Principio de funcionamiento, configuración, tipos, rendimiento de las válvulas de control

Principio de funcionamiento

La válvula de control, también conocida como válvula de regulación, es la unidad de control terminal del sistema de control de procesos de automatización industrial. En el sistema, la válvula de control recibe la señal de control emitida por el instrumento e impulsa la operación de potencia para cambiar el flujo y la presión del medio regulado. También se le puede llamar componente del acelerador, que actúa como un elemento de resistencia variable. Su núcleo es un área de estrangulamiento formada entre un núcleo de válvula de desplazamiento variable y un asiento de válvula que no se mueve. El cambio de posición da como resultado el cambio de las características de resistencia de la válvula de control, cambiando así las características de resistencia del sistema de proceso, para lograr el propósito de ajustar el flujo y ajustar automáticamente ciertos parámetros del proceso (como flujo, presión, temperatura , nivel de líquido, etc.) en producción para realizar la automatización del control de procesos.

Configuración

Una válvula de control incluye actuador, cuerpo de válvula, componentes internos de la válvula y varios accesorios.

Actuador: funcionamiento neumático, eléctrico o hidráulico

Accesorios: posicionadores, transmisores, convertidores, manipuladores manuales, electroválvulas, finales de carrera, etc.

Tipos

Según el modo de conducción, se divide en:

válvula de control neumático,

válvula de control eléctrica,

válvula de control hidráulico,

válvula de control de presión autoactivada,

válvula de control de temperatura auto operada;

Según el modo de funcionamiento, se divide en:

válvula de control de carrera recta;

válvula de control de carrera angular;

Según la estructura, se divide en:

válvula de control de asiento simple,

válvula de control de asiento doble,

válvula de control de manga,

válvula de control de ángulo,

válvula de control de tres vías,

Válvula de control tipo V

Parámetro de rendimiento

Coeficiente de flujo: El gran caudal medido es el coeficiente de flujo bajo una caída de presión de válvula uniforme y constante. Es una constante relacionada con la geometría de la válvula y una carrera determinada. El coeficiente de flujo es un indicador importante que refleja la capacidad de flujo de la válvula de control, y el coeficiente de flujo generalmente se expresa por Cv y Kv;

Cv: el coeficiente de flujo en unidades inglesas. Se define como la cantidad de galones estadounidenses de agua a una temperatura de 60 ° F (15.6 ° C) que fluyen a través de la válvula de control por minuto bajo una caída de presión de 11b / in⒉ (7kpa).

Kv: el coeficiente de flujo del sistema internacional de unidades (sistema SI). Se ha utilizado ampliamente a nivel nacional e internacional. Se define como la cantidad de metros cúbicos de agua que fluyen a través de la válvula de control por hora a una temperatura de 5-40 ° C bajo una caída de presión de 100kpa (0.1mpa).

La relación entre C, Cv y Kv es: Cv = 1.17CKv = 1.01C

Coeficiente de flujo nominal: el coeficiente de flujo de la válvula bajo la carrera nominal. La carrera nominal es la distancia que el elemento de cierre de la válvula se mueve desde la posición completamente cerrada a la posición nominal completamente abierta. Suele ser la gran apertura de la válvula y se expresa como porcentaje.

Coeficiente de caudal relativo: el coeficiente de caudal al especificar la carrera. La relación entre el coeficiente de flujo y la carrera nominal.

Características de flujo: cuando la carrera nominal cambia de 0 a 100%, la relación entre el porcentaje del flujo grande a través de la válvula y el porcentaje de carrera nominal, expresada en una curva, se denomina característica de flujo. Este también es un indicador importante para medir las características de flujo y las capacidades de la válvula.

Características de flujo inherentes: cuando la caída de presión a través de la válvula es constante, se obtiene la curva característica de flujo entre el flujo y la carrera. Solo está relacionado con la geometría y la carrera de la válvula.

Característica del análisis de curvas

Con respecto a la curva característica de flujo de la válvula medida por el método de caída de presión de la válvula constante, normalmente hay tres tipos: lineal, de igual porcentaje y de apertura rápida.

Característica de apertura rápida: una característica de flujo inherente, en la posición donde el porcentaje de carrera es muy bajo, es decir, en la posición donde la carrera del elemento interceptor es pequeña y el grado de apertura es pequeño, proporciona un gran cambio de flujo, es decir, se puede obtener un gran coeficiente de flujo.

Característica lineal: una característica de flujo inherente. El aumento igual de la carrera nominal aumenta en proporción al flujo grande, es decir, el aumento igual de la carrera proporciona el mismo aumento en el coeficiente de flujo. Se puede representar en el gráfico de características de flujo con una línea recta.

Característica de igual porcentaje: una característica de flujo inherente, un aumento igual en la carrera nominal produce un cambio de porcentaje igual en el flujo grande. Un aumento igual en la carrera nominal produce un cambio porcentual igual en el coeficiente de flujo.

Comparación de características de flujo

Puede verse en el diagrama de curva característica de la válvula reguladora que la apertura rápida puede proporcionar un gran cambio de flujo en una posición de apertura baja, y la válvula con esta característica se usa generalmente para conmutar. La característica lineal está siempre por encima de la característica de igual porcentaje. Bajo el mismo grado de apertura, el flujo característico lineal es grande y la diferencia de presión cambia rápidamente, por lo que la velocidad de ajuste es más rápida que la característica de igual porcentaje.

Desde la perspectiva del cambio relativo de flujo, la característica lineal es pequeña, la apertura cambia mucho y la apertura grande cambia poco, por lo que el ajuste es demasiado rápido y demasiado fuerte cuando la apertura es pequeña, y es fácil sobrepasar y causar oscilación; cuando la abertura es grande, el ajuste es demasiado lento Demasiado débil, no lo suficientemente oportuno y sensible. La característica de igual porcentaje solo compensa esta deficiencia. Su cambio de flujo relativo es constante. Cuando la abertura es pequeña, el flujo es pequeño y el cambio de flujo es pequeño, por lo que el ajuste es estable y suave; cuando la abertura es grande, el cambio de flujo también es grande y el ajuste es sensible y eficaz. Por lo que su adaptabilidad también es más fuerte que las características lineales.

Debido a la característica de igual porcentaje, la mayor parte del flujo se concentra en la parte posterior. Cuando la apertura es del 70%, el flujo relativo es solo del 36,2% y al 90% es del 71,2%. Por lo tanto, la capacidad de la válvula de igual porcentaje no es fácil de utilizar por completo, por lo que la economía es pobre. Al seleccionar una válvula, a veces la característica de igual porcentaje es un paso más grande que el diámetro de la característica lineal. Se deben considerar materiales especiales al seleccionar válvulas.