥種類繁多．按照其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源分類有氣動(dòng)控制閥、電動(dòng)控制閥、液動(dòng)控制閥和混合型控制閥四大類。氣動(dòng)控制閥按其執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式又分薄膜式控制閥、活塞式控制閥和長(zhǎng)行程控制閥。

電動(dòng)控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式分為直行程和角行程兩類。

從圖8-3-2看出，閥部分由閥體和閥的內(nèi)件組成。按閥體結(jié)構(gòu)形式分類分為單座閥、雙座閥、角閥、三通閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥、球閥、快速切斷閥、隔膜閥、閥體分離型閥、低噪音閥、波紋管密封閥、低溫控制閥和旋塞閥。下面分別敘述幾種主要閥型的特點(diǎn)和適用場(chǎng)臺(tái)。下面就尿素裝置用到的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹1、直通單座閥(包括小流量控制閥)(1)直通單座控制閥

直通單座控制閥的結(jié)構(gòu)如圖8-3-3所示，閥體內(nèi)只有一個(gè)閥芯和一個(gè)閥座。單座閥的特點(diǎn)是泄漏量小，因?yàn)樗�是單閥芯結(jié)構(gòu)．容易密閉，甚至可以完全切斷，固此其結(jié)構(gòu)上又分調(diào)節(jié)型和切斷型，它們的區(qū)別在于閥芯形狀不同，前者為柱塞形．后者為平扳形。由于單座閥只有一個(gè)閥芯。流體對(duì)閥芯的推力不能像雙座閥那樣能互相平衡，因此不平街力較大．尤其在高壓差、大口徑時(shí)，不平衡力更大，所以單座閥僅適用于低壓差的場(chǎng)合，否則必須選用大推力的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或配上閥門定位器。

圖8-3-3直通單座閥結(jié)構(gòu)圖1、閥體；2、閥座；3、閥芯；4、導(dǎo)向套；5、壓蓋；6、閥桿；7、填料；(2)小流量控制閥

小流量控制閥適用于對(duì)微小的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，如石油、化工等生產(chǎn)過程中需要加入少量添加劑的場(chǎng)合就應(yīng)采用這種閥門。一般控制閥的流量系數(shù)最小為0.08，而小流量控制閥的流量系數(shù)最小可達(dá)0.003～0.00044．

小流量控制閥的結(jié)構(gòu)如圖8-3-4所示,它由閥蓋、閥體、閥芯、填料和壓蓋螺母等零件組成。小流量閥的公稱通徑DN為34“流量特性有等百分比和線性。

2、直通雙座控制閥

直通雙座控制閥的結(jié)構(gòu)如圖8-3-5所示，閥內(nèi)有兩個(gè)閥芯和兩個(gè)閥座，閥桿作上下移動(dòng)來改變閥芯與閥座的位置。從圖中可以看出，流體從左側(cè)進(jìn)人．通過上、下閥芯后再匯合一起，由右側(cè)流出。雙座閥有正裝和反裝兩種。正裝時(shí)，閥芯向下位移，閥芯與閥座間的流通面積減少；反裝時(shí)，閥芯向下位移，閥芯與閥座間的流通面積增大。

由于雙座閥有兩個(gè)閥芯和閥座．采用雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，正裝可以方便地改成反裝，只要把閥芯倒裝，閥桿與閥芯的下端連接，上、下閥座互換位置之后就可改變安裝方式．如圖8-3-6所示。

雙座閥有上、下兩個(gè)閥芯，流體作用在上、下閥芯上的推力的方向相反而大小接近相等，所以雙座閥的不平衡力很小，允許壓差較大。雙座閥的流通能力比同口徑的單座閥大。但是，受加工限制，上、下兩個(gè)閥芯不易保證同時(shí)關(guān)閉，所以關(guān)閉時(shí)泄漏量較大，尤其使用于高溫、低溫的場(chǎng)合，因材料的熱膨脹不同，更易引起較嚴(yán)重泄漏。此外，閥體流路較復(fù)雜，不適用于高粘度和含纖維介質(zhì)的調(diào)節(jié)。由于受流路變化影響，執(zhí)行器作用力正反方向變化，所以調(diào)節(jié)精度不高在壓差允許條件下盡量不選用雙座閥。

圖8-3-5直通式雙座調(diào)節(jié)閥1、閥體；2、閥座；3、閥芯；4、導(dǎo)向套；5、閥蓋；6、閥桿；7、填料；

3、角形控制閥

角形控制閥的結(jié)構(gòu)如圖8-3-7所示，除閥體為直角形之外．其他結(jié)構(gòu)與直通單座控制閥相似。但是角形控制閥的閥芯為單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其能正裝不能反裝，氣開式必須采用反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

這種閥的流路簡(jiǎn)單，阻力小，閥體內(nèi)側(cè)流線型通路有助于防止固體在內(nèi)壁堆積，特別適用于高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)流體的調(diào)節(jié)。有時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，要求兩個(gè)管道成直角場(chǎng)合時(shí)，就可采角形控制閥。從控制閥性能出發(fā)，角形控制閥一般用于底進(jìn)側(cè)出。但是當(dāng)?shù)走M(jìn)時(shí)，閥芯密封面易受損傷，而側(cè)進(jìn)時(shí)，閥座易受損傷。因此，在高壓差場(chǎng)臺(tái)時(shí)，可采用側(cè)進(jìn)底出以改善對(duì)閥芯的損傷，同時(shí)也有利于介質(zhì)的流動(dòng)，避免結(jié)焦、堵塞．但在側(cè)進(jìn)底出時(shí)應(yīng)避免在小開度使用，因?yàn)檫@種狀況下容易發(fā)生振蕩。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)選用剛度較大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或配用閥門定位器。

三、高壓控制閥

高壓控制閥是專為高壓系統(tǒng)使用的種特殊閥門．最大公稱壓力PN為32MPa，廣泛

用于化肥和石油、化工生產(chǎn)中，它的結(jié)構(gòu)可分為單級(jí)閥芯和多級(jí)閥芯兩種。1、單級(jí)閥芯的高壓控制閥

單級(jí)閥芯的高壓控制閥的結(jié)構(gòu)又可分為兩種如圖8-3-8所示。這種閥為鍛造結(jié)構(gòu),采用直角連接，填料箱與閥體連成整體，閥座與下閥體分開，便于更換。

高壓控制閥為單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)．氣開式必須采用反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。此外．在使用時(shí)，因壓差大，閥芯為單座閥，介質(zhì)對(duì)閥芯的不平衡力較大，所以應(yīng)選用剛度較大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般都要安裝閥門定位器。

由于介質(zhì)對(duì)單座控制閥閥芯的不平衡力較大．近年來國(guó)內(nèi)外又推出套筒平衡式和柱塞平衡8-3-9、圖8-3-10所示。

柱塞平衡型和套筒平衡型閥在閥芯內(nèi)部提供平衡孔腔，流體產(chǎn)生的力被相互消除。所以，在不需要大推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)條件下用于高壓差場(chǎng)合。2、多級(jí)閥芯的高壓控制閥

單級(jí)閥芯的高壓控制閥，為了防止高壓差的汽蝕現(xiàn)象而損傷閥芯、閥座，所以閥芯、閥座采用較好的材料，但是這種結(jié)構(gòu)的高壓閥使用壽命較短，為了解決高壓差條件下的閥芯、閥座使用壽命，根據(jù)多級(jí)降壓的原理，使每級(jí)閥芯上分擔(dān)一部分壓差，以改善高壓差對(duì)閥芯、閥座的沖刷和汽蝕作用。通常，不銹錒的閥芯、閥座能承受120m／s流速的純凈水的沖刷，也即閥芯兩端的最大壓差為7.0～8.0MPa，因此選取每級(jí)壓降為8.0MPa。

對(duì)于公稱通徑DN為15～25mm，最大壓差△p為32MPa時(shí)，可以采用四級(jí)閥芯;對(duì)于公稱通徑為DN40～100mm．最大壓差為l6MPa時(shí)，可以采用二級(jí)閥芯。

這種多級(jí)閥芯的高壓控制閥，如圖8-3-11所示，它由四級(jí)閥芯組成，把四個(gè)閥芯串在一起．不是采用幾個(gè)閥，而是在一個(gè)閥上來實(shí)現(xiàn)。

閥芯、閥座采用套筒型式，流量特性由套筒側(cè)面的窗口形狀來實(shí)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)上把密封面和節(jié)流孔分開，關(guān)閉時(shí)依靠第一級(jí)閥芯和閥座面緊密接觸，與普通單座閥一樣，流體由底部進(jìn)人閥體．經(jīng)過多級(jí)逐步降壓，在閥體內(nèi)匯流后由側(cè)面出口流出。為減少高壓差下的不平衡力，采用了平衡型閥芯結(jié)構(gòu)。為縮小體積，便于加工．閥體上沒有法蘭，但留有螺栓孔，管道法蘭直接通過螺栓連接在閥體上。

多級(jí)閥芯控制閥泄漏量通常是Ⅳ級(jí)，泄漏量V級(jí)也能達(dá)到，當(dāng)閥芯與閥座之間的密封面是軟密封時(shí)，泄漏量也可達(dá)到Ⅵ級(jí)。四、蝶閥

蝶閥用來調(diào)節(jié)液體、氣體、蒸汽的流量，由于這種閥具有自己的清洗作用．因此可廣泛使用于有懸浮顆粒物和濃濁漿狀的流體，它特別適用于大口徑、大流量、低壓差的場(chǎng)合。

蝶閥按作用形式可分為調(diào)節(jié)型、調(diào)節(jié)切斷型、切斷型三種。接使用要求可分為常溫蝶閥(-20～450℃)、高溫蝶閥（>450℃、>600～850℃)、低溫蝶閥(40～-200℃)、高壓蝶閥(PN32MPa)和防腐型蝶閥。1、常溫蝶閥

常溫蝶閥與薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合后的外形圖如圖8-3-12所示，它主要由閥體、閥板、

曲柄、軸、軸承座等零部件組成。

當(dāng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)或活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受信號(hào)壓力后．推桿就向下移動(dòng)．與推桿相連接的連桿也跟著向下移動(dòng)．促使曲柄繞著蝶閥旋轉(zhuǎn)。如配長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就應(yīng)通過外接桿將輸出臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳到蝶閥的曲柄。由于曲柄通過平鍵與軸連接，軸與閥板用銷子固定，從而帶動(dòng)閥板在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使管道流通面積變化，達(dá)到調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量。

蝶閥按動(dòng)作方式可分為氣開式和氣關(guān)式兩種。把氣開式改裝成氣關(guān)式時(shí)，只要將蝶閥的軸旋轉(zhuǎn)700，再與曲柄上另一鍵槽用鍵固定即可實(shí)現(xiàn)。因此．蝶閥所配用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)均選用正作用式，同時(shí)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上都帶有手輪機(jī)構(gòu)．這樣當(dāng)信號(hào)壓力或執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可迅速轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)行手操。

蝶閥的流量特性在轉(zhuǎn)角700前與等百分比特性相似，但在700后轉(zhuǎn)矩加大，工作不穩(wěn)定，所以蝶閥常在700轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)使用。五、球閥

球閥按閥芯形式可分O形球閥和V形球閥兩種。1、O形球閥

（1)構(gòu)成和工作原理氣動(dòng)O形球閥由氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)和球閥兩部分組成，見圖8-3-13。

氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)是0.4～0.6MPa壓縮空氣為動(dòng)力推動(dòng)氣缸內(nèi)活塞，從而使它與相連的連桿作直線運(yùn)動(dòng),通過撥叉和滑塊帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)900。轉(zhuǎn)軸的輸出力矩，通過連接套使球閥閥桿旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)球體轉(zhuǎn)動(dòng)900．實(shí)現(xiàn)球閥開關(guān)動(dòng)作。(2)特點(diǎn)

①開關(guān)操作迅速、容易。

②帶有二次防火密封結(jié)構(gòu)的全密封型，密封方式采用具有雙線密封閥座的雙密封結(jié)構(gòu)。

③流阻小，球閥開孔尺寸與管徑相同，適用于對(duì)粘性流體、漿料等使用場(chǎng)合。④閥體對(duì)稱,能很好地承受來自管道的溫度應(yīng)力。

⑤介質(zhì)流向可以任意，流量特性為快開特性。

⑥流量調(diào)節(jié)范圍大。對(duì)氣缸活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)比可達(dá)到100:l。對(duì)全電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)．組合可調(diào)比可達(dá)300：1到500:1。

O形球閥常常用于二位式開關(guān)控制，像緊急切斷、順序控制等場(chǎng)合。選用閥門的口徑通常是與工藝管道的直徑相同。圖8-3-14為球閥閥體裝配圖。

六、低噪音閥

控制閥產(chǎn)生的噪聲必須符臺(tái)國(guó)家要求，也就是每個(gè)工作日接觸噪聲8h．允許噪聲為85dBA，每個(gè)工作日接觸噪聲小于lh，噪聲最大不超過ll5dBA。1、控制閥的噪音主要來源有三方面。

(1)機(jī)械振動(dòng)機(jī)械噪聲是因?yàn)殚y內(nèi)湍流流體對(duì)閥的內(nèi)件沖擊，造成與其相鄰表面之間的振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。這種振動(dòng)具有聲頻特性。如果振動(dòng)頻率接近閥芯閥桿的自然頻率．會(huì)因諧振而使部件疲勞損壞。不過這種機(jī)械振動(dòng)噪聲不是經(jīng)常發(fā)生的，特別是使用了上導(dǎo)向和籠式導(dǎo)向裝置后．使其諧振條件受到限制。解決這種噪聲問題的方法有：減小導(dǎo)向的間隙，加大閥桿尺寸，改變閥桿的質(zhì)量，甚至改變流向等，用這些方法改變部件的自然頻率。

現(xiàn)在尚無可靠的方法來預(yù)估這種由機(jī)械振動(dòng)引起的噪聲．

(2)空氣動(dòng)力學(xué)噪聲空氣動(dòng)力學(xué)噪聲是流體流經(jīng)閥的節(jié)流處的流動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成聲能的直接結(jié)果。這種轉(zhuǎn)換的比值稱為聲學(xué)效率它與閥的壓力比和閥的設(shè)計(jì)有關(guān)。降低閥的空氣功力學(xué)噪聲的方法．一是聲源處理，防止噪聲的產(chǎn)生；二是流路處理．如管路的隔聲或增加管壁厚度等。

(3水力學(xué)噪聲流體流經(jīng)閥和管路時(shí)產(chǎn)生的噪聲，包括流動(dòng)噪聲、空化噪聲和閃蒸噪聲。在這三種噪聲中，空化噪聲是最嚴(yán)重的．它可導(dǎo)致閥或管路的多處損壞。流動(dòng)噪聲一般比較輕微，不構(gòu)成噪聲問題。閃蒸噪聲一般也很輕，目前也無正式的計(jì)算方法�？傊�．水力學(xué)噪聲不成為問題。

2、噪音控制可采用兩種途徑，或者同時(shí)采用：(1)聲源處理聲源處聲功率的防止和降低(低噪音閥)。

(2)聲路處理降低從聲源到收聽處之間噪音的傳播。

3、低噪音閥與一般閥不同之處主要是在閥芯上進(jìn)行改進(jìn)�，F(xiàn)在介紹四種閥芯的低噪音閥。

(1)多孔式套筒型的低噪音閥，如圖8-3-15。套筒型控制閥由于采用平衡式閥芯，改善了閥芯與閥座的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，因此是一種噪音很低的閥門，它的噪音比直通雙座控制閥低lOdB以上，如采用多孔式閥芯和多孔式套筒，還可進(jìn)一步降低噪音。它是利用小孔將壓能分散地轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，井在相互沖擊中消耗，這種低噪音閥芯與一般閥芯可以互換。

(2)多階梯閥芯的低噪音閥它的結(jié)構(gòu)如圖8-3-16所示，這種低噪音閥是根據(jù)有摩擦的絕熱流動(dòng)原理工作的。在閥體中裝上多階梯形閥芯后，它能產(chǎn)生最大的摩擦和壓力損失，閥芯的流通面積向著下游截面逐漸增加，以保持流速減小，過樣使閥門的噪音堿小到人們所能忍受的程度．并能減低由于高速和振動(dòng)而造成的疲勞和腐蝕。

第四節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

一、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)

氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)最常用的機(jī)構(gòu)。它的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8-4-1所示。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、維修方便、價(jià)格低廉。信號(hào)壓力入口

a)b)

圖8-4-1氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)

a)正作用式(ZMA)型b)反作用式(ZMB)型1一上膜蓋2一波紋薄膜3一下膜蓋4一支架5一推桿6一壓縮彈簧7一彈簧座8一調(diào)節(jié)件9一螺母10一行程標(biāo)尺11一密封墊片12一密封環(huán)13一填塊14一襯套2、氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)

薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程不能大于l00mm。自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，在大多數(shù)情況下，工藝過程需要執(zhí)行元件有比較大的行程。例如，用于工業(yè)冶煉爐的燃?xì)鈩?dòng)量調(diào)節(jié)，其工藝參數(shù)的特點(diǎn)是大流量(10000m3／h)和低壓力(0．001～0．1MPa)。這要求蝶形調(diào)節(jié)閥的公稱尺寸很大(DN500～1000mm)。顯然，這類調(diào)節(jié)閥需要大的操作行程，氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程是不能達(dá)到的。只有活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能達(dá)到。

氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)分兩種型式：圖8-4-2所示的齒輪齒條式；圖8-4-3所示的杠桿撥叉式。兩種結(jié)構(gòu)形式均分單作用式(彈簧復(fù)位)和雙作用式。齒輪齒條式輸出力矩較小，一般為3～10000Nm。杠桿撥叉式輸出力矩，單作用式為l85～37700Nm；雙作用式為515～110380NIn，動(dòng)作靈活平穩(wěn)。

圖8-4-2齒輪齒條式氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

1、l6一六角螺母2、l5一內(nèi)六角螺釘3一端蓋4、l3一端蓋密封圈5、14一彈簧／彈簧座6、l2一齒條活塞7一殼體8、26～齒輪軸中墊圈9一彈性擋圈10一齒輪軸上平墊圈11一活塞O形圈l7、30一端蓋平墊圈l8、29一螺栓密封0形圈l9、28一調(diào)節(jié)螺栓20～活塞軸瓦21一活塞導(dǎo)向環(huán)22一齒輪軸上0形圈23～下軸承24一齒輪軸下0形圈25一齒輪軸27一上軸承

氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門的連接，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)IS05211，有4個(gè)或8個(gè)螺栓孔。軸安裝孔應(yīng)符合DIN3337。

圖8-4-3杠桿撥叉式氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

1-鎖緊螺母2、7-平墊圈3、9、15、21、27、28、30、32、33、39、43-O形圈4-調(diào)節(jié)螺釘5-螺母6-彈性墊圈8-缸蓋10-雙頭螺栓ll-彈簧缸l2-彈簧13-缸體14-鎖緊螺母16-導(dǎo)向環(huán)l7-活塞18、24-彈性擋圈l9、23-滾套20-活塞桿22-銷軸25、41-彈性擋圈26、40-減磨墊圈29-無油滑動(dòng)軸承31-隔板

34、44-定位銷35-箱體36-緊定螺釘37-撥叉38-轉(zhuǎn)軸42-平鍵

二、手輪機(jī)構(gòu)1、用途及結(jié)構(gòu)

手輪機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)閥配套使用。主要用途如下：

1)當(dāng)氣源信號(hào)或電信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，或者當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要元件(如膜片、彈簧、密封件、傳動(dòng)件等)損壞時(shí)，要把自動(dòng)操作改為手動(dòng)操作，可采用手輪機(jī)構(gòu)繼續(xù)維持調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)功能。

2)手動(dòng)機(jī)構(gòu)也可用來作為調(diào)節(jié)閥行程的限位器。當(dāng)信號(hào)壓力為零時(shí)，調(diào)節(jié)閥不是全開就是全關(guān)。如果工藝過程要求調(diào)節(jié)閥有少量的流量，可以利用手輪來達(dá)到。3)手輪機(jī)構(gòu)可提高調(diào)節(jié)閥運(yùn)行的可靠性。調(diào)節(jié)閥如增設(shè)旁路，投資費(fèi)用多，占地面積大，當(dāng)口徑較大或使用貴重金屬時(shí)，成本會(huì)更高。使用手輪機(jī)構(gòu)無論從投資費(fèi)用或占地面積考慮都很合算。

手輪機(jī)構(gòu)有上裝式(圖8-4-4)和側(cè)裝式(圖8-4-5)兩種。上裝式只能單方向限制行程，經(jīng)常采用螺旋傳動(dòng)方式。這一類手輪安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上面，用螺桿帶動(dòng)螺套或螺母。圖8-4-4中，螺套通過連軸件6與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。

在圖8-4-5所示的倒裝式手輪中，手輪4側(cè)向安裝在閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間。這種側(cè)裝式手輪用螺桿3帶動(dòng)螺套2，從而帶動(dòng)杠桿5的動(dòng)作。杠桿直接與閥桿連在一起。其優(yōu)點(diǎn)是降低了調(diào)節(jié)閥的高度，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

許多手輪機(jī)構(gòu)都裝有安全機(jī)構(gòu)，防止手輪受到碰撞或誤操作而轉(zhuǎn)動(dòng)。圖8-4-6a所示是利用銷軸對(duì)手輪限位。圖8-4-6b所示是一種利用小手輪鎖緊的安全機(jī)構(gòu)。圖8-4-7所示為手動(dòng)．自動(dòng)切換手輪機(jī)構(gòu)。離合器8處于自動(dòng)位置。如果需要手動(dòng)操作時(shí)，先把切換手柄4轉(zhuǎn)到手動(dòng)位置，通過撥叉3，撥動(dòng)離合器8往上和手輪7嚙合，此時(shí)只要轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，、則可使輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，即進(jìn)行手動(dòng)操作。自動(dòng)操作時(shí)只要接通電源，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸輪l轉(zhuǎn)動(dòng)，直立桿5自動(dòng)偏移，彈簧6的作用力把離合器8下推，恢復(fù)自動(dòng)操作位置。

圖8-4-7手動(dòng)一自動(dòng)切換手輪機(jī)構(gòu)

1-蝸輪，2-輸出軸，3-撥叉，4-切換手柄，5-直立桿，6-彈簧，7-手輪，8-離合器

2、使用手輪機(jī)構(gòu)的注意事項(xiàng)

1)手輪機(jī)構(gòu)是一種安全輔助裝置。當(dāng)自動(dòng)操作完全正常和執(zhí)行機(jī)構(gòu)無故障時(shí)，手輪機(jī)構(gòu)并不使用。為此要經(jīng)常檢查手輪機(jī)構(gòu)是否完好，經(jīng)常加油防銹。2)自動(dòng)操作時(shí)，手輪機(jī)構(gòu)的位置(指示件)要對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺中央的“自控”位置，然后

把手輪限位，防止手輪的意外轉(zhuǎn)動(dòng)而影響閥門的開度。

3)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與閥門開、關(guān)的關(guān)系一定要明確，特別是作閥位限制用時(shí)更要注意，以防誤操作。

第五節(jié)閥門定位器

閥門定位器是一個(gè)起比例放大作用的調(diào)節(jié)器。閥門定位器和調(diào)節(jié)閥組成一個(gè)閥門行程調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的主要組成部分是一個(gè)氣容元件和一個(gè)滯后元件。圖8-5-1為調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥的定位器的安裝示意圖�？刂菩盘�(hào)的壓力為0.02～0.1MPa，進(jìn)入控制室5，使芯桿2向上移動(dòng)，使壓縮空氣進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)。與此同時(shí)，通過反饋連桿11、凸輪軸8及凸輪7的反饋?zhàn)饔�，以及彈�?的作用，使芯桿2趨于下移。這樣在彈簧6中出現(xiàn)兩個(gè)力：一個(gè)是由控制信號(hào)產(chǎn)生的作用力；另一個(gè)是由閥桿反饋產(chǎn)生的反作用力。

當(dāng)控制信號(hào)值和閥桿位置之間相互協(xié)調(diào)時(shí)，彈簧提供補(bǔ)償力。這就是說，閥門定位器工作基于力平衡的原理。

控制室5是氣源室，具有0．3MPa或0．6MPa的壓力。這個(gè)壓力進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)10，當(dāng)控制信號(hào)和閥桿位置之間，由于摩擦力或流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的壓降等而產(chǎn)生不協(xié)調(diào)時(shí)，進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空氣壓力就可能達(dá)到最大值0．3MPa或0．6MPa。

應(yīng)指出，蝶形或球形調(diào)節(jié)閥的閥門定位器，與芯型調(diào)節(jié)閥的閥門定位器的不同點(diǎn)，僅僅是調(diào)節(jié)閥閥桿位移的變化，即由線性位移變成角位移。為了做到這點(diǎn)，閥門定位器直接安裝在蝶形或球形調(diào)節(jié)閥的軸上。

第六節(jié)調(diào)節(jié)閥特性

一、流量特性1、理想流量特性

調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與相對(duì)位移(閥門的相對(duì)開度)間的關(guān)系，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式中

QQmaxlL

相對(duì)流量，調(diào)節(jié)閥在某一開度時(shí)流量Q與全開流量Qmax之比；

相對(duì)位移，調(diào)節(jié)閥在某一開度時(shí)閥芯位移l與全開位移L之比。

一般來說，改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的流通截面積，便可以控制流量。但實(shí)際上，由于多種因素的影響，如在節(jié)流面積變化的同時(shí)，還發(fā)生閥前、閥后壓差的變化，而壓差的變化又將引起流量的變化。為了便于分析，先假定閥前、閥后的壓差不變，然后再引伸到真實(shí)情況進(jìn)行研究。前者稱為理想流量特性，后者稱為工作流量特性。

理想流量特性又稱固有流量特性，它不同于閥的結(jié)構(gòu)特性。閥的結(jié)構(gòu)特性是指閥芯位移與流體通過的截面積之間的關(guān)系，不考慮壓差的影響，純粹由閥芯大小和幾何形狀所決定；而理想流量特性則是閥前、閥后壓差保持不變的特性。理想流量特性主要有直線、等百分比(對(duì)數(shù))、拋物線及快開等四種。(1)直線流量特性

直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)，用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示：

式中K常數(shù)，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)。將式(8-6-2)積分得：

式中C積分常數(shù)。

45

已知邊界條件是：l=0時(shí)，Q=Qmin

l=L時(shí)，Q=Qmax

把邊界條件代入式(8-6-3)，求得各常數(shù)項(xiàng)為：

最后得：

式(8-6-4)表明

QQmax

與

lL之間呈直線關(guān)系，以不同的

lL代入式(8-6-4)，求出

QQmax的對(duì)應(yīng)值，在直角坐標(biāo)上得到一條直線，見圖8-6-1。從圖中可以看出，直線特性調(diào)節(jié)閥的曲線斜率是常數(shù)，即放大系數(shù)是一個(gè)常數(shù)。要注意的是，當(dāng)可調(diào)比R不同時(shí)，特性曲線在縱坐標(biāo)上的起點(diǎn)是不同的。當(dāng)R=30，

lL=0時(shí)，

QQmax=0.33。為了便于分

析和計(jì)算，假設(shè)R=∞，即可調(diào)比無窮大，則特性曲線以坐標(biāo)原點(diǎn)為起點(diǎn)，這時(shí)位移變化l0％所引起的流量變化總是10％，但相對(duì)流量的變化量是不同的。以行程的l0％、50％及80％三點(diǎn)為例，若位移變化量都是l0％，則：在10％時(shí)，流量相對(duì)變化值為：在50％時(shí)，流量相對(duì)變化值為：在80％時(shí)，流量相對(duì)變化值為：

201*10605050908080×100％=l00％×100％=20％×100％=l2.5％

可見，直線特性的閥門在開度小時(shí)流量相對(duì)變化值大，靈敏度高，不易控制，甚至發(fā)生振蕩；而在大開度時(shí)，流量相對(duì)變化值小，調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時(shí)。直線流量特性的閥芯形狀如圖8-6-2之2所示。

(2)等百分比(對(duì)數(shù))流量特性

等百分比流量特性也稱為對(duì)數(shù)流量特性。它是指單位相對(duì)位移變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系。即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)是變化的，它隨相對(duì)流量的增大而增大。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為：

將式(8-6-4)積分得：

將前述的邊界條件代入，求得常數(shù)項(xiàng)為：

最后得：

或

從式(8-6-7)看出相對(duì)位移與相對(duì)流量成對(duì)數(shù)關(guān)系，所以也稱對(duì)數(shù)流量特性，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上可以得到一條直線，而在直角坐標(biāo)上則得到一條對(duì)數(shù)曲線，如圖8-6-2之4所示。

為了和直線流量特性進(jìn)行比較，同樣以行程的l0％、50％和80％三點(diǎn)進(jìn)行研究，當(dāng)行程變化10％時(shí)流量變化分別為1.91％、7.3％和20.4％，而它們流量相對(duì)變化值卻都為40％。

等百分比流量特性在小開度時(shí)，調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；在大開度時(shí)，放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。從圖8-6-1還可以看出，等百分比特性在直線特性下方，

因此，在同一位移時(shí)，直線閥通過的流量要比等百分比大。(3)拋物線特性

拋物線流量特性是指單位相對(duì)位移的變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量值的平方根成正比關(guān)系，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

積分后代入邊界條件再整理得：

式(8-6-9)表明相對(duì)流量與相對(duì)位移之間為拋物線關(guān)系，在直角坐標(biāo)上為一條拋物線，如圖8-6-1之3所示，它介于直線及對(duì)數(shù)曲線之間。

為了彌補(bǔ)直線流量特性在小開度時(shí)調(diào)節(jié)性能差的缺點(diǎn)，在拋物線基礎(chǔ)上派生出一種修正拋物線特性，如圖8-6-1之6。它在相對(duì)位移30％及相對(duì)流量20％這段區(qū)間內(nèi)為拋物線關(guān)系，而在此以上的范圍是線性關(guān)系。拋物線特性的閥芯形狀見圖8-6-2之3。(4)快開特性

這種流量特性在開度較小時(shí)就有較大的流量，隨開度的增大，流量很快就達(dá)到最大；此后再增加開度，流量變化很小，故稱快開特性，其特性曲線如圖8-6-1之1所示。

快開特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：

積分后得：

快開特性的閥芯形式是平板形的，如圖8-6-2之1所示。它的有效位移一般為閥座直徑的1/4，當(dāng)位移再增大時(shí)，閥的流通面積就不再增大，失去調(diào)節(jié)作用。．快開特性調(diào)節(jié)閥適用于快速啟閉的切斷閥或雙位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

除上述流量特性外，還有一種雙曲線流量特性，如圖8-6-1之5所示，這種特性較為少用。

各種閥門都有自己特定的流量特性。如圖8-6-3所示，隔膜閥的流量特性接近于快開特性，所以它的工作段應(yīng)在位移的60％以下。蝶閥的流量特性接近于等百分比特性。選擇閥門時(shí)應(yīng)該注意各種閥門的流量特性。

對(duì)隔膜閥和蝶閥，由于它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不可能用改變閥芯的曲面形狀來改變其特性，因此，要改善其流量特性，只能通過改變閥門定位器反饋凸輪的外形來實(shí)現(xiàn)。2、工作流量特性

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥的閥前、閥后的壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性稱為工作流量特性。因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥往往和工藝設(shè)備、管道等串聯(lián)或并聯(lián)使用，流量因阻力損失的變化而變化，在實(shí)際工作中因閥門前后壓差的變化而使理想流量特性畸變成工作特性。

(1)串聯(lián)管道的工作流量特性

以圖3-11所示的串聯(lián)系統(tǒng)為例進(jìn)行討論。從圖中可知：系統(tǒng)的總壓差ps等于管路系統(tǒng)(除調(diào)節(jié)閥外的全部設(shè)備和管道)的壓差p與調(diào)節(jié)閥的壓差pv之和，即

從調(diào)節(jié)閥的流量方程式可知，流過調(diào)節(jié)閥的流量Q和流量系數(shù)Kv有關(guān)，而流量系數(shù)又隨閥門開度而變。

如果調(diào)節(jié)閥壓差恒定，即pv不變，則

式中Qmax流過調(diào)節(jié)閥的最大流量；KV閥閥全開時(shí)的流量系數(shù)。這樣：

如果流過管道、設(shè)備的流量為Q’，則

K，管為管道和設(shè)備的流量系數(shù)。

顯然，由流體的連續(xù)性和能量守恒定律可知：故

將式(8-6-11)代入上式并加以整理得：

式中

當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，f2

所以，MpVMpl=1，則閥上壓差pVML為：

,M表示調(diào)節(jié)閥全開時(shí)壓差與系統(tǒng)總壓差的比值，即等于s值。

調(diào)節(jié)閥壓差pV與相對(duì)位移(即相對(duì)行程l／L)及s值之間的關(guān)系為：

式(8-6-13)表示了調(diào)節(jié)閥壓差的變化規(guī)律，利用它可以推算出相對(duì)流量與相對(duì)位移的關(guān)系式，即調(diào)節(jié)閥的工作流量特性。

以Qmax表示管道阻力等于零時(shí)調(diào)節(jié)閥全開流量，以Q100表示存在管道阻力西調(diào)節(jié)閥的全開流量，則可得到下面方程：

即

式(8-6-14)和(8-6-15)分別為串聯(lián)管道時(shí)以Qmax及Q100

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作為參比值的工作流量特

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