調(diào)節(jié)閥

調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，它是過程系統(tǒng)中用動(dòng)力操作去改變流體流量的裝置。可見調(diào)節(jié)閥是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門部件兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動(dòng)裝置，它按信號(hào)壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從而帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥芯動(dòng)作。閥門部件是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它直接與介質(zhì)接觸通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿的位移，改變調(diào)節(jié)閥的節(jié)流面積，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

調(diào)節(jié)閥工作原理

調(diào)節(jié)閥在工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的控制元件。一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。調(diào)節(jié)閥按其能源的方式不同，主要分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥、自力式調(diào)節(jié)閥四大類，它們的差別在于所配的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是以壓縮空氣為動(dòng)力源，配的是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以電為動(dòng)力源，配的是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；液動(dòng)調(diào)節(jié)閥以液壓為動(dòng)力源，配的是液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。自力式調(diào)節(jié)閥是以被調(diào)介質(zhì)本身的能量來進(jìn)行閥前或閥后調(diào)節(jié)。根據(jù)需要，調(diào)節(jié)閥可以配用多種的附件，使它的使用更方便，功能更完善，這些附件有閥門定位器、手輪機(jī)構(gòu)、電氣轉(zhuǎn)換器等。

調(diào)節(jié)閥分類

調(diào)節(jié)閥的種類繁多。隨著各類成套設(shè)備工藝流程和性能的改進(jìn)，調(diào)節(jié)閥的種類還在不斷增加，且有多種分類方法。

調(diào)節(jié)閥按自力式和驅(qū)動(dòng)式分類

1）自力式調(diào)節(jié)閥

利用被調(diào)介質(zhì)（液體、空氣、蒸汽、天然氣等）自身能量，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)溫度、壓力、流量自動(dòng)調(diào)節(jié)的閥門。如自力式壓力調(diào)節(jié)閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥、自力式差壓調(diào)節(jié)閥、自力式微壓調(diào)節(jié)閥等。

2）驅(qū)動(dòng)式調(diào)節(jié)閥

借助手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)來操縱的調(diào)節(jié)閥。如氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、（電）液動(dòng)調(diào)節(jié)閥、智能調(diào)節(jié)閥、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。

調(diào)節(jié)閥按主要技術(shù)參數(shù)分類

1）按公稱尺寸分類：

①小口徑調(diào)節(jié)閥。公稱尺寸≤DN40 的調(diào)節(jié)閥。

②中口徑調(diào)節(jié)閥。公稱尺寸DN50～DN300的調(diào)節(jié)閥。

③大口徑調(diào)節(jié)閥。公稱尺寸≥DN350 的調(diào)節(jié)閥。

2）按公稱壓力分類：

①真空調(diào)節(jié)閥。工作壓力低于標(biāo)大氣壓的調(diào)節(jié)閥。

②低壓調(diào)節(jié)閥。公稱壓力≤PN16 的調(diào)節(jié)閥。

③中壓調(diào)節(jié)閥。公稱壓力為 PN25～PN63的調(diào)節(jié)閥。

④高壓調(diào)節(jié)閥。公稱壓力為 ≥PN100的調(diào)節(jié)閥。

3）按工作介質(zhì)溫度分類：

①高溫調(diào)節(jié)閥。t＞450℃的調(diào)節(jié)閥。

②中溫調(diào)節(jié)閥。120℃＜t≤450℃的調(diào)節(jié)閥。

③常溫調(diào)節(jié)閥。-29℃≤t≤120℃的調(diào)節(jié)閥。

④低溫調(diào)節(jié)閥。-100℃≤t＜-29℃的調(diào)節(jié)閥。

⑤超低溫調(diào)節(jié)閥。t＜-100℃的調(diào)節(jié)閥。

4）按閥體材料分類：

①非金屬材料調(diào)節(jié)閥。如陶瓷調(diào)節(jié)閥、玻璃鋼調(diào)節(jié)閥等。

②金屬材料調(diào)節(jié)閥。如銅合金調(diào)節(jié)閥、鋁合金調(diào)節(jié)閥、鉛合金調(diào)節(jié)閥、鈦合金調(diào)節(jié)閥、蒙乃爾合金調(diào)節(jié)閥、哈氏合金調(diào)節(jié)閥、鑄鐵調(diào)節(jié)閥、碳素鑄鋼調(diào)節(jié)閥、低合金鋼調(diào)節(jié)閥、高合金鋼調(diào)節(jié)閥、不銹鋼調(diào)節(jié)閥等。

③金屬閥體襯里調(diào)節(jié)閥。如襯鉛調(diào)節(jié)閥、襯聚四氟乙烯調(diào)節(jié)閥、襯搪瓷調(diào)節(jié)閥、襯膠調(diào)節(jié)閥等。

5）按與管道的連接方式分類：

①法蘭連接調(diào)節(jié)閥。閥體上帶有法蘭，與管道采用法蘭連接的調(diào)節(jié)閥。

②螺紋連接調(diào)節(jié)閥。閥體上帶有內(nèi)螺紋或外螺紋，與管道采用螺紋連接的調(diào)節(jié)閥。

③焊接連接調(diào)節(jié)閥。閥體上帶有焊口，與管道采用焊接連接的調(diào)節(jié)閥。

④夾箍連接調(diào)節(jié)閥。閥體上帶有夾口，與管道采用夾箍連接的調(diào)節(jié)閥。

⑤卡套連接調(diào)節(jié)閥。用卡套與管道連接的調(diào)節(jié)閥。

6）按操縱方式分類：

①手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。借助手輪、手柄、杠桿或鏈輪等，由人力來操縱的調(diào)節(jié)閥。當(dāng)需要傳遞較大力矩時(shí)，可采用蝸桿、錐齒輪、直齒輪等減速裝置。

②電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。用電動(dòng)機(jī)或其他電氣裝置操縱的調(diào)節(jié)閥。

③氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。借助空氣的壓力來操縱的調(diào)節(jié)閥。

調(diào)節(jié)閥按用途和作用分類

1）流量自動(dòng)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閥。升壓設(shè)備壓送到管道的液體的流量，可借助流量變送器測量。變送器的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)傳送給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器發(fā)生的控制信號(hào)通過閥門定位器作用在調(diào)節(jié)閥上。當(dāng)有擾動(dòng)作用時(shí)，如果管路中的流量下降，那么調(diào)節(jié)器使調(diào)節(jié)閥開大，直到回復(fù)為原來的流量。

2）液面自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。罐中的液面高度的信號(hào)，由變送器傳送給調(diào)節(jié)器，輸出值與給定值在調(diào)節(jié)器中比較，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)作用于調(diào)節(jié)閥。當(dāng)液面增高時(shí)，流量減少;相反，當(dāng)液面下降時(shí)，流量增加。

3）壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閥。使系統(tǒng)或罐中的壓力保持恒定的調(diào)節(jié)閥。

4）溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閥。使工藝過程保持一定溫度的調(diào)節(jié)閥。

調(diào)節(jié)閥按結(jié)構(gòu)型式分類

1）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥

①按氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式分類：

a）薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。又分直裝式（正作用和反作用）及側(cè)裝式（正作用和反作用）。b）活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。又分比例式（正作用和反作用）和二位式。c）長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。d）滾動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

②按調(diào)節(jié)形式分類∶a）調(diào)節(jié)型; b）切斷型; c）調(diào)節(jié)切斷型。

③按移動(dòng)型式分類∶a）直行程; b）角行程。

④按閥芯形狀分類∶a）平板形閥芯;b）柱塞形閥芯; c）窗口形閥芯;d）套筒形閥芯;e）多級形閥芯;f）偏旋形閥芯;g）蝶形閥芯;h）球形閥芯。

⑤按流量特性分類∶ a）直線; b）等百分比;c）拋物線;d）快開。

⑥按上閥蓋形式分類;a）普通型;b）散（吸）熱型;c）長頸型;d）波紋管密封型。

2）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

①按電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式分類∶a）角行程;b）直行程;c）多回轉(zhuǎn)式。

②按附件形式分類∶a）伺服放大器; b）限位開關(guān)。

③按流量特性分類∶a）直線; b）等百分比; c）拋物線;d）快開。

④按上蓋形式分類∶a）普通型;b）散（吸）熱型;c）長頸型;d）波紋管密封型。

3）手動(dòng)調(diào)節(jié)閥

按閥芯形狀分類∶圓錐形;柱塞形;窗口形;套筒形;多級形;偏旋形;蝶形;球形或半球形。

4）（電）液動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

5）智能調(diào)節(jié)閥。

調(diào)節(jié)閥類型選擇

調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式選擇

1）從使用功能上選擇調(diào)節(jié)閥：

①調(diào)節(jié)功能∶要求調(diào)節(jié)閥動(dòng)作平穩(wěn);開度比較小時(shí)調(diào)節(jié)性能好;選好所需的流量特性;滿足可調(diào)比; 阻力小、流量比大（閥的額定流量參數(shù)與公稱尺寸之比）;調(diào)節(jié)速度快。

②泄漏量與切斷壓差。這兩者是不可分割、互相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)因素。泄漏量應(yīng)滿足工藝要求，且有密封面可靠性的保護(hù)措施;切斷壓差（調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)的壓差）必須提出，讓所選調(diào)節(jié)閥有足夠的輸出力來克服，否則會(huì)導(dǎo)致選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)過大或過小。

③防堵。調(diào)節(jié)閥所通過的介質(zhì)即使是干凈的，也存在堵塞問題。這是由于管路內(nèi)的氧化皮等臟物被介質(zhì)帶入調(diào)節(jié)閥內(nèi)，造成堵塞，所以應(yīng)考慮調(diào)節(jié)閥的防堵性能。通常角行程的調(diào)節(jié)閥，比直行程的調(diào)節(jié)閥防堵性能好得多，故易堵塞的場合建議選用角行程調(diào)節(jié)閥。

④耐蝕。包括耐沖蝕、汽蝕、腐蝕，主要涉及調(diào)節(jié)閥材料的選擇和使用時(shí)間，同時(shí)涉及經(jīng)濟(jì)性問題。應(yīng)該選擇調(diào)節(jié)閥具有好的抗腐蝕性，且價(jià)格又合理。

⑤耐壓與耐溫。這涉及調(diào)節(jié)閥的公稱壓力、工作溫度的選擇。主要是恰當(dāng)?shù)剡x擇調(diào)節(jié)閥的主體材料和內(nèi)件材料。

2）綜合經(jīng)濟(jì)效果確定調(diào)節(jié)閥類型。在滿足上述使用功能的要求中，適用的調(diào)節(jié)閥有幾類。此時(shí)便應(yīng)綜合經(jīng)濟(jì)效果確定某一調(diào)節(jié)閥類型。為此，至少應(yīng)考慮以下四個(gè)問題∶可靠性、使用時(shí)間、維修方便，有備品備件、產(chǎn)品性能價(jià)格比適宜。

3）調(diào)節(jié)閥類型的選擇順序。根據(jù)調(diào)節(jié)閥的功能優(yōu)劣和上述原則，調(diào)節(jié)閥的選擇順序如下∶全功能輕型調(diào)節(jié)閥→V形開口球閥→蝶閥→套筒調(diào)節(jié)閥→單座調(diào)節(jié)閥→雙座調(diào)節(jié)閥→偏心旋轉(zhuǎn)閥→O 形球閥→角式調(diào)節(jié)閥→三通閥→隔膜閥。

調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇

輸出力的考慮：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)不論是哪種類型，它的輸出力都是用于克服負(fù)荷的有效力。負(fù)荷主要是指不平衡力和不平衡力矩，加上摩擦力、密封力、重力等有關(guān)的力作用。

為了使調(diào)節(jié)閥能正常工作，配用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要能產(chǎn)生足夠的輸出力，來克服各種阻力，以保證嚴(yán)密的密封性能或靈敏的開啟。

對雙作用的氣動(dòng)、電液、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般都沒有復(fù)位彈簧。作用力的大小與它的運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。因此，選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵在于弄清最大的輸出力或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。

對于單作用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，輸出力與閥門的開度有關(guān)，調(diào)節(jié)閥上出現(xiàn)的力，也將影響運(yùn)動(dòng)特性。因此，要求在整個(gè)調(diào)節(jié)閥的開度范圍建立力平衡。