安全化:
仪表控制系统的安全性已经得到各方面的重视,安全仪表系统(SIS)对控制阀的要求也越来越高,表现在以下几方面。
①对控制阀故障信息诊断和处理要求提高,不仅要对控制阀进行故障发生后的被动性维护,而且要进行故障发生前的预防性维护和预见性维护。因此,对组成控制阀的有关组件进行统计和分析,及时提出维护建议等变得更重要。
②对用于紧急停车系统或安全联锁系统的控制阀,提出及时、可靠、安全动作的要求。确保这些控制阀能够反应灵敏、准确。
③对用于危险场所的控制阀,应简化认证程序。例如,对本安应用的现场总线仪表,可简化为采用FISCO现场总线本质安全概念,使对本安产品的认证过程简化。
④与其他现场仪表的安全性类似,对控制阀的安全性,可采用隔爆技术\防火技术、增安技术、本安技术、无火花技术等;对现场总线仪表,还可采用实体概念、本安概念、FISCO概念和非易燃(FINCO)概念等。
节能:
降低能源消耗,提高能源利用率是控制阀的一个发展方向。主要有下列几个发展方向。
①采用低压降比的控制阀。使控制阀在整个系统压降中占的比例减少,从而降低能耗,因此,设计低压降比的控制阀是发展方向之一;另一个发展方向是采用低阻抗控制阀,例如采用蝶阀、偏心旋转阀等。
②采用自力式控制阀。例如,直接采用阀后介质的压力组成自力式控制系统,用被控介质的能量实现阀后压力控制。
③采用电动执行机构的控制阀。气动执行机构在整个控制阀运行过程中都需要有一定的气压,虽然可采用消耗量小的放大器等,但日积月累,耗气量仍是巨大的。采用电动执行机构,在改变控制阀开度时,需要供电,在达到所需开度时就可不再供电,因此,从节能看,电动执行机构比气动执行机构有明显节能优点。
④采用压电控制阀。在智能电气阀门定位器中采用压电控制阀,只有当输出信号增加时才耗用气源。
⑤采用带平衡结构的阀芯,降低执行机构推力或推力矩,缩小膜头气室,降低能源需要。
⑥采用变频调速技术代替控制阀。对高压降比的应用场合,如果能量消耗很大,可采用变频调速技术,采用变频器改变有关运转设备的转速,降低能源消耗。
保护环境:
环境污染已经成为公害,控制阀对环境的污染主要有控制阀噪声和控制阀的泄漏。其中,控制阀噪声对环境的污染更是十分严重。
①降低控制阀噪声。研制各种降低控制阀噪声的方法,包括从控制阀流路设计到控制阀阀内件的设计,从噪声源的分析到降低噪声的措施等。主要有设计降噪控制阀和降噪控制阀阀内件;合理分配压降,使用外部降噪措施,例如,增加隔离、采用消声器等。
②降低控制阀的大气污染。控制阀的大气污染指控制阀的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”,这些泄漏物不仅造成物料或产品的浪费,而且对大气环境造成污染,有时,还会造成人员的伤亡或设备爆炸等事故。因此,研制控制阀填料结构和填料类型、研制控制阀的密封等将是控制阀今后一个重要的研究课题。计算机科学、控制理论和自动化仪表等高新科学技术的发展推动了控制阀的发展,例如,现场总线控制阀和智能阀门定位器的研制、数字通信在控制阀的实现等。控制阀的发展也推动了其他科学技术的发展,例如,对防腐蚀材料的研究、对削弱和降低噪声方法的研究、对流体动力学的研究等。随着现场总线技术的发展,控制阀也将开放、智能和更可靠,它将与度更高,控制的效果更明显,并为我国现代化建设发挥更重要的作用其他工业自动化仪表和计算机控制装置一起,使工业生产过程控制的功能更完善,控制的精。
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