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調(diào)節(jié)閥
概述
調(diào)節(jié)閥又名控制閥，在工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和角行程；按其所配執(zhí)行機構(gòu)使用的動力，可以分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥三種；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、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。英文名：control valve，位號通常FV開頭。調(diào)節(jié)閥常用分類：氣動調(diào)節(jié)閥，電動調(diào)節(jié)閥，液動調(diào)節(jié)閥，自力式調(diào)節(jié)閥。
工作原理
調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力和液位。根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號，自動控制閥門的開度，從而達到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥分電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥等。
調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行機構(gòu)或氣動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。調(diào)節(jié)閥通常分為直通單座式調(diào)節(jié)閥和直通雙座式調(diào)節(jié)閥兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩(wěn)定的特點，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。
應(yīng)用
在現(xiàn)代化工廠的自動控制中，調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產(chǎn)取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要*某些最終控制元件去完成。最終控制元件可以認為是自動控制的“體力”。在調(diào)節(jié)器的低能量級和執(zhí)行流動流體控制所需的高能級功能之間，最終控制元件完成了必要的功率放大作用。
調(diào)節(jié)閥是最終控制元件的最廣泛使用的型式。其他的最終控制元件包括計量泵、調(diào)節(jié)擋板和百葉窗式擋板（一種蝶閥的變型）、可變斜度的風(fēng)扇葉片、電流調(diào)節(jié)裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。
盡管調(diào)節(jié)閥得到廣泛的使用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥經(jīng)受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當(dāng)它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及最少的維修量。
在氣動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器輸出的氣動信號可以直接驅(qū)動彈簧一薄膜式執(zhí)行機構(gòu)或者活塞式執(zhí)行機構(gòu)，使閥門動作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應(yīng)當(dāng)在室外的設(shè)備中加以干燥，以防止凍結(jié)，并應(yīng)凈化和過濾。
當(dāng)一個氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)器配套使用時，可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉(zhuǎn)換器。壓縮空氣的供氣系統(tǒng)可以和用于全氣動的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣來考慮。
在調(diào)節(jié)理論的術(shù)語中，調(diào)節(jié)閥既有靜態(tài)特性，又有動態(tài)特性，因而它影響整個控制回路成敗。靜態(tài)特性或增益項是閥的流量特性，它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質(zhì)。第5章中將詳細地介紹這些內(nèi)容。
動態(tài)特性是由執(zhí)行機構(gòu)或閥門定位器一執(zhí)行機構(gòu)組合決定的。對于較慢的生產(chǎn)過程，如溫度控制或液位控制，閥的動態(tài)特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統(tǒng)，如液體的流量控制，調(diào)節(jié)閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統(tǒng)的專家才需要關(guān)心調(diào)節(jié)閥的動態(tài)持性，關(guān)于應(yīng)用閥門定位器的正規(guī)考慮如第9章中所討論的，將滿足大多數(shù)調(diào)節(jié)閥裝置的需要。
自動調(diào)節(jié)閥的歷史可追溯到自力式調(diào)壓閥，它包括一個帶有重物桿的球形閥，重物用來平衡閥芯力，從而得到某種程度的調(diào)節(jié)，另一種早期的自力式調(diào)壓閿?shù)男问绞菈毫ζ胶馐秸{(diào)壓閥。工藝過程的壓力用管線接到彈簧薄膜調(diào)壓閥的薄膜氣室上。無論是減壓閥、閥后壓力式調(diào)壓閥或是差壓調(diào)壓閥都筆夠從這種基型閥門的變更而制造出來。
氣動變送器和調(diào)節(jié)器的出現(xiàn)，就必然地導(dǎo)致氣動詞節(jié)閥的應(yīng)用。它們本質(zhì)上是減壓閥或閥后壓力式調(diào)壓閥，改用儀表壓縮空氣來代替工藝過程的流體。許多生產(chǎn)減壓閥的公司已經(jīng)發(fā)展成為調(diào)節(jié)閥制造廠。調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用從數(shù)量上和復(fù)雜性方面繼續(xù)不斷地得到發(fā)展，許多閥門的閥體和附件的改進可以用來解決各種各樣的問題。本手冊的意圖是使工程們熟悉調(diào)節(jié)閥的結(jié)紙醉金迷和因素，幫助儀表工程師在應(yīng)用中選用最好的閥體、執(zhí)行機構(gòu)和附件。
調(diào)節(jié)閥按行程特點可分為：直行程和角行程。直行程包括：單座閥、雙座閥、套筒閥、角形閥、三通閥、隔膜閥；角行程包括：蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥按驅(qū)動方式可分為：氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥；按調(diào)節(jié)形式可分為：調(diào)節(jié)型、切斷型、調(diào)節(jié)切斷型；按流量特性可分為：線性、等百分比、拋物線、快開。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。
分類
1、氣動調(diào)節(jié)閥
① 按氣動執(zhí)行機構(gòu)的形式分類
（a） 薄膜執(zhí)行機構(gòu)。又分直裝式（正作用和反作用）及側(cè)裝式（正作用和作用）
（b） 活塞執(zhí)行機構(gòu)，又分比例式（正作用和反作用和二位式。
（c） 長行程執(zhí)行機構(gòu)
（d） 滾動薄膜執(zhí)行機構(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、電動調(diào)節(jié)閥
① 按電動職稱機構(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、手動調(diào)節(jié)閥。按閥芯性狀分類：圓錐形；柱塞形；套筒形；多級形；偏旋形；蝶形；球形或半球形。
4、（電）液動調(diào)節(jié)閥。
5、智能調(diào)機閥。
選型指南
調(diào)節(jié)閥的閥體種類很多，常用的閥體種類有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉(zhuǎn)、蝶形、套筒式、球形等。在具體選擇時，可做如下考慮:
(1) 閥芯形狀結(jié)構(gòu)
主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
(2) 耐磨損性
當(dāng)流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥的內(nèi)部材料要堅硬。
(3) 耐腐蝕性
由于介質(zhì)具有腐蝕性，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單閥門。
(4) 介質(zhì)的溫度、壓力
當(dāng)介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時，應(yīng)選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。
(5) 防止閃蒸和空化
閃蒸和空化只產(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實際生產(chǎn)過程中，閃蒸和空化會形成振動和噪聲，縮短閥門的使用壽命，因此在選擇閥門時應(yīng)防止閥門產(chǎn)生閃蒸和空化。
調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)的選擇
為了使調(diào)節(jié)閥正常工作，配用的執(zhí)行機構(gòu)要能產(chǎn)生足夠的輸出力來保證高度密封和閥門的開啟。
對于雙作用的氣動、液動、電動執(zhí)行機構(gòu)，一般都沒有復(fù)位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關(guān)，因此，選擇執(zhí)行機構(gòu)的關(guān)鍵在于弄清最大的輸出力和電機的轉(zhuǎn)動力矩。對于單作用的氣動執(zhí)行機構(gòu)，輸出力與閥門的開度有關(guān)，調(diào)節(jié)閥上的出現(xiàn)的力也將影響運動特性，因此要求在整個調(diào)節(jié)閥的開度范圍建立力平衡。
執(zhí)行機構(gòu)類型的確定
對執(zhí)行機構(gòu)輸出力確定后，根據(jù)工藝使用環(huán)境要求，選擇相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)。對于現(xiàn)場有防爆要求時，應(yīng)選用氣動執(zhí)行機構(gòu)。從節(jié)能方面考慮，應(yīng)盡量選用電動執(zhí)行機構(gòu)。若調(diào)節(jié)精度高，可選擇液動執(zhí)行機構(gòu)。如發(fā)電廠透明機的速度調(diào)節(jié)、煉油廠的催化裝置反應(yīng)器的溫度調(diào)節(jié)控制等。
調(diào)節(jié)閥的作用方式選擇
調(diào)節(jié)閥的作用方式只是在選用氣動執(zhí)行機構(gòu)時才有，其作用方式通過執(zhí)行機構(gòu)正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正(氣關(guān)型)、正反(氣開型)、反正(氣開型)、反反(氣關(guān)型)，通過這四種組合形成的調(diào)節(jié)閥作用方式有氣開和氣關(guān)兩種。對于調(diào)節(jié)閥作用方式的選擇，主要從三方面考慮:
a)工藝生產(chǎn)安全;
b)介質(zhì)的特性;
c)保證產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟損失最小。
維護保養(yǎng)
調(diào)節(jié)閥日常維護工作內(nèi)容分為巡回檢查和定期維護兩部分，巡回檢查工作內(nèi)容如下。
?? 1.向當(dāng)班工藝操作人員了解調(diào)節(jié)閥的運行情況。
?? 2.查看調(diào)節(jié)閥和有關(guān)附件的供給能源(氣源、液壓油或電源)
?? 3.檢查液壓油系統(tǒng)運行情況。
?? 4.檢查調(diào)節(jié)閥的各靜、動密封點有無泄漏。
?? 5.檢查調(diào)節(jié)閥連接管線和接頭有無松動或腐蝕。
?? 6.檢查調(diào)節(jié)閥有無異常聲音和較大振動，檢查供給情況。
?? 7.檢查調(diào)節(jié)閥的動作是否靈活，在控制信號變化時是否及時變化
?? 8.偵聽閥芯、閥座有無異常振動或雜音。
?? 9.發(fā)現(xiàn)問題及時聯(lián)系處理。
?? 10.做好巡回檢查的記錄，并歸檔。
?? 定期維護工作內(nèi)容如下：
?? 1.定期對調(diào)節(jié)閥外部進行清潔工作。
?? 2.定期對調(diào)節(jié)閥填料函和其他密封部件進行調(diào)整，必要時應(yīng)更換密封部件，保持靜、動密封點的密封性。
?? 3.定期對需潤滑的部件添加潤滑油。
?? 4.定期對氣源或液壓過濾系統(tǒng)進行排污和清潔工作。
?? 5.定期檢查各連接點的連接情況，腐蝕情況，必要時應(yīng)更換連接件。
注意事項
1、 本閥應(yīng)存放在干燥的室內(nèi)，通路兩端必須堵塞，不準堆置存放。
2、 長期存放的調(diào)節(jié)閥應(yīng)定期檢查，清除污垢，在各運動部分及加工面上應(yīng)涂以防銹油，防止生銹。
3、 本閥應(yīng)安裝在水平管道上，必修垂直安裝。閥桿向上。
4、 必修按圖示箭頭所指士介質(zhì)進行安裝。
故障排除
調(diào)節(jié)閥振動的解決方法
1）增加剛度法
對振蕩和輕微振動，可增大剛度來消除或減弱，如選用大剛度的彈簧，改用活塞執(zhí)行機構(gòu)等辦法都是可行的。
2）增加阻尼法
增加阻尼即增加對振動的摩擦，如套筒閥的閥塞可采用“O”形圈密封，采用具有較大摩擦力的石墨填料等，這對消除或減弱輕微的振動還是有一定作用的。
3）增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙法
軸塞形閥一般導(dǎo)向尺寸都較小，所有閥配合間隙一般都較大，有0.4～lmm，這對產(chǎn)生機械振動是有幫助.因此，在發(fā)生輕微的機械振動時，可通過增大導(dǎo)向尺寸，減小配合間隙來削弱振動。
4）改變節(jié)流件形狀，消除共振法
因調(diào)節(jié)閥的所謂振源發(fā)生在高速流動、壓力急劇變化的節(jié)流口，改變節(jié)流件的形狀即可改變振源頻率，在共振不強烈時比較容易解決。具體辦法是將在振動開度范圍內(nèi)閥芯曲面車削0.5～1.0mm。如某廠家屬區(qū)附近安裝了一臺自力式壓力調(diào)節(jié)閥，因共振產(chǎn)生嘯叫影響職工休息，我們將閥芯曲面車掉0.5mm后，共振嘯叫聲消失。
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