过程控制是针对过程工业(例如石油化工、药品、化肥、食品、环保等)自动化的一大类别,是控制领域中的一大分支。过程工业中的物料大多是流体(液体、气体、蒸汽、悬浮流体、多相流体等),所以,过程控制的执行机构大多是阀门,或伺服机构。
过程控制执行机构分为两个部分。第一部分是根据信号产生线位移或角位移的机构,这部分叫作执行机构,第二部分是将线位移或角位移变化为节流面积的改变,从而调整流量,这部分叫作调节结构,通常的形式有阀体、闸扳或风门。
按对流体的控制方式可划分为:①对流量进行连续调整的控制阀;②对流体切断或接通的通断阀两类。
对于连续调整的控制阀,阀杆位移产生流量变化叫作阀门的流量特性。如果作用在阀门上的压力差恒定不变,阀杆位移产生流量变化叫作阀门的理想特性。常见控制阀的理想特性有线性特性、等百分比(对数)特性、抛物线特性和快开特性。
由于管道总有一定阻力存在,流量变化的同时作用在阀上的压力差也发生变化,管道阻力不为零时的阀特性称工作特性。阀门特性的改变与阀门上压力差占总压力差的比例有关,阀门上压力差占总压力差之比叫作压差分配系数或阻力分配系数,用表示。
表示管道阻力为零,也就是理想管道,此时的阀门工作特性就是理想特性,随着
的减小,特性畸变越严重,一般把
定义为该管道流量不可控。在有阀门旁路的配管情况下,如果打开旁路阀,则阀门特性也会发生畸变。阀门流过最大流量与总管流量之比叫作流量分配系数,用
表示。
表示流过控制阀的最大流量就是总管流量,旁路流量为零,也就是理想管道,此时的阀门工作特性就是理想特性,随着
的减小,特性畸变越严重。
执行机构按能源类型可划分为气动执行机构、电动执行机构和液压执行机构,其中气动阀和电动阀在过程控制中用得比较多。
执行机构按信号处理方式可划分为模拟控制执行机构和智能控制执行机构。
通断阀的作用是接通流体和切断流体。一类流体是工艺流体,另一类流体是气动、液压工作流体。作用在这一类阀门上的信号是逻辑信号,根据信号的逻辑“1”表示阀门开通,逻辑“0”表示阀门切断。