调节阀 安装及选型

控制阀的发展自20世纪初始已有八、九十年的历史，先后产生了十个大类的调节阀产品、自立式阀和定位器等，其发展历程如下：　　20年代：原始的稳定压力用的控制阀问世，其结构是一种带重锤的球形阀，利用重锤平衡阀芯所受到的流体作用来进行调节。这种控制阀后来演变成利用阀后压力进行调节的自立式调节阀。调节阀|控制阀|阀门网|技I%v,u30年代：产品的种类已经很多，以“V”形缺口的双座和单座，阀体形状为球型的球型阀为代表产品。control|控制阀|调节阀|自力式d|*{
L　40年代：出现定位器，调节阀的新品种进一步产生，相继出现隔膜阀、角形阀、蝶阀、球阀等，并在市场上占据主导地位，各种产品已经比较齐全。调节阀|控制阀|阀门网|技术资料Z8Y3]]e
　　50年代：球阀得到较大的推广使用，三通阀代替两台单座阀投入系统。调节阀|控制阀|阀门网|技术资料Vm;F&60年代：在国内对上述产品进行了系列化的改型设计和标准化、规范化设计后，国内才有了自己完整的系列产品。现在还在大量使用的单座阀、双座阀、角型阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀七种产品仍然是六十年代水平的产品；这时国外推出了第八种结构控制阀新产品—套筒阀，很快受到重视并成为球形阀的主流产品。0}Kw-bpB$O
　　70年代：有一种新结构的产品----偏心旋转阀问世，它容量大，流路简单，不平衡力小，这些优点使它成为角行程阀门的佼佼着，成为第九大类结构的控制阀品种，这一时期套筒阀在国外被广泛应用。70年代末，国内联合设计了套筒阀，使中国有了自己的套筒阀产品系列。
　　80年代：80年代初由于改革开放，中国成功引进了石化装置和调节阀技术，使套筒阀、偏心旋转阀得到了推广使用，尤其是套筒阀、大有取代单、双座阀之势，其使用越来越广。80年代末，控制阀的又一重大进展是日本的CV3000精小型调节阀，它在结构方面，只是将单弹簧的气动薄膜执行机构改为多弹簧是薄膜执行机构，阀的结构只是改进，不是改变。它的突出特点是使调节阀的重量和高度下降30%，流量系数提高30%。haofm. 质量更稳定、工作更可靠、操作更安全。W0xx] j（Mi:jj约能源 采用低阻抗阀门 提高阀芯、阀座的密封性能 尽量使用气/电1.3.1 自动化过程工厂是由无数个控制回路组成的。每一个控制回路都经过设计以保证重要的过程变量如压力、流量、温度等不超过要求的工作范围，每一个回路都会接受并从内部产生扰动。这些干扰对过程变量产生决定性影响。为了减少这些负载扰动的影响，传感器和变送器会收集关于过程变量及其与要求的设定点之间的关系的信息。控制器然后处理这些信息并决定必须怎样做才能使得过程变量在负载扰动发生后恢复到它的正常范围。终端控制元件必须执行有控制器选择的控制策略。过程控制工业里zui常用的终端元件就是控制阀。控制阀调节流动的液体、气体、蒸汽、水或化学混合物，以补偿负载扰动并使得被控制的过程变量尽可能地靠近需要的设定点。control|控制阀|调节阀|自力式P.c2x]8y:o
1.3.2 电工委员会IEC对控制阀（control valve）的定义为：“工业过程控制系统中由动力操作的装置形成的终端元件，它包括一个阀体部件，内部有一个改变过程流体流率的组件，阀体部件又与一个或多个执行机构相连接。执行机构用来响应控制元件送来的信号”,控制阀或阀门，其实指的是控制阀组件。控制阀组件典型地由阀体、阀内件零件、提供阀门操作驱动力的执行机构，以及各种各样的阀门附件所组成。阀门附件包括定位器、转换器、供气压力调节器、手动操纵器、阻尼器或限位开关。好阀门网jf\9^8b-H 公称通径是管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸，公称通径是供参考用的一个方便的圆整数，与加工尺寸仅呈不严格的关系。公称通径用字母“DN”后面紧跟一个数字标志。调节阀|控制阀|阀门||control valve2|I5`0A）`[Y
公称压力PN是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是仅供参考用的一个方便的圆整数，同一公称压力（PN）值所标示的同一公称通径（DN）的所有管路附件具有与端部连接形式相适应的同一连接尺寸。
流量特性
当百分比额定行程从0变化到100％时，流经阀门的流量与百分比额定行程之间的关系。control||自力式D\ u-\V
等百分比流量特性
一种固有的流量特性：额定行程的等量增加会理想地产生流量系数的等百分比的改变。

直线流量特性调节阀|控制阀|阀门||control valvei0c$dM
SCil
一种固有的流量特性：可以用一条直线在流量系数相对于额定行程的长方形图上表示出来。行程的等量增加提供流量系数的等量增加。
快开流量特性control||自力式Z R,GyD ?I5E
一种固有的流量特性：在截流元件很小的行程下可以获得很大的流量系数。control||自力式 C4Q/Q&sK"Zyj;v
好阀门网&Y:[2w;y%c
1.3.4 控制阀基本分类调节阀|控制阀|阀门||control valve1^jz
^0}N）u:\ ?6ej
O,oS;@z7}t E
通用分类法haofm.com
x8T [RyR-f.O
这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前、常用的分类方法。一般分闸阀、截止阀、节流阀、仪表阀、柱塞阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、止回阀、减压阀安全阀、疏水阀、调节阀、底阀、过滤器、排污阀等control||自力式,WE$F'pPY*C%fM
control||自力式9N*wW5ZR7w
按用途和作用分类
调节阀类——主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。

止回阀类——用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。control||自力式O.~ ^ v5T-o
P        J5LM1bb（}2[
截断阀类——主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、球阀、旋塞阀、碟阀、柱塞阀、球塞阀、针型仪表阀等。
haofm.com*M&vH}k N&so
按压力分类调节阀|控制阀|阀门||control valve }
g6qe
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真空阀——工作压力低于标准大气压的阀门。调节阀|控制阀|阀门网|技术资料Nq
e'x,V._!u!aj
低压阀——公称压力PN 小于1.6MPa的阀门。control||自力式2P"Wy（f h（v-rL
中压阀——公称压力PN 2.5－6.4MPa的阀门。
高压阀——公称压力PN10.0－80.0MPa的阀门。

超高压阀——公称压力PN大于100MPa的阀门。
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按介质温度分类调节阀|控制阀|阀门||control valve6Z}qo        EHD,\
高温阀——t 大于450℃的阀门。。%Q2mNO.e0kH\K&V
中温阀—120℃小于 t 小于450℃的阀门。
常温阀——40℃小于 t 小于120℃的阀门。control||自力式Ab
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低温阀——100℃小于 t 小于-40℃的阀门。control||自力式3H R+O%|v![-\"mI0C
超低温阀——t 小于-100℃的阀门。


按阀体材料分类
金属阀体衬里阀门—：衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。Y9T+D/d:|Z
非金属材料阀门——如：陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门haofm.comdjD*pm_.c
金属材料阀门——如：铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门、蒙乃尔合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、铸钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门。

control||自力式3d@@}0UB
1.4 控制阀结构与设计标准 调节阀|控制阀|阀门网|技术资料gEro1n）U%Z _Tm4l
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1.4.1 直行程控制阀调节阀|控制阀|阀门||control valve9Q
@vKjR4L5J a
　　一种阀门，带线性运动的截流无件，有单座或多座阀，它的阀体因为阀座区域有一个球形的内腔而与众不同，也叫球形阀。直通阀可进一步分为：单座阀、双座阀、角形阀、三通阀、不平衡笼式阀、平衡笼式阀。
单座阀
　　单座阀阀体是zui常见的阀体类型，而且结构简单。阀门||control valve）m6n5UwRW:d\ g
　　很多现代的单座阀体采用阀笼或保持架式的结构以固定阀座环，提供阀芯就可以改变流量特性的特点。
　　通过更换阀内件零部件，阀笼或保持架式的单座阀体也可以很容易地被修改，以实现减小流通能力、降低噪声、或减少或消除气蚀的目的。control||自力式7V8KA        y2`_6\!G
平衡阀芯笼式阀
　　有两组阀芯密封面，芯上开有平衡孔，不平衡力小，但泄漏量大，可用于对泄漏量没有特殊要求的场合。
双座阀
●流体压力作用于两个阀芯上，不平衡力相互抵消许多，因此许用压差大，haofm.comfvnt8x
●在关闭时，因存在着加工误差，阀芯和阀座的两个密封面不能同时密封，因此泄漏量比单座阀大很多，同时温度变化泄漏量也会增大，这是它的突出缺点，所以不能用在工艺要求泄漏小的场合。
●阀体流路较复杂，加之上下导向处易被固体颗粒卡住，不使用于高粘度、悬浮液，含固体颗粒等易沉淀、易堵塞的场合。 _TA7O）Vx&C
套筒阀
●阀的稳定性好，由于套筒阀的阀塞设有平衡孔，可以减少介质作用在阀塞上的不平衡力，加上足够的阀塞导向，因此不易引起阀芯的振荡。;V _|.K5Q"~
●套筒提供的节流窗口可以改进为降低噪音的低噪音阀。
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●阀的泄漏量大，许用压差大，因为是双密封结构。调节阀|控制阀|阀门||control valve5BI]&JWL{
●维修方便，套筒通过上阀盖压紧在阀体上，因此拆装简便。
●阀塞自身导向，加上流路复杂，更容易堵卡。haofm.com1i1J
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角型阀L%m
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一种阀门结构，它的一个口与阀杆或执行机构在同一直线上，另一个口则与阀杆成一垂直角度。好阀门网a&t-r,W.a;s2d
●流路简单，具有“自洁”性能，可使用于不干净介质场合；好阀门网i0ZF C4d"B5DQt
●流阻小，流量系数大。haofm.comVAq*pCjz4Q
q-j
●需要角形连接的场合

●阀体利于锻造毛坯，所以高压阀通常采用角形阀。
三通阀
　　三个管道连接口具有通常的合流（流体混合）或分流（流体分散）作用。可用于混温调节，减温减压器减温水配比调节，换热器调节及两种介质的混合及切换等，利用一个三通阀可代替两个两通阀并是调节系统简化。

1.4.2旋转式控制阀
蝶阀
　　阀体需要zui小的安装空间。[Ma7Ju
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　　它们具有大的流通能力、小的经过阀门的压力损失。好阀门网dT3l        O$w
蝶阀阀体具有每投资1美元流通能力的经济性，尤其是较大尺寸的蝶阀。%J+A&hf/rKJC
传统轮廓的阀板提供阀板旋转角zui大至60度的调节式控制。拥有的动态流线型阀板适合用于需要90度阀板旋转角的应用场合。
　　阀体配合标准的凸面管道法兰。调节阀|控制阀|阀门网|技术资料"S-B3S
WS W@?5C A
　　如果阀门很大或压力降很高，蝶阀阀体可能需要高输出或大型的执行机构，因为操作力矩可能会很大。
　　有极其严格的泄漏要求的用于核电厂应用工况的阀体也可提供。control||自力式6`!MPl~8|q+ue
　　蝶阀展示出近似等百分比的流量特性。它们可以用调节或开关控制。在阀体或阀板表面上使用内衬或可调软阀座环可以获得软阀座结构。

球阀

　　球阀有“O”形球阀和“V”形球阀之分，它利用球芯转动与阀座相割打开的面积来调节流量，其使用特点如下：
　　zui大的特点是流路简单，损失zui小，“自洁”性能。+z?2tg+n.U*PUpU
　　“O”形球阀无阻调节，流量系数zui大，通常用于介质的两位切断。
　　这个结构类似于一个传统的球阀，但是在球上带有拥有轮廓设计的V形切口。V形切口球提供等百分比的流量特性。这种控制阀有良好的可调比、控制和关闭能力。“V”形球阀与阀座相对转动时产生剪切作用，尤其适用于高粘度、悬浮液、纸浆等不干净，含纤维介质的调节、切断。6tDK&ST*P\
偏心旋转阀调节阀|控制阀|阀门||control valve#Ds'_m;X$d
它有偏心的阀芯旋转来调节和切断介质，综合了球阀与蝶阀的优点。具有泄漏量小，可兼做切断阀、可调比大、体积小、重量轻、流量系数大、动态稳定性高，阀效应不明显（一般阀门在临界点流量特性曲线将发生畸变，这种现象称阀效应）；阀芯不平衡力较小，适用温度广，通用性好。该阀综合性能*，可以代替普通调节阀，它特别适用于要求调节范围宽，泄漏量小，流通能力大，阻力小的场合。如火力发电厂中的除氧器加热蒸汽调节阀、主凝水调节阀等。另外，流路简单还适用于高粘度介质（重油），主要缺点是公称压力较小，不能在高压系统中使用。

控制阀的正确安装与正确选型同样重要。安装质量关系到控制系统的操作性能、控制品质、安全性和成本等，因此应引起重视。

　　控制阀安装在现场，对防火、防爆、防泄漏等提出更高要求，控制阀的噪声污染也日益受到有关部门重视。

　　一、控制阀安装施工的规定：

　　安装施工的一般规定

　　1、控制阀安装应按照设计图纸和设计文件的规定。

　　2、控制阀安装应遵循国家有关标准的规定，例如，建筑安装工程质量检验评定标准、工业自动化仪表施工及验收规范、电气设备安装工程施工及验收规范等。

　　3、控制阀安装所需的设备、辅助设备和主要材料应符合现行国家或部颁标准的有关规定。

　　二、安装施工的注意事项：

　　控制阀安装的注意事项应从易操作性、安全性和标准化等考虑。具体内容如下：

　　（一）、控制阀安装位置和方位：

　　1、按照设计图纸和设计文件的规定，安装位置应具有足够的操作空间，用于安装、操作和维护；其位置应避免安装在有振动、潮湿、易受机械损伤、有强电磁干扰、高温、温度变化剧烈和有腐蚀性气体的场所；安装应牢固、平整；安装方位应使控制阀的执行机构在调节机构上部，图6—8显示了直行程控制阀的各种安装方位。其中，位置有是*的位置、次选的位置。

　　2、控制阀内流体的流向控制阀内流体的流向应与控制阀阀体上标注的箭头*。特殊情况下可不受本规定的限制。

　　3、控制阀连接控制阀的连接有螺纹连接、法兰连接和焊接连接等。螺纹连接用于小口径控制阀，安装螺纹连接的控制阀时，必须同时安装可拆卸的活动连接件。法兰连接有法兰连接和夹持式连接两种，连接法兰的公称直径应与控制阀的接管直径*。法兰也有不同耐压等级，法兰的耐压等级应与控制阀耐压等级*。法兰内径应与管道内径相等。法兰面与管道轴线的垂直度允许偏差为l°。法兰密封面应平齐。法兰与管道的同轴度允许偏差t应

　　满足：t≤0.015D（1/β）（6—27）

　　式中，D是管道内径；β是工作条件下节流件内径与管道内径之比。法兰连接时应受力均匀合适，避免局部受到过大压力。尽量避免采用焊接连接，焊接连接时必须同时安装可拆卸的活动连接件。控制阀连接时，不应使连接管道内部引成新的凸出物。例如，密封垫片、焊接缝等不应在管道内凸出。

　　4、控制阀与上、下游切断阀、旁路阀的连接控制阀上、下游切断阀和旁路阀应与控制阀同时安装。上、下游切断阀与控制阀之间的管段长度应考虑管路阻力和对流体流动状态的影响。直管段长度长，有利于流体经切断阀后的稳定，可使流体流动平稳，减少紊流影响，降低噪声；直管段长度短，流体经切断阀后还未稳定就进入控制阀，使噪声增强，但管段长度短有利于降低管路阻力，提高控制阀两端压降，使流量特性的畸变减小，有利于控制系统的稳定运行。因此，应权衡和综合考虑。通常，上游侧应有10D～20D的直管段，下游侧有3D～7D的直管段。D是管道公称直径，必要时应设置整流装置。

（二）、连接方案的选择。

　　1、控制阀与上、下游切断阀的连接有多种方式，几种常用的连接方案。图中，方案A的结构布置紧凑，占地面积小，容易维护和操作，系统的放空或排液容易。但常常不能够满足足够的直管段长度，造成噪声增强。方案B的结构占地面积较大，控制阀位置可安装在下部或上部，容易适应操作要求，但直管段长度不易保证。方案C的结构适用于角形控制阀，可减少弯头数量，占地面积较小。对底进侧出的流向，可有较长的上游直管段长度。方案D的结构与方案B类似，占地面积较大。方案E的结构适用于角形阀，与方案C比较，上游侧的直管段长度缩短，不利于流体的稳定。方案F的结构是zui常见的连接结构。它占地面积大，管路阻力较小，但操作和维护空间较小。

　　2.泄放阀、放空阀、排污阀的连接，为便于控制阀拆卸，应在拆卸前进行阀前和阀后压力的泄放，泄放阀应安装在控制阀与上、下游切断阀之间。

　　3、放空阀、排污阀用于排放流体中夹带的不凝气体和冷凝液。安装时，被控流体，是气体或蒸汽时，为便于冷凝液排放，排污阀宜安装在控制阀组的zui低处。被控流体是液体时，为便于不凝气体的放空，放空阀宜安装在控制阀组的zui高处。

　　4、。旁路阀。控制阀拆卸维修时，可用旁路阀对生产过程进行操作。当被控流量过大。用控制阀无法正常调节时，作为应急措施，也可用旁路阀作为控制阀的并行连接方案，对过程进行控制。为降低成本，大口径控制阀安装手轮执行机构，可代替旁路阀进行操作。旁路阀的安装应便于操作，它与控制阀上、下游切断阀一起组成控制阀组，因此，安装时应与它们配套，并同时完成施工安装。旁路阀公称直径与管道公称直径相同，耐压等级也与工艺耐压等级*。

　　5、执行机构的安装通常，执行机构与控制阀阀体直接连接，但液动执行机构、长行程执行机构等执行机构与控制阀阀体分开时，安装执行机构时应注意，执行机构的连杆和机械活动部件应灵活，无松动或卡扭等现象。连杆长度应在全行程范围内动作稳定、灵活可靠。当与工艺管道有热位移的控制阀阀体连接时，应保证执行机构与控制阀阀体之间相对位置保持不变。手轮执行机构有侧装和顶装两种，安装时应留有操作空间。手轮操作应灵活，没有卡死或扭转现象。应有手轮转动方向与阀开度关系的标注。限位装置应调整合适，起到保护作用。液动执行机构应低于控制器安装，如果必须高于控制器时，其高差应不超过1.0m，并且应在管路集气处安装排气阀，靠近控制器处安装止逆阀或自动切断阀。

　　6、阀门定位器的安装阀门定位器的阀位检测装置与控制阀阀杆或阀轴直接连接，因此，安装时应保证反馈信号能够正确、及时反映阀位信号和变化。通常，阀门定位器与控制阀配套供应，由制造厂完成两者的连接。当生产过程控制需要添加阀门定位器时，应保证阀门定位器阀位检测装置动作的正确、可靠和灵活。反馈杆支点的机械间隙应尽量小。阀门定位器的信号管线应正确连接，气源管线和输出管线、输入管线应标记铭牌。阀门定位器的阀位显示信号应有利于操作和维护人员观测。

　　7、其他附件的安装其他附件包括阀位传感器、电磁阀、限位开关、继动器、电气转换器等，安装应符合产品说明书有关规定。小流量控制阀宜在上游安装过滤器。紊流严重时，应在上游侧安装整流装置。

　　8、连接管线的安装连接管线的安装应注意下列事项。

　　1）、信号气管和气源管线一般采用聚氯乙烯护套的铜管缆，管径为sL6Xl或g18Xl

　　2）、气源管线应靠近控制阀。

　　3）、信号管线和液压管线应尽量短，用于缩短信号时滞和系统时间常数。

　　4）、管线应有足够伸缩余度，且不应妨碍执行机构动作。

　　5）、管线焊接时不应将焊渣落人管内。连接管线应在安装前进行清洗，去除油污、水和锈蚀等污物。连接管线的配管应整齐、美观。

　　6）、。液压油管线应远离高温设备和管线，与热表面的距离应大于150mm。

　　7）、在安装前，应对与管线连接的排污阀、放空阀进行清洗，去除油污，并进行检查和试验。

　　8）、液压和气压管路系统应进行耐压试验，并符合规定。

　　9）、。连接信号的电线、电缆应穿管敷设，在设备侧用金属软管连接。需防爆的设备应采取相应防爆措施，对全部被保护的系统应采取密封。

　　10）、管线的敷设不应妨碍操作人员的操作及维护人员的维护。

　　11）、连接的管线应标记铭牌。必要时可用支撑架固定连接的管线，防止控制阀拆卸后连接管线无法固定。

　　12）、连接线应避免水和液体的浸泡和腐蚀或有害气体的侵入。

9、附加管件的安装附加管件有缩径管和扩径管。附加管件的安装使管路压损增大，并影响控制阀流量系数。安装附加管件时，应在连接处留有操作空间，便于维修时拆卸连接螺栓。安装管件时应安装支撑架或支座，必要时可加防振垫片或防振弹簧。

　　10、控制阀和其他附件的脱月旨、绝热和伴热需进行脱脂处理的控制阀和其他附件必须按设计规定进行脱脂处理。经脱脂处理后的控制阀、管线等需自然通风或用干燥空气或氮气吹干，经检验合格后封闭保存，在安装时应保持干净无油污。需进行绝热和伴热处理的控制阀和其他附件应进行绝热和伴热处理。伴热用的蒸汽管线或电热带的敷设应符合有关安装施工规定。绝热用的保温层材料和厚度应符合设计规定。安装控制阀和附件的各种支撑架、支座和连接管线需涂漆处理。涂漆前应清除被涂表面的铁锈\焊渣、毛刺和污物。涂漆的颜色和厚度、涂漆操作的条件等应符合有关规定。

　　11、自力式控制阀取源部件的安装自力式压力、差压控制阀取压部件参照压力取源部件的安装规定进行施工。自力式温度控制阀取源部件可参照温包安装规定进行施工。

　　三、控制阀现场调试：

　　控制阀安装后，在生产过程开车前应进行控制阀的现场调试。现场调试分线路调试和系统调试。

　　（一）、线路调试

　　线路调试用于检查连接控制阀的信号线路、气源管线或液压管线是否正确连接。

　　1.控制阀输入信号的连接。通常，与阀门定位器一起检查。控制阀输入信号来自控制器，因此，从控制器输出一个起点信号，检查控制阀是否在起点位置；输出一个终点信号，检查控制阀是否在终点位置。为此，应检查供气气源压力是否正常；过滤减压器工作是否正常；液压系统供给的油压是否正常；供电是否正常；输出信号是否正确等，并在测量范围内至少取5点检查输入信号与阀位之间是否满足所需关系。应检查气开、气关的作用方式是否正确，是否满足工艺生产过程的安全生产要求。

　　2.控制阀输出信号的连接。控制阀输出信号是阀位信号，可以是模拟量信号或数字量信号。应在检查控制阀输入信号的同时，检查阀位信号是否正确。采用HART或智能电气阀门定位器时，应检查阀位状态信息能否正确传输。控制阀全行程运行过程中应侦听控制阀阀芯和阀座是否有机械振动和异常杂音。

　　3.手轮机构调试。检查手轮机构能否正确转动和动作，限位和锁定装置是否好用。

　　4.当出现偏差超过允许偏差*，应进行相应的调试。例如，改变阀位开关的位置，检查接线或管路是否有泄漏等。

　　（二）、系统调试

　　控制阀是控制系统的zui终元件，因此，控制阀运行前需进行系统调试。系统调试应与工艺操作配合进行。

　　1.负反馈调试。控制系统应满足负反馈要求，因此，应将控制器、检测变送和控制阀（包括阀门定位器）和被控对象一起考虑，并设置控制器的正、反作用。负反馈准则是控制系统开环总增益为正。设置好控制器正、反作用方式后，可在控制器测量端模拟输入信号，使其增加或减小，观测控制器输出变化是否符合作用方式的要求，并检查控制阀的动作方向是否正确，是否能够使被控变量向减小方向变化。

　　2.控制阀压降检查。控制阀压降检查在进行清水模拟调试时进行。在控制阀全行程运行过程中，检查控制阀两端压降变化，是否有空化或闪蒸造成的噪声发生，流量变化情况如何，是否符合所设计的流量特性等。

　　3.响应时间检查。一些控制系统对控制阀的响应时间有要求时，应检查控制阀的响应时间。在控制器输出信号改变时开始计时，到控制阀阀位到达zui终稳态位置的63%所需的时间即为响应时间，其时间应满足工艺生产过程的操作要求。

摘要：介绍了气动调节阀选择的几个因素。根据化工生产的工艺条件，选择合适的调节阀结构和类型；根据工艺对象，选择合适的流量特性；根据工艺参数，计算流量系数，选择调节阀的口径；根据工艺要求，选择材料和辅助装置。

关健词：控制回路；气动调节阀；选择

现代化工企业，自动化水平较高，在过程控制中，执行器的控制品质与生产工况的稳定有着密切的，所以对执行器的选择显得格外重要，对于安全防爆要求比较高的化工企业，绝大多数执行器采用的是气动调节阀。

气动调节阀的选择一般要从以下几个方面进行考虑：

（1）根据工艺条件，选择合适的调节阀结构和类型。

（2）根据工艺对象，选择合适的流量特性。

（3）根据工艺参数，计算流量系数，选择阀的口径。

（4）根据工艺要求，选择材料和辅助装置。

下面针对以上 4 点加以论述。

1 调节阀的结构和类型

气动调节阀是由气动执行机构和阀两部分组成的，气动执行机构是接收输入的气源信号，产生相应的推力，使推杆发生位移，推动阀门动作；而阀是指与管路联接的阀体组件部分，它接受执行机构的推杆推力，改变阀杆位移，从而改变阀门开度，zui终控制流体流量的变化。气动调节阀按其行程可分为直行程和角行程两种，按其结构类型分直通单座阀、直通双座阀、高压阀、角形阀、套筒阀、隔膜阀、蝶阀、偏心旋转阀等。

其中直通阀比较常见，单座阀泄漏量较小，但阀前后压差不能太大，而双座阀正好与之相反。高压阀适合于高静压和高压差的介质测量，但在高压差情况下，流体对材料冲刷和气蚀严重，一般要考虑阀芯和阀座的材质，以提高其使用寿命。在高压差、高黏度、含悬浮物和颗粒状物质流体的控制中可选用角形阀。隔膜阀更适用于强酸、强碱等强腐蚀性介质的控制。蝶阀适用于大流量、低压差的气体介质。套筒阀采用平衡型阀芯结构，具有低噪声的特点，是应用较为广泛的阀之一。

气动调节阀有气开与气关两种类型。确定调节阀开关方式的原则是：当信号压力中断时，应保证工艺设备和生产的安全。如果阀门在信号中断后处于打开位置，流体不中断zui安全，则选用气关阀；如果阀门在信号压力中断后处于关闭位置，流体不通过zui安全，则选用气开阀。如加热炉的燃料气或燃料油管路上的调节阀，应选用气开阀，当信号中断后，阀自动关闭，燃料被切断，以免炉温过高而发生事故；锅炉进水管路上的调节阀，应选用气关阀，当信号中断后，阀自动打开，仍然向锅炉内送水，可以避免锅炉烧干。

2 调节阀的流量特性

调节阀的流量特性是指介质流过阀的相对流量 Q 与阀芯相对行程（阀门的相对开度）之间的函数关系：

Q=f（L）

当调节阀两端压差 △P 保持不变时，阀的流量特性称为固有流量特性。固有流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线和快开等 4 种类型，如图 1 所示。

图 1 阀的固有流量特性

在生产中阀的固有流量特性有直线、等百分比和快开 3 种。抛物线特性介于直线和等百比之间，一般用等百特性来代替。快开特性主要用于二位式控制。

在一般情况下，阀两端压差不可能永远保持不变，这时阀的固有流量特性就会发生畸变，阀在实际工作条件下的特性称之为工作流量特性。这时在确定流量特性时要引人一个称为阀阻比的系数 S。

S=△P/Σ△P

Σ△P 为系统总压差，是阀、全部工艺设备和管路系统上的各压差之和。

从以下 3 个方面内容对阀的工作流量特性进行分析：

（1）从控制系统的控制质量方面分析对于一个简单的控制系统，它是由控制对象、变送器、调节器和调节阀几个基本环节组成的，系统的总放大系数 K=K1K2K3K4K5。

K1~K5 分别表示变送器、调节器、执行机构、阀、控制对象的放大系数。在负荷变动的情况下，要使控制系统能保持预定的控制指标，希望总放大系数在控制系统的整个操作范围内保持不变。一般来说，在一个确定的系统里，K1~K3 的系数是固定不变的，只有对象的放大系数 K5 随负荷的变化而变化，为此选择适当的流量特性来补偿对象特性的变化，保证 K4K5 的乘积是个常数就保证了系统的总放大系数 K 是个稳定值。

（2）从工艺配管情况分析调节阀总是与管道、设备连在一起使用的，管道阻力的存在必然会使阀的工作特性与固有特性不同。所以，应根据对象的特性，选择合适的工作特性，再根据配管情况选择相应阀的固有流量特性。考虑工艺配管情况时，可参照表 1 来选择阀的固有特性。

从表 1 上看，当 S=1~0.6 时，所选固有流量特性和工作流量特性*。当 S ＜ 0.3 时，特性曲线畸变严重不宜控制。

（3）从负荷变化情况分析直线特性调节阀在小开度时流量相对变化量大，过于灵敏，容易引起振荡，阀芯阀座易损坏，故在 S 值小、负荷变化幅度大的场合不宜采用。等百分比阀的放大系数随阀门行程增大而增大，流量相对变化量恒定不变。

3 调节阀的口径

调节阀口径的确定是在计算阀流量系数 CV 的基础上进行的。流量系数的定义是指在阀门全开条件下，阀两端压差 △P 为 100kPa，流体密度 ρ=1g/cm3 时，通过阀的流体体积流量为 Q（m3/h），其节流公式为：

C 是一个比例系数，它与流量系数的关系是 m 倍，即 CV=mC。当流量特性为直线型时 m=1.63，当流量特性为等百分比型时 m=1.97。式（1）是当测量介质为液体时的计算方法，当测量介质为气体时应考虑温度和压力对介质体积的影响，其 C 值的计算分 2 种情况：当阀前后压差 △P ＜ 0.5 倍的阀前压力 P1，即 △P ＜ 0.5P1 时：

式（2）中 P2 为阀后压力。

△P ≥ 0.5P1 时：

另外，当介质为过热蒸汽时，计算 C 值要考虑蒸汽的过热度。确定完 CV 值以后，要对调节阀的开度进行验算，要求zui大流量时阀开度 ≯ 90%，zui小流量时开度 ≮ 10%。在正常工况下，阀门开度应在 15%~85% 之间。zui后根据 CV 值确定调节阀口径。

4 调节阀的材料和辅助装置

调节阀的阀体一般选用铸铁材质，其耐压等级、使用温度范围、耐腐蚀等方面应不低于对工艺管道的要求，但在介质为易燃易爆的流体时应作特殊考虑。阀芯、阀座材质的选用应考虑到流体中是否有固体颗粒产生的磨损和气蚀作用对阀内件的冲击。一般对于非腐蚀性流体，常选用不锈钢；对于腐蚀性较强的流体，可选用哈氏合金；对于冲击、振动、磨损严重的流体，可选用堆焊硬质合金或喷涂材质。另外当操作介质温度 ＞ 200℃ 时，要选择带散热片的上阀盖。

调节阀的辅助装置主要有阀门定位器、电磁阀、回讯开关、过滤减压器、保位阀等。阀门定位器是调节阀的一个重要附件，常见的有气动阀门定位器和电气阀门定位器 2 种。它主要用于：

1. 高压差的场合； 

2. 高压、高温或低温介质的场合； 

3. 介质中含有固体悬浮物或黏性流体的场合； 

4. 调节阀口径较大的场合； 

5. 实现分程控制； 

6. 改善调节阀的流量特性。 

电磁阀的作用是快速地切断和接通气源，使阀处于*通、断的位置，多用于安全放空阀。回讯开关是需要在控制室实时监测到阀位的信号才选用的。保位阀的选择是根据工艺状况，当气源切断时，阀位要求保持在一定的位置上，但这种情况不多见。

5 结语

调节阀是自动控制系统中一个重要的环节，若选择计算不准确，使用维护不得当，将直接影响控制系统的控制质量，甚至造成严重的生产事故。为此，对调节阀的正确选用、安装和维修等各项工作都必须高度重视。

随着工业自动化的发展，对气动调节阀的要求越来越高，这些要求包括：新结构、新材料、高性能、与计算机通讯以及*的动态性能等。因此，对新型调节阀的研究和学习是一项艰巨而重要的任务。

调节阀的选型

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摘要：简单介绍了调节阀的工作原理、调节阀结构型式及选择、调节阀的流量特性及选择、调节阀口径的计算及选择、调节阀材质的选择。

关键词：调节阀；流量特性；流量系数

1 前言

调节阀是工业生产过程中一种常用的调节机构，它的作用就是按照调节器发出的控制信号的大小和方向，通过执行机构来改变阀门的开度以实现调节流体流量的功能，从而把生产过程中被调参数控制在工艺所要求的范围内，从而实现生产过程的白动化。调节阀是自动化控制系统中一个十分重要且*的组成部分，正确的选择和使用调节阀，直接关系到整个自动控制系统的控制质量，直接影响生产产品的质量。然而，自动控制系统不能正常投人运行的，有许多是由于调节阀的选型不当造成的，因此，如何正确选择合适的调节阀，必须引起我们每一位自动化控制技术人员的高度重视。调节阀所反应出来的问题大多集中在调节阀的工作特性和结构参数上，如流通能力、公称通径及流量特性等。在这些参数中，流通能力更重要，它的大小直接反映调节阀的容觉，它是设计选型中的主要参数。因此，调节阀的选择主要从以上几个因素进行考虑。本人根据工作中调节阀的选型经验简单介绍一下调节阀的选型原则及注意事项。

2 调节阀的工作原理

在有流体流动的管道中，调节阀是一节流件，假设流体是不可压缩且充满管道，根据伯努利方程式和流体的连续性定律可知：通过阀门的体积流量 Qv 与阀门的有效流通截面积 A 和通过阀门前后的压降 ΔP（ΔP=P1-P2）的平方根成正比，与流体的密度 ρ 和阀门的阻力系数 ζ 的平方根成反比，即：

其中 n——为常数，C——调节阀的流量系数，又叫流通能力。

根据调节阀的流量方程式可得出如下结论：

（l）在流体的密度 ρ 和阀门上的压降 ΔP 一定的情况下，调节阀的流量系数 C 与流量 Qv，C 值的大小反映了阀能通过的流量的大小。

（2）流量系数 C 与流通面积 A 成正比，流通能力随流通截面的增减而增减。

（3）流量系数 C 与阀门的阻力系数 ζ 的平方根成反比，增大阀门的阻力系数 ζ 就是阀门的流通能力减小，如果阀门的口径相同，则不同结构的阀门阀门的阻力系数 ζ 就不相同，流通系数 C 也就不同。

3 调节阀结构形式的选择

调节阀结构形式的选择，应根据实际生产中工艺条件（温度、压力、流量等）、工艺介质的性质（如粘度、腐蚀性、有无毒害等）、调节系统的要求（调节范围、泄漏量、噪音）以及防止调节阀产生汽蚀现象等因素综合加以考虑。平常在我们实际使用中，应用zui多的是普通单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、蝶阀等。一般来讲，在流量小、压差小、要求泄漏量小的场合，选择单座调节阀即可满足生产需要，而且经济实惠；在流量大、压差大、泄漏量要求不严格的场合，应优先考虑双座调节阀；套筒调节阀zui适宜用在介质压差大、振动大的场合；蝶阀适宜用于低压状态的空气或其它气体的压力、流zui调节。

4 调节阀流量特性的选择

控制阀的流量特性是指流体流过阀门的相对流量和阀门的相对开度之间的关系，即：

Q/Q100=f（L/L100）

式中，Q/Q100——阀门在某一开度下的流量与全开时流量的比；L/L100——阀门在某一开度下的行程与全开时行程的比。

调节阀的流量特性一般常用的有如下四种：

（l）等百分比特性

等百分比特性也称为对数特性，是指阀门的开度增加同样的值时，通过的调节阀的流zui按照等百分比增加。调节阀在同样开度变化值下，流量小时流量的变化也小，调节作用缓和平稳；流量大时．流量的变化也大，调节作用灵敏而有效。等百分比特性的阀门在全行程阀门内的控制精度时不变的。

（2）直线特性

直线特性是指调节阀的相对流量和相对开度的比值为常数。调节阀在同样开度变化值下，流量小时流量的变化值相对较大，凋节作用较强，容易产生超调和引起振荡；流量大时，流量的变化值相对较小，调节作用不够灵敏。

（3）抛物线特性

抛物线特性是指调节阀的相对流量与相对开度的二次方根成正比。抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，改善了直线特性在小开度时调节性能差的缺点。

（4）快开特性

快开特性是指调节阀在开度很小时流量就已经较大，随着开度增加，流量很快达到zui大值。

从调节阀的流量特性可以看出，调节阀的流量特性对选用调节阀有非常重要的意义，直接影响到自动控制系统的质量和稳定性，因此必须正确合理选择调节阀的流量特性。在工程应用中，我们选用zui多的是等百分比特性，对于压差变化小、可调范围小、开度变化小的场合，也可以选用直线特性的调节阀，V 型球阀一般选用抛物线特性。

5 调节阀口径的选定

计算选定调节阀口径的方法在工程中常用 C 值法，即流通能力法。首先根据工艺条件和调节要求选定阀门的结构型式和流量特性，并且确定流量系数 C 的计算方法和计算公式，然后把各项数值带人计算公式计算出zui大流量下调节阀流量系数 Cmax 值，然后在标准阀门额定 Cv 值表中选择与 1.2Cmax 相近的 Cv 值，其对应的阀径即为所选择调节阀的阀径，zui后进行噪声和开度验算，在zui大流zui下一般调节阀的开度不超过 85%，zui小流量下开度不小于 20%，若验算结果满意，阀门口径就选定了，若验算结果不满意，则应从新选择额定 Cv 值，再进行验算，直到得到满意的结果。

6 调节阀材质的选择

调节阀材质的选择主要是指两个方面：一是阀体、阀盖材质的选择，二是阀内组件（阀杆、阀芯、阀座）材质的选择。阀体、阀盖相当于压力容器，因此要求其必须能承受介质的温度、压力和腐蚀，而阀内组件主要起节流作用，对它的基本耍求是耐腐蚀、耐冲刷，这是调节阀材质选择的出发点。选择调节阀的材质必须把握两个大的原则：一是要保证安全可靠，也就是根据工艺特性，选择诸如耐高温、耐低温、耐高压、耐汽蚀以及耐腐蚀的材质；二是在满足使用要求的前提下，还要考虑其性能、使用寿命和经济性。

7 结束语

调节阀的选择是否合理关系到整个自动控制系统的好坏，直接影响到被调参数的是否满足工艺要求，决定能否生产出优质合格的工艺产品，因此我们选择调节阀时一定谨慎。1 概述

在自动控制系统中，调节阀是其常用的执行器。控制过程是否平稳取决于调节阀能否准确动作，使过程控制体现为物料能量和流量的精确变化。所以，要根据不同的需要选择不同的调节阀。选择恰当的调节阀是管路设计的主要问题，也是保证调节系统安全和平稳运行的关键。

2 调节阀的组成

调节阀由执行机构和调节机构组成，接受调节器或计算机的控制信号，用来改变被控介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到过程控制的自动化。

2.1 执行机构

执行机构按照驱动形式分为气动、电动和液动3种。气动执行机构具有结构简单，动作可靠，性能稳定，价格低，维护方便，防火防爆等优点，在许多控制系统中获得了广泛地应用。电动执行机构虽然不利于防火防爆，但其驱动电源方便可取，且信号传输速度快，便于远距离传输，体积小，动作可靠，维修方便，价格便宜。液动执行器的推力zui大，调节精度高，动作速度快，运行平稳，但由于设备体积大，工艺复杂，所以目前使用不多。执行机构不论是何种类型，其输出力都是用于克服负荷的有效力（主要是指不平衡力和不平衡力矩、摩擦力、密封力及重力等有关力的作用）。因此，为了使调节阀正常工作，配用的执行机构要能产生足够的输出力来克服各种阻力，保证高度密封和阀门的开启。对执行机构输出力确定后。应根据工艺使用环境要求，选择相应的执行机构。例如，对于现场有防爆要求时，应选用气动执行机构，且接线盒为防爆型。如果没有防爆要求，则气动或电动执行机构都可选用，但从节能方面考虑，应尽量选用电动执行机构。对于要求调节精度高，动作速度快和运行平稳的工况，应选用液动执行机构。综合各类执行器的特点，自动控制系统普遍采用电动执行机构。如结构简单、体积小的 ZAZ 直行程类及 ZAJ 角行程类，3610L（R） 型电子式及SKD型多转电动执行机构等。各类执行机构尽管在结构上不*相同，但基本结构都包括放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件、弹性联轴器和位置反馈等部件（图 1）。电动执行机构一般需要与伺服放大器配套，接受调节器的信号，该信号经过伺服放大器放大后转换为三位继电信号，控制可逆电机正转或反转，带动调节机构，使阀开启或关闭。

2.2 调节机构

调节阀门是调节阀的调节机构，它根据控制信号的要求而改变阀门开度的大小来调节流量，是一个局部阻力可以变化的节流元件。调节阀门主要由上下阀盖、阀体、阀瓣、阀座、填料及压板等部件组成。在自动控制系统中，阀门主要的调节介质为水和蒸汽等。在压力比较低，使用情况单一的情况下，常用的调节阀有直通调节阀、三通调节阀和蝶阀等。

直通阀有直通单座阀和双座阀之分。单座阀结构简单，价格低廉，关闭时泄漏量小，但由于阀座前后存在的压差对阀瓣产生的不平衡力较大，所以适用于低压差的场合，例如供水管或回水管中。双座阀有两个阀瓣阀座，在其关闭状态时，两个阀瓣的受力可部分抵消，阀瓣所受的不平衡力小，但是由于热胀冷缩效应，其同时关闭性较差，造价也较高，只适用于阀前后压差较高但密闭要求不高的场合，例如供水或回水之间的压差旁通阀。

三通阀有三个出入口与管道相连，总进水量较恒定，适用于定水量系统中，并要求有固定的安装方向，不宜反装，不适于温差较大场合。三通调节阀有合流阀与分流阀之分。合流阀是将来自两个入口的流体混合至一个出口。分流阀则是将一个入口的流体分别由两个口送出。

蝶阀结构较简单，由阀体、蝶板轴及轴封等部分组成，其行程为 0°~90°。蝶阀有两位式控制和比例控制 2 种方式。蝶阀的特点是阻力损失小，体积小，质量轻，安装方便，并且开启阀门和关闭阀门的允许压差较大，但其调节性能和关阀密闭性能较差，通常用于压差较大但调节性能要求不高的场所。除用作两通阀外，还可以用两个蝶阀组合，完成三通阀的功能。在自动控制系统中，开/关型电动蝶阀常用于冷水和热水系统中，作为水路的连通和关断控制。