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解析ASCO電磁閥正作用和反作用及如何選擇
1、解析ASCO電磁閥的氣開、氣關(guān)選擇：ASCO電磁閥作用方式的選擇應(yīng)根據(jù)工藝要求來決定，考慮當(dāng)信號(hào)壓力中斷（如調(diào)節(jié)閥故障，儀表供電中斷或氣源中斷）時(shí)，視調(diào)節(jié)閥所處開啟或關(guān)閉的位置。對(duì)工藝造成的危害性大小而定。如閥處于打開位置時(shí)危害小，則應(yīng)選用氣關(guān)式；反之，則選用氣開式，通常考慮以下因素：
（１）考慮人身和設(shè)備的安全當(dāng)出現(xiàn)氣源供氣中斷，儀表供電中斷，調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)有故障以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片破裂等情況，使調(diào)節(jié)閥無法正常工作，以致使閥芯處于無能源狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)閥所處的開啟或關(guān)閉位置，應(yīng)能保證人身、設(shè)備的安全，不致于發(fā)生事故。
（2 ）其次考慮介質(zhì)的特性調(diào)節(jié)進(jìn)入工藝設(shè)備的介質(zhì)流量時(shí)，若介質(zhì)為易燃，易爆或有毒氣體，應(yīng)選為氣開式，當(dāng)信號(hào)壓力中斷時(shí)，閥處于全關(guān)狀態(tài)，避免有害氣體外泄；若介質(zhì)為易結(jié)晶、易凝固物料，為防止堵塞，應(yīng)選為氣關(guān)式。
（3 ）后考慮保證和減少經(jīng)濟(jì)損失當(dāng)調(diào)節(jié)閥信號(hào)壓力中斷而不能正常工作時(shí)，閥所處的開啟或關(guān)閉狀態(tài)，不應(yīng)造成產(chǎn)品下降和原料的浪費(fèi)以及半成品的浪費(fèi)。上述因素是有輕重緩急的，應(yīng)特別注意、調(diào)節(jié)閥作用方式選擇應(yīng)考慮的要因素是人身和設(shè)備的安全。
2、案例分析
解析ASCO電磁閥產(chǎn)生蒸汽經(jīng)蓄熱器緩沖供給蒸汽用戶。每個(gè)汽包的給水環(huán)節(jié)設(shè)有自動(dòng)調(diào)節(jié)，且分兩個(gè)回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。路為根據(jù)汽泡出口蒸汽流量之差進(jìn)行補(bǔ)水調(diào)節(jié)。兩調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥均安裝在給水管道上、互為旁路。蓄熱器前、后分別設(shè)有蒸汽壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此，整個(gè)汽化冷卻系統(tǒng)共有6個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥。
對(duì)于給水調(diào)節(jié)，若調(diào)節(jié)閥選為氣開式，則信號(hào)壓力中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)，這意味著調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障或供電、供氣中斷時(shí)，汽泡將無法得以給水，會(huì)導(dǎo)致燒干汽泡，后果是嚴(yán)重的。
對(duì)于蓄熱器前（即汽泡后）蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥，若選為氣開式，則在故障狀態(tài)下，調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)，此時(shí)汽泡繼續(xù)受熱蒸發(fā)，蒸汽壓力將不斷上升，影響汽包的正常、安全運(yùn)行，且此時(shí)用戶管路又將無蒸汽可用。同理，蓄熱器后蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥選為氣開式，也存在同樣的不安全因素。
根據(jù)上述分析解析ASCO電磁閥
根據(jù)解析ASCO電磁閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥的通常組合方式，對(duì)于雙導(dǎo)向閥，執(zhí)行機(jī)構(gòu)般采用正作用方式，通過改變調(diào)節(jié)閥的正、反安裝形式來實(shí)現(xiàn)氣開、氣關(guān)方式。但配用反作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只有種組合方式，但配用反作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只有種組合方式，且只能構(gòu)成氣開式閥，我們現(xiàn)場(chǎng)的上述6 個(gè)調(diào)節(jié)閥就屬于這種情況。因此，無法通過改變閥的安裝方式來實(shí)現(xiàn)由氣開式變?yōu)闅怅P(guān)式，而必須更換新的氣關(guān)閥。
問題：由于兩閥處于互為旁路中，不太可能可能兩閥同樣故障而關(guān)閉，因此不太可能造成給水中斷。因兩個(gè)調(diào)節(jié)閥回路兼有各自的功能，任路故障都將影響給水的自動(dòng)進(jìn)行。特別應(yīng)注意的是，當(dāng)儀表停電時(shí)，通常是整個(gè)儀表系統(tǒng)都停電，這就存在兩個(gè)調(diào)節(jié)閥同時(shí)無信號(hào)壓力的情況，還有其他些情況也可能使調(diào)節(jié)閥無信號(hào)壓力，因此，兩給水調(diào)節(jié)閥因故障同時(shí)處于全關(guān)的可能是存在的。
問題二：給水閥之更換為氣關(guān)閥就可防止給水中斷了，這個(gè)問題除存在問題同樣的解釋外，還應(yīng)考慮兩閥其中之檢修的情況，此時(shí)將由另閥承擔(dān)給水，若此閥為氣開式，則發(fā)生故障時(shí)仍會(huì)使給水中斷，因此，只將其中個(gè)閥換為氣關(guān)式仍存在事故隱患。
問題三解析ASCO電磁閥上安裝安全閥是作為種極限保護(hù)措施，這種極限保護(hù)措施是在處于不正常情況且即將發(fā)生事故的情況下采取的斷然措施。因此，選用蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥不能信賴于這種極限保護(hù)措施。另外，當(dāng)無信號(hào)壓力使閥全關(guān)時(shí)，用戶無蒸汽可用，所產(chǎn)蒸汽又被迫放散，這有違于汽化冷卻系統(tǒng)的余熱利用，節(jié)約能源之宗旨。
在ASCO電磁閥選型正確、氣路配置合理、工藝狀況簡(jiǎn)單的情況下，定位器的控制對(duì)象是簡(jiǎn)單的，容易控制的。對(duì)直行程調(diào)節(jié)閥，其輸入是非線性的；而角行程的調(diào)節(jié)閥，輸入是線性的。但如果廣義對(duì)象和控制器存在不匹配，就容易造成系統(tǒng)的波動(dòng)。
、廣義對(duì)象的純滯后（時(shí)滯）過大
純滯后在過程控制中普遍存在，小的時(shí)滯對(duì)系統(tǒng)影響不大，當(dāng)過程的純滯后時(shí)間與對(duì)象的時(shí)間常數(shù)之比大于013時(shí)，稱為大時(shí)滯過程。對(duì)大時(shí)滯過程，常規(guī)的控制算法很難達(dá)到滿意的控制效果，常見的現(xiàn)象為系統(tǒng)的震蕩，對(duì)于調(diào)節(jié)閥對(duì)象，造成反饋時(shí)滯大的常見原因如下：
1、ASCO電磁閥波動(dòng)原因分析
正常情況下，反饋桿被偏置彈簧壓在反饋臂的上沿，當(dāng)彈簧安裝不正確或彈簧失去彈性時(shí)，在定的區(qū)間內(nèi)，閥門和反饋桿動(dòng)作，但反饋臂不動(dòng)作。對(duì)控制器來說，表現(xiàn)為存在較大的時(shí)滯，造成定位器的輸出不斷波動(dòng)，相應(yīng)的閥位也波動(dòng)。
2、摩擦力太大
克服摩擦力是閥門定位器的主要功能之。調(diào)節(jié)閥的摩擦力主要來自兩個(gè)部件：填料和套筒閥的密封環(huán)。如果閥桿不光滑或填料壓得太緊，就會(huì)使閥桿和填料之間的摩擦力過大。在高溫場(chǎng)合，通常用石墨環(huán)與套筒的過盈配合使調(diào)節(jié)閥達(dá)到設(shè)計(jì)的密封要求，如果過盈量太大或套筒的橢圓度太大，就會(huì)使閥芯和套筒的摩擦力太大。由于靜摩擦力遠(yuǎn)大于動(dòng)摩擦力，遠(yuǎn)程給定大幅度動(dòng)作時(shí)表現(xiàn)為閥門跳動(dòng)，也稱爬行。波動(dòng)的機(jī)理如下：當(dāng)遠(yuǎn)程信號(hào)在突然變化時(shí)（即階躍信號(hào)），由于摩擦力大使負(fù)偏差太大，定位器的積分作用使輸出不斷增大，當(dāng)增大到足夠克服靜摩擦力時(shí)閥門動(dòng)作，由于靜摩擦力大于動(dòng)摩擦力，閥門超調(diào)，負(fù)偏差變?yōu)檎?，反?fù)超調(diào)，系統(tǒng)很難穩(wěn)定下來。針對(duì)摩擦力的問題，些定位器廠商設(shè)計(jì)出了高摩擦力算法，這種算法大大減小調(diào)節(jié)閥波動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。
二、對(duì)象的上行程和下行程特性不對(duì)稱
上行程和下行程不對(duì)稱是調(diào)節(jié)閥對(duì)象中非常普遍的現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用的氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的側(cè)為彈簧驅(qū)動(dòng)，另側(cè)為氣壓驅(qū)動(dòng)，這會(huì)造成上下行程不對(duì)稱。正常情況下，這種不對(duì)稱是輕微的，不會(huì)造成波動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)膜片泄漏等異常時(shí)，這種不對(duì)稱加劇，造成閥位的波動(dòng)。些定位器廠商針對(duì)這種特性，設(shè)計(jì)出了上下不對(duì)稱的PID算法，這種算法中上下行程的增益、積分時(shí)間、微分可以分別調(diào)節(jié)。比較嚴(yán)重的不對(duì)稱主要是由于些氣動(dòng)元件的進(jìn)氣和排氣速度不樣造成的，常見的元件有升壓繼動(dòng)器和快速排放閥。
1、ASCO電磁閥本質(zhì)上是種氣動(dòng)的流量放大器，用來提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度，典型應(yīng)用如圖2所示。升壓繼動(dòng)器造成不對(duì)稱的原因有：①進(jìn)氣速度受氣源壓力和膜頭（氣缸）壓差的影響，而排氣速度受膜頭壓力的影響，兩個(gè)壓差之間有時(shí)差別很大；②定位器在小流量時(shí)排氣和進(jìn)氣的不對(duì)稱被放大。
2、ASCO電磁閥般用于對(duì)閥個(gè)方向的動(dòng)作速度有特殊要求的場(chǎng)合，要求電磁閥動(dòng)作時(shí)閥在1s之內(nèi)全開或全關(guān)，這樣造成開和關(guān)的動(dòng)作嚴(yán)重不對(duì)稱，很容易造成調(diào)節(jié)閥的波動(dòng)。例如某裝置蒸汽減壓閥（如圖3），離線校驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)問題，通過減小高增益可以消除波動(dòng)；某次檢修后調(diào)校時(shí)發(fā)現(xiàn)，波動(dòng)非常嚴(yán)重，用各種常規(guī)的方法均無法消除，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，快速排放閥不動(dòng)作，造成上行速度慢，下行速度快。
