調節閥又名控制閥，在工業自動化過程控制領域中，通過接受調節控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數，是工藝環路中最終的控制元件。

 

 

 

　　調節閥固有流量特性的選擇原則

 

 

 

　　調節閥的選擇應按調節系統特性、干擾源和S（閥阻比）值三方面綜合考慮。

 

 

一

一般選擇原則

 

 

1、閥上壓差變化小，給定值變化小，工藝過程的主要變量的變化小，以及S＞0.75的控制對象，宜選用直線流量特性。

 

2、慢速的生產過程，當S＞0.4時，宜選用直線流量特性。

 

3、要求大的可調范圍，管道系統壓力損失大，開度變化及閥上壓差變化相對較大的場合，宜選用等百分比流量特性。

 

4、快速的生產過程，當對系統動態過程不太了解時，宜選用等百分比流量特性。

 

5、根據以往經驗也可按下表選擇流量特性。

注：ΔPn——表示正常流量下的閥兩端壓差。

ΔPQun1——表示閥關閉的閥兩端的壓差。

 

6、快開特性：適用于兩位動作的場合或當需要迅速獲得調節閥的最大流通能力的場合。當調節器必須設定在寬比例帶時，其調節閥也可選用快開特性。

 

 

二

閥型式選擇

 

 

1、根據工藝變量（溫度、壓力、壓降和流速等）、流體特性（粘度、腐蝕性、毒性、含懸浮物或纖維等）以及調節系統的要求（可調比、泄漏量和噪音等）、調節閥管道連結形式來綜合選擇調節閥型式。

 

2、一般情況下優先選用體積小，通過能力大，技術先進的直通單、雙座調節閥和普通套筒閥。也可以選用低S值節能閥和精小型調節閥。

 

3、根據不同場合，可選用下列型式調節閥。

1）直通單座閥

• 一般適用于工藝要求泄漏量小、流量小、閥前后壓差較小的場合。但口徑小于20mm的閥也廣泛用于較大差壓的場合；

• 不適用于高粘度或含懸浮顆粒流體的場合。

 

2）直通雙座閥

• 一般適用于對泄漏量要求不嚴、流量大和閥前后壓差較大的場合；

• 但不適用于高粘度或含懸浮顆粒流體的場合。

 

3）套筒閥

• 一般適用于流體潔凈，不含固體顆粒的場合。

• 閥前后壓差大和液體可能出現閃蒸或空化的場合。

 

4）球型閥

• 適用于高粘度、含纖維、顆粒狀和污穢流體的場合。

• 調節系統要求可調范圍很寬（R可達200∶1；300∶1）的場合。

• 閥座密封墊采用軟質材料時，適用于要求嚴密封的場合。

• “O”型球閥一般適用兩位式切斷的場合。

• “V”型球閥一般適用于連續調節系統，其流量特性近似于等百分比。

 

5）角型閥

一般適用于下列場合：

• 高粘度或懸浮物的流體（必要時，可接沖洗液管）；

• 氣-液混相或易閃蒸的流體；

• 管道要求直角配管的場合。

 

6）高壓角型閥

除適用5）中各種場合外，還適用于高靜壓、大壓差的場合。但一定要合理選擇閥內件的材質和結構形式以延長使用壽命。

 

7）閥體分離型調節閥

• 一般適用于高粘度、含顆粒、結晶以及纖維流體的場合；

• 用于強酸、強堿或強腐蝕流體的場合時，閥體應選用耐腐蝕襯里，閥蓋、閥芯和閥座應采用耐腐蝕壓墊或相應的耐腐蝕材料。其流量特性比隔膜閥好。

 

8）偏心旋轉閥

適用于流通能力較大，可調比寬（R可達50∶1或100∶1）和大壓差，嚴密封的場合。

 

9）蝶型閥

• 適用于大口徑、大流量和低壓差的場合；

• 一般適用于濃濁液及含懸浮顆粒的流體場合；

• 用于要求嚴密封的場合，應采用橡膠或聚四氟乙烯軟密封結構；對腐蝕性流體，需要使用相應的耐蝕襯里。

 

10）三通閥

適用于流體溫度為300℃以下的分流和合流場合，用于簡單配比調節。兩流體的溫差應不大于150℃。

 

11）隔膜閥

適用于強腐蝕、高粘度或含有懸浮顆粒以及纖維的流體，同時對流量特性要求不嚴的場合。由于受隔膜襯里的限制，只能用于壓力低于或等于1MPa，工作溫度小于150℃的場合。

 

12）波紋管密封閥

適用于真空系統和流體為劇毒、易揮發及稀有貴重流體的場合。

 

13）低溫調節閥

適用于低溫工況以及深度冷凍的場合。

• 介質溫度在－100～40℃時，可選帶散熱片（此處為吸熱）加柔性石墨填料閥。

• 介質溫度在－200～－100℃時，宜選用長頸型低溫閥。

 

14）低S值節能調節閥

適合于工藝負荷變化大或當S值小于0.3的場合。

 

15）低噪音閥

適用于液體產生閃蒸、空化和氣體在閥縮流面處流速大于音速且預估噪音超過95dB（A）的場合。

 

16）快速切斷閥

適用于兩位式調節系統和工藝過程發生故障時，需要閥緊急打開或關閉的場合。

 

17）自力式調節閥

適用于流量變化小，調節精度要求不高或儀表氣源供應困難的場合。

 

特殊工藝生產過程，應根據使用經驗選擇專用調節閥。

 

 

 

閥材料選擇

一

一般選擇原則

 

 

1、閥體耐壓等級、使用溫度范圍和耐腐蝕性能和材質都不應低于工藝連接管道材質的要求。并應優先選用制造廠定型產品。一般情況選用鑄鋼或鍛鋼閥體。

 

2、水蒸汽或含水較多的濕氣體和易燃的流體，不宜選用鑄鐵閥體。

 

3、環境溫度低于－20℃的場合不應選用鑄鐵閥體。

 

4、閥內件應能耐腐蝕、耐流體沖蝕以及耐流體經節流產生空化、閃蒸時閥內件的氣蝕損壞。

 

 

二

閥內件材料選擇

 

 

1、非腐蝕性流體一般選用1Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti或其它不銹鋼。

 

2、腐蝕性流體應根據流體的種類、濃度、溫度和壓力的不同，以及流體含氧化劑、流速的不同選擇合適的耐腐蝕材料。

 

常用耐腐蝕材料有1Crl8Ni9Ti、0Crl8Nil2M02Ti、20＃合金、哈氏合金及鈦鋼。

 

3、對于流速大、沖刷嚴重的工況應選用耐磨材料。如經過熱處理的9Crl8及17-7PH和具有緊固氧化層、韌質及疲勞強度大的鉻鉬鋼、G6X等材料。

 

4、嚴重磨損場合的材料選擇

1. 出現閃蒸、空化和含有顆粒的流體場合，閥芯、閥座表面進行硬化處理。

2. 當流體的溫度過高及壓差過大時，其閥芯、閥座應進行表面硬化處理。如表面堆焊司太萊合金。

 

 

調節閥泄漏量及流量的選擇

 

 

根據工藝對泄漏量的要求選擇不同等級泄漏量的閥型。一般直通單座閥泄漏量應小于或等于額定C值的0.01％，雙座閥的泄漏量應小于或等于額定C值的0.1％。

 

 

 

流向的選擇

 

 

1、球閥、普通蝶閥對流向沒有要求，可選任意流向。

 

2、三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡孔的套筒閥已規定了某一流向，一般不能改變。

 

3、單座閥、角形閥、高壓閥、無平衡孔的單密封套筒閥、小流量調節閥等應根據不同的工作條件，來選擇調節閥的流向。

 

1）對于DN≤20的高壓閥，由于靜壓高，壓差大，氣蝕沖刷嚴重，應選用流閉型；當DN＞20時，應選穩定性好為條件來決定流向。

 

2）角型閥對于高粘度、含固體顆粒介質要求“自潔”性能好時，應選用流閉型。

 

3）單座閥、小流量調節閥一般選用流開型，當沖刷嚴重時，可選用流閉型。

 

4）單密封套筒閥一般選用流開型；有“自潔”要求時，可選用流閉型。

 

5）兩位式調節閥（單座閥、角形閥、套筒閥、快開流量特性），應選用流閉型；當出現水擊、喘振時，應改選用流開型。

 

6）當選用流閉型且ds＜d時（ds——閥桿直徑；d——閥座直徑），閥的穩定性差時，應注意以下幾點：

• 最小工作開度大于20％～30％以上；

• 選用剛度大的彈簧；

• 選用等百分比的流量特性。

 

 

 

填料函結構與材料的選擇

 

 

 

 

 

1

填料函結構

 

 

一般選用單層填料結構，對毒性較大的流體或溫度高于200℃的場合，應選用雙層填料結構。

 

 

 

2

填料函材質

 

 

一般選用V型聚四氟乙烯填料，高溫情況下應選用柔性石墨填料。

 

 

 

上閥蓋型式的選擇

 

 

 

（1）操作溫度高于＋200℃，應選用散熱型閥蓋。

 

（2）操作溫度低于－20℃，應選用長頸型閥蓋。

 

（3）操作溫度為－20～＋200℃，應選用普通型閥蓋。

 

（4）對于絕對不允許外流的工藝流體，應選用波紋管密封型閥蓋。

 

 

 

調節閥口徑的確定原則

 

 

 

（1）根據計算的流量系數C＇值，作適當放大，圓整成C，使其符合制造廠提供的C值系列，并確定調節閥口徑。

• C＇——根據工藝正常流量計算出的流量系數；

• C——將計算出的C＇值作適當放大，圓整后的流量系數。

 

（2）對S≥0.3的一般工況，亦可采用下列方法估算閥流量系數放大倍數：

EMBED Equation.3  

式中，直線性調節閥取m＝1.63；等百分比調節閥取m＝1.97。

 

（3）圓整后的C應能使調節閥的相對行程處于下表所規定的范圍。

 

 

 

執行機構的選擇

一執行機構一般選擇原則

 

 

1、執行機構在閥全關時的輸出推力F（或力矩M）應滿足以下公式的要求。

 F≥1.1（Ft＋Fo）或M≥1.1（Mt＋Mo）

式中： Ft、Mt——閥不平衡力或力矩；

Fo，Mo——閥座壓緊力或力矩。

 

2、執行機構的輸出力（或力矩）的計算公式（略）。

 

3、執行機構應滿足調節閥所需要的行程。調節閥關閉時，應有足夠的閥座密封壓力。

 

4、執行機構的響應速度不能滿足工藝對調節閥行程時間的要求時，應采取其它措施。

 

 

二薄膜執行機構的選擇

 

 

1、薄膜執行機構結構簡單，動作可靠，便于維修，應優先選用。

 

2、合理匹配薄膜執行機構的行程和閥內件的位移量。

 

 

 

三活塞執行機構（包括長行程執行機構）的選擇

 

 

 

1、要求執行機構輸出功率較大，響應速度較快時，應選用活塞式執行機構。

 

2、比例式活塞執行機構必須附設閥門定位器，閥芯位置能按控制儀表信號正確定位。

 

3、比例式活塞執行機構必要時附設專用鎖住閥和儲氣罐、保位閥或采取其它措施，以使系統發生故障時調節閥能處于全開或全關位置，或保持在某一開度，以保證生產裝置處于安全狀態。

 

 

 

四電動執行機構（包括直行程和角行程）的選擇原則：

 

 

 

1、適用于沒有氣源或氣源比較困難的場合。

 

2、需要大推力、動作靈敏、信號傳輸迅速、遠距離傳送的場合。

 

 

 

調節閥附件的選擇

一

閥門定位器適用場合

 

 

1、用于克服摩擦力或需要提高調節閥動作速度的場合。

 

2、分程控制和調節閥需要改變氣開、氣關形式的場合。

 

3、需要改變調節流量特性的場合。

 

4、調節器比例帶很寬，但又要求閥對小信號有響應的場合。

 

5、無彈簧執行機構或活塞執行機構要實現比例動作的場合。

 

6、用標準信號、操作非標準彈簧的執行機構（20～100kPa以外的彈簧范圍）的場合。

 

 

 

二

氣動繼動器適用場合

 

 

1、快速過程需要提高調節閥響應速度的場合，調節閥與調節器之間距離大于100m的場合。

 

2、需要提高氣動調節器輸出信號的場合。

 

 

三

電磁閥

 

 

1、適用于遙控、程序控制、聯鎖系統、實現氣路自動關閉，使調節閥開或關的場合。

 

直通型電磁閥用于雙位調節和遠程控制，根據程序控制的邏輯關系可選擇“常閉式”或“常開式”電磁閥。

 

二位三通電磁閥：一般用于控制單作用氣缸執行機構、氣動薄膜執行機構、氣動調節閥及其它控制系統進行氣路的自動切換控制或聯鎖程序控制。

 

二位四（五）通電磁閥：一般適用于控制雙作用氣缸和帶有活塞式執行機構的調節閥，以及使用切斷球閥的自控系統中實現自動切換和程序控制。

 

2、當要求大容量來縮短動作時間，把電磁閥作為先導閥與大容量氣動繼動器組合使用。

 

3、在爆炸危險場所中，應選用防爆型電磁閥、本安型電磁閥或選用開關型電氣轉換器。

 

 

四

保位閥

 

 

適用于當氣源壓力低于給定值時，要求調節閥保持在某一位置上的場合。

 

 

 

五

電氣轉換器

 

 

1、控制系統采用電動儀表和氣動調節閥組成的場合。

 

2、將電信號轉變為氣信號。

 

3、快速調節系統，宜選用電氣轉換器。

 

 

 

六

閥位傳送器

 

 

1、重要場合，宜選用閥位傳送器。

2、電動執行機構應配用閥位傳送器。

 

 

七

手輪機構

 

 

1、未設置旁路的調節閥，下列情況應設置手輪機構；但對工藝安全生產聯鎖用的緊急放空閥和安裝在禁止人進入的危險區內的調節閥，則不應設置手輪機構。

 

2、需要限制閥開度的場合。

 

3、對于大口徑和選用貴金屬管道的場合。

 

 

八

氣動三通控制閥

 

 

適用于遙控或程序控制系統，使其調節閥或氣動閘板閥開或關的場合。

 

調節閥附設的電氣元件，如電／氣閥門定位器、電磁閥和電／氣轉換器等，用于防爆場合時，其防爆等級應符合有關防爆設計規定。

 

 

調節閥氣開、氣關選擇原則

 

 

 

儀表供氣系統發生故障或控制信號突然中斷時，調節閥的開度應處于使生產裝置安全的位置。

 

 

 

調節閥安裝

 

一般要求

 

 

 

1、調節閥宜垂直、正立安裝在水平管道上。公稱通徑DN≥80mm的調節閥，其閥前后管道上應設有永久性支架。

 

2、調節閥安裝位置應方便操作和維修。必要時應設置平臺。

 

3、調節閥組配管應組合緊湊，便于操作、維修和排液。

 

4、調節閥的上、下部分應留有足夠的空間，以便在維修時取下執行機構和閥內件以及閥的下法蘭和堵頭。

 

5、調節閥用于高粘度、易結晶、易汽化以及低溫流體時，應采取保溫和防凍措施。

 

6、調節閥使用環境溫度一般不高于60℃，不低于－40℃的場合。

 

7、當閥安裝在有振動場合時，應考慮防振措施。

 

8、凡未裝閥門定位器的調節閥，膜頭上應安裝指示控制信號的小型壓力表。

 

9、調節閥用于含有懸浮物和粘度較高流體時，應配沖洗管線。

 

10、調節閥安裝時應注意使介質按閥體標定箭頭方向流過。

 

11、調節閥應先檢查校驗，并在管道吹掃后安裝。

 

 

二

調節閥旁路

 

 

1、下列情況應設置旁路：

• 腐蝕性流體；

• 嚴重磨損閥內件的場合；

• 其它重要場合，例如鍋爐給水調節閥。

 

2、下列情況可不設置旁路；

• 清凈流體；

• 公稱通徑DN＞80mm的場合；

• 調節閥發生故障或檢修時，不致引起工藝事故的場合；

• 工藝過程不允許或無法利用旁路閥操作的場合。例如：緊急聯鎖放空閥以及漿狀和易結晶的流體等。

 

3、調節閥連接形式應符合制造廠產品說明用書的規定。

 

4、調節閥漸擴（縮）管

同心和偏心漸擴（縮）管，宜選用偏心漸擴（縮）管。

 

5、調節閥配管和配線

 

（1）調節閥的配管和配線方案應滿足調節系統的要求。

 

（2）調節閥配管宜采用φ6×1紫銅管或PVC護套紫銅管，大膜頭調節閥和氣動閘閥宜采用φ8×1紫銅管或帶PVC護套紫銅管。

 

（3）防爆區域內調節閥配用的電氣部件的配線應符合《爆炸和火災危險場所電力裝置設計規范》（GBJ 58-83）的有關規定。

 

6、調節閥用壓縮空氣壓力等級應符合產品說明書的要求。壓縮空氣的質量應符合國家標準《工業自動化儀表氣源壓力范圍和質量》（GB 4830-84））的要求。

 

7、自力式調節閥安裝注意事項

 

（1）帶指揮閥的壓力式壓力調節閥，閥前應安裝過濾器。取壓點與調節閥之間距離不小于10倍管徑。

 

（2）溫度調節閥，檢測器為雙金屬時，檢測器應垂直安裝在水平管道上。

 

檢測器為溫包時，盡可能垂直安裝。如果條件不允許，也可傾斜安裝，但與水平管道的夾角應大于45°。

 

（3）自力式調節閥原則上不安裝旁路閥，如果要設置旁路閥。