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1、调节阀基础知识,浙江中控流体技术有限公司营销管理部,调节阀的定义,阀门是安装在各种管道设备及流量输送系统中具有截止，导流，调节，分流等功能的控制装置。属于通用机械产品。是过程控制工业里最常用的终端控制元件。,调节阀的主要作用,调节阀主要用于石化，化工，电力，冶金等需要自动化控制的行业，主要用途是对生产过程中设备中的液位、温度、流量、压力等参数进行自动化控制。以调节阀门的开和关，来使被控参数稳定在控制范围内。调节阀的主要功能有截止功能，调节功能，分流功能等。,调节阀的应用领域,调节阀广泛运用于石油，化工，冶金，造纸，电力，建筑等领域，在国民经济发展中处于重要位置。石油，化工：石油天然气的井口装置
2、，天然气的长输管线，支输管线等；石油化工的乙烯工程，大化肥合成氨工程，炼油装置中的分子塞脱蜡，催化，焦化装置等。电力：火电，水电中锅炉汽包水位的调节，过热蒸汽温度调节，蒸汽旁路调节，给水泵的循环量调节，低压缸喷水调节系统，锅炉供油压力调节等。,调节阀的应用领域,建筑：供热系统，暖通装置，天然气的支管输送，环保水处理装置等等。造纸：制浆过程中的蒸煮，漂白过程控制，碱回收过程控制，造纸过程控制等等。,调节阀的分类,角行程调节阀,直行程调节阀,单座,双座,特殊,偏心旋转阀,碟阀,球阀,普通单座阀,单座套筒阀,双座套筒阀,3通阀,角阀,隔膜阀,陶瓷,自力式阀,控制阀,调节阀的种类繁多，按照各种方式，有
3、多种分类方法。按自立式和驱动方式可分为自立式调节阀和驱动式调节阀，其中驱动式调节阀主要有气动调节阀，电动调节阀，液动调节阀，智能调节阀等。按主要技术参数分类：1，按公称尺寸可分小口径调节阀(DN350),按主要技术参数分类：2，按公称压力 真空调节阀：工作压力低于标准大气压 低压调节阀：PN小于等于1.6MPa 中压调节阀：PN2.5-6.4MPa 高压调节阀：PN10-80MPa 超高压调节阀：PN80MPa,按主要技术参数分类：3，按介质工作温度：高温调节阀：t450；中温调节阀：120t450常温调节阀：29t120低温调节阀：-100t29超低温调节阀：t-100,按主要技术参数分类：
4、4，按阀体材料分非金属材料调节阀：陶瓷，玻璃钢，塑料等金属材料调节阀：铜合金，铝合金，铸铁，碳素钢，高合金钢，低合金钢，不锈钢等金属阀体衬里调节阀：衬铅调节阀，衬聚四氟乙烯调节阀等,按主要技术参数分类：5、按与管道的连接方式分类法兰连接调节阀：阀体上带有法兰螺纹连接调节阀：阀体上带有内螺纹或外螺纹焊接连接调节阀：阀体上带有焊口卡套连接调节阀：用卡套与管道连接,按用途和作用分：1、流量自动调节的调节阀2、液面自动调节的调节阀3、压力自动调节的调节阀4、温度自动调节的调节阀,按结构形式分类：1、按执行机构形式可分为薄膜执行机构、活塞执行机构、长行程执行机构以及滚动薄膜调节阀。2、按调节形式可分为调
5、节型，切断型和调节切断型。3、按移动形式可分为直行程和角行程。4、按阀芯形状：平板型，柱塞型、窗口型、套筒型、偏转阀芯等5、按上阀盖形式：普通型、散热型、长颈型、波纹管密封型,调节阀的结构和元件,调节阀的构成：调节阀由执行机构和阀门部件2部分组成。执行机构是调节阀的驱动装置，按信号压力的大小产生相应推力，使推杆产生位移从而带动调节阀的阀芯动作。执行机构可分解为两部分：力或力矩转换部件和位移转换部件。阀门部件是调节阀的调节部件它与介质直接接触，通过执行机构推杆的位移，改变调节阀的节流面积，达到调节目的。,调节阀组成结构,调节阀的构成图解,调节阀的结构和元件（执行器）,执行机构：1、气动执行机构：
6、气动薄膜执行机构：应用广泛，具有结构简单，动作可靠，维修方便，价格低廉等优点。气动薄膜执行机构的动作原理是：输入信号压力在薄膜上产生推力，使推杆部件位移并压缩弹簧，直至弹簧的反作用力与信号在薄膜上产生的推力平衡为止。,气动薄膜执行机构的特点,气动薄膜执行机构具有结构简单，动作可靠，维修方便，价格低廉等优点。同时，它的缺点主要有：1、膜片承受的压力低，推杆输出力小；2、为了提高输出力，通常做法是增大尺寸，从而使得执行机构的尺寸和重量变大；3、工厂的气源压力一般为500-700Kpa,气动薄膜执行机构只用到250kPa，气压没有充分利用。,气动活塞执行机构,气动活塞执行机构 气动活塞执行机构能够充
7、分利用工厂的气源压力，同时在大推力方面相对气动薄膜执行机构的重量，尺寸等方面都有所减少。一般可分为直行程活塞执行机构以及双层活塞执行机构等。,长行程执行机构,长行程执行机构 具有行程长，转动力矩大的特点。适用于输出力矩和输出一个角行程的阀门，如球阀，蝶阀等。,调节阀的结构和元件（执行器）,2、电动执行机构：电动执行机构的产品一般分为直行程，角行程和多回转式三种。由电动机带动减速装置，在电信号作用下产生直线运动或部分回转运动。,各种执行器的比较,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件的组成：阀门主要由阀体，阀座，阀芯，阀内件，阀盖组件，填料，阀杆等零件组成,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件：单
8、座调节阀单座阀的泄漏量小，容易保证密闭，但不平衡力较大，尤其在高压差，大口径时。所以它适用于低压差，小口径的场合。双座调节阀阀塞有两个密封面，不平衡力较小，允许压差较大。流通能力达。在关闭时，双座阀的两个密封面很难保证同时密闭，因而泄漏量大，尤其是在高温场合，因阀芯，阀体材料的热膨胀不同，更易泄漏。,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件：套筒式调节阀它是一个阀体内插入了一个圆筒形套筒，并以套筒为导向装配了一个能在轴向滑动的阀塞，套筒上开有具有一定流量特性的窗孔。通过阀塞与套筒窗孔所形成的流通面积的变化，就能实现调节流量的目的。阀芯上可开有平衡孔,减小不平衡力。,套筒式调节阀的结构特点,套筒阀可
9、调比大,振动小,不平衡力小,互换性好,可适用于大部分单双座阀的应用场合,不适用于有颗粒及较脏污介质,是使用最为广泛的一种阀体类型。在高压差的场合下套筒阀的寿命高。有一定的抗汽蚀能力噪音低,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件：三通调节阀 有三个接口与管道相连。按作用形式可分为合流和分流两种，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二通阀并使调节系统简化。,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件：蝶阀蝶阀具有结构简单、体积小、重量轻、流路畅通，有自清洗作用，流阻小，流通能力大，流量特性近似等百分比等优点。但其泄漏量较大，一般适用于低压差
10、、大流量，含颗粒介质的调节,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件：球阀球阀的特点有：损失最小，流路简单。适用于有固体杂质的场合。按阀芯分，球阀又可分为“O”形和“V”形，其中O形球阀具有快开流量特性，多用作切断阀；V形球阀流量特性接近等百分比，调节范围宽，密封性好，一般采用软座密封，使用温度受限制（180），在温度不高，需调节范围大，阻力较小的系统上可考虑选用。,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件：偏心旋转阀由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，阀芯不平衡力较小，适用温度广，通用性好等优点。特
11、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。另外，该阀因为流道简单还适用于高粘度介质。,调节阀的结构和元件(阀门）,阀门部件：高压差调节阀用于高压差场合的调节阀称为高压差调节阀。因为这种调节阀在高压差下使用，流过阀门的介质，如是液体则易发生汽蚀，引起阀门节流元件早期破坏；如是气体，则可能产生强烈的噪音。故这类阀门大多采用了反汽蚀、低噪音设计。,调节阀的结构和元件(阀芯）,阀芯结构：一般阀芯可分为直行程和角行程两大类直行程阀芯：平板型阀芯：底面为平板型，具有快开特性，可做两位调节用。柱塞型阀芯：可分为上下双导向和上导向。窗口型阀芯：用于三通调节阀。阀门特性有直线，等百分比和抛物线
12、三种。,调节阀的结构和元件(阀芯）,直行程阀芯多级阀芯：用于高压查阀，可防止气蚀，防止噪音。套筒阀阀芯：用于套筒型调节阀。改变套筒窗口形状即可改变阀的流量特性。,调节阀的结构和元件(阀芯）,角行程阀芯通过阀芯的旋转运动改变它与阀座的流通面积。常见于角行程阀如偏芯旋转阀，球阀，蝶阀等。,调节阀的基本技术指标,一、阀门公称压力(PN)：是指使用水温为摄氏度，使用寿命为年，以a为单位的允许压力。国内阀门公称压力标准主要以Mpa为阀门压力单位二、公称通径DN：用字母DN作为标志符号，符号后面注明单位为毫米的尺寸。例如DN50，即公称通径为50mm的管子。,调节阀的基本技术指标,三、流量系数Kv-流量系
13、数，表示的是阀门的流通能力。其定义为：温度540的水，在105Pa压降下，每小时流过调节阀的立方米数。Cv值定义：阀门处于全开位置，阀门两端压差为P为1磅/英寸，介质为60清水时每分钟流经调节阀的流量数，以加仑/分计。国内一般用Kv值表示流量系数。Cv=1.17Kv。,调节阀的基本技术指标,四、阀门开度阀门开度是指阀门在调节的时候，阀芯（或阀板）改变流道节流面积时阀芯（或阀板）运动的位置，一般用百分比表示，关闭状态为0%，全开为100%。调节阀开度计算公式可直接用固有流量特性表达式导出，相对流量系数定义为某给定开度的流量系数占额定流量系数之比。,调节阀的基本技术指标,五、泄漏等级当阀门在规定的
14、压差和温度下处于全闭位置时，流经阀门的流体量称为泄漏量。国标标准对泄漏规定了六个等级,其中最低级别为级,不作具体要求;最高级别是级,即为气泡级.当泄漏量大于0.5KV值时,可免于测试。还有美国的标准也有6个等级。即厂家说的六级符合标准，最高级。,调节阀的基本技术指标,六、阀门的连接方式：主要有法兰连接，螺纹连接，卡套连接，夹箍连接，焊接连接，内自紧连接等。,法兰连接的连接形式,1、光滑式：用于压力不高的阀门。方便2、凹凸式：工作压力较高，可使用中硬垫圈3、榫槽式：可用塑性变形较大的垫圈，在腐蚀性介质中使用较广泛，密封效果较好。,法兰连接的连接形式,4、梯形槽式：用椭圆形金属环作垫圈。5、透镜式
15、：垫圈是透镜形状，用金属制作。6、O形圈式：这是一种较新的法兰连接形式，它是随着各种橡胶O形圈的出现，而发展起来的，它在密封效果上比一般平垫圈可靠。,螺纹连接的特点,螺纹连接常用于小阀门。又分两种情况：1、直接密封：内外螺纹直接起密封作用。2、间接密封：螺纹旋紧的力量，传递给两平面间的垫圈，让垫圈起密封作用。,调节阀的基本技术指标,七、可调范围调节阀所能控制的最大流量和最小流量之比称为可调比R。R越大，调节流量的范围越宽,性能指标就越好.通常阀的R30。八、上阀盖形式：阀盖形式主要是根据现场工况、温度、有无腐蚀等要素来确定。主要有标准型、长颈型、散热型，波纹管密封型。波纹管密封型一般用于有毒、
16、易挥发或贵重流体介质场合。,调节阀的基本技术指标,九、作用方式执行机构有正作用和反作用方式。而阀又有正装和反装。一般的作用方式有正作用气开，气关式；反作用气开，气关式。,调节阀的基本技术指标,十、基本误差 将规定的输入信号平稳的按增大或减小方向输入执行机构气室（或定位器），测量各点所对应的行程值，计算出实际“信号行程”关系同理论关系之间的各点误差，其最大值即为基本误差。,调节阀的基本技术指标,十一、回差方法同基本误差，在同一输入信号上所测得的正反行程的最大差值即为回差,调节阀的基本技术指标,十二、阀门流量特性调节阀流量特性分为线性，等百分比，快开，抛物线型。直线流量特性：相对流量与相对开度成直
17、线关系，即单位行程引起的流量变化是常数。Cv=KL（K：常数，L：开度）,调节阀的流量特性,等百分比流量特性单位行程变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即放大系数是变化的，但是相对流量的变化是常数。=K*Cv,调节阀流量特性,快开流量特性：相对行程变化引起相对流量的变化与该点相对流量成反比，其作用与等百分比相反。抛物线流量特性：相对行程的变化引起相对流量的变化与该点相对流量的平方根成正比。介于直线与等百分比之间弥补了直线特性小开度调节性能差的缺点,调节阀的基本技术指标,十三、弹簧范围弹簧范围指在执行机构里，从开始动作到该执行机构行程完成所受压缩大致需要仪表空气压力（压缩空气）的范围。弹
18、簧范围的选择主要从调节阀的稳定性、输出力两方面考虑,调节阀的选型,选择调节阀的一般步骤：1、根据工艺条件，选择合适的结构和类型；2、根据工艺对象特性，选择合适的流量特性；3、根据工艺参数，确定调节阀的流量参数，几何参数；4、根据工作环境，流体介质条件选择阀体及阀内件材质。5、根据阀杆受不平衡力的大小，选择合适的执行机构。6、根据工艺过程的要求，选择合适的辅助装置。,执行机构的选择,选择执行机构考虑以下两因素：（1）一般标准组合的气动调节阀所规定的允许压差是否满足工艺操作时调节阀上压降的要求。在大压差的情况下，一般要计算阀芯所受的不平衡力和执行机构的输出力，使其满足 F1.1（FtFo）式中 F
19、执行机构的输出力；Ft阀芯所受的不平衡力；Fo阀座紧压力，一般按阀全关时20kgf/cm(或200N)估算，即Fo20dgkgf(或200dgN)（2）执行机构的响应速度是否满足工艺操作的要求。一般应优先选用薄膜执行机构，当薄膜执行机构不能满足上述两项要求时，应选用活塞执行机构。,定位器的选择,以下情况，要配定位器：1、介质压力高，压差大的时候；2、调节阀口径大的时候（DN100）；3、高温或低温调节阀；4、需要提高调节阀的动作速度。5、用标准信号控制非标准弹簧的执行机构时。6、用于分程控制时7、需要使阀门实现反向动作时8、需要改变调节阀的流量特性时。,调节阀部件材料选择因素,制造阀门零件的材
20、料选择因素：1、满足使用性能要求。包括工艺介质的腐蚀性及温度、压力、汽蚀、冲刷等几个方面2、考虑零件的受力及在阀门结构中所起作用。3、有较好的工艺性。工艺性包括铸造、锻造、切削、热处理、焊接等性能。4，工艺性和经济性要服从使用性能的要求。,阀体、阀盖和阀板材料,阀体材质的选择通常是以流动介质的压力、温度、腐蚀性和冲刷性为依据。阀体在耐压等级、使用温度范围和耐腐蚀性等方面，应不低于对工艺管道的要求。常用的材料有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、耐酸高硅球墨铸铁、碳素钢、铜合金、高温铜、温钢、不锈耐酸钢等,阀体、阀盖和阀板材料,阀体常用材料,阀内件材质的选择,阀内件是指阀芯和阀座等部件。阀芯、阀座耐腐
21、蚀材料常用的有普通不锈钢（1Cr18Ni9Ti），耐腐蚀程度要求较高的可采用钼二钛（Cr18Ni12Mo2Ti），在大部分腐蚀介质中均能采用全钛控制阀。同时，对腐蚀性流体，也应根据流体的种类、浓度、温度、压力的不同，选用合适的耐腐蚀材料。,填料选择（聚四氟乙烯）,阀体节的填料装在上阀盖填料室内，作用是防止因阀杆移动而阀内介质向外泄漏。最常用的填料是聚四氟乙烯填料，它具有摩擦系数小，密封性能好和耐腐蚀性能好的优点。但耐温差，寿命较短，不能用于熔融状碱金属、高温的氟化氯和含有氟元素等介质。,填料选择（柔性石墨）,柔性石墨填料是一种新型填料，它具有密封性、自润滑性好，耐腐蚀、耐高低温（-200600
22、）和温度变化影响较小等特点。但它对阀杆摩擦力大，通常要使用阀门定位器才能很好工作。它不能用于高浓度、高温的强氧化剂，如浓硝酸、浓硫酸等介质。,填料选择（比较）,各种填料形式及性能比较,填料选择（比较）,调节阀的密封机理,阀门的密封副大多为金属，橡胶，塑料等非金属的情况，大多是用于低压。通常的密封是靠密封副的接触面压紧来阻止介质通过。,世界各大调节阀品牌,FISHER是全球第一大控制阀品牌，占全球市场的25%左右，主要应用行业有石化、电力、冶金、轻工等。1992年被艾默生公司收购。FISHER自1984年就开始了其在中国的阀门业务，并在1992年在天津建厂，凭借其最先进的技术，已成为中国控制阀最主要的供应商。,
