調(diào)節(jié)閥培訓(xùn).doc

目 錄一、調(diào)節(jié)閥綜述11 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展歷程12 調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)中的作用與重要性13 調(diào)節(jié)閥的使用功能24 十大類調(diào)節(jié)閥的功能優(yōu)劣比較35 調(diào)節(jié)閥標(biāo)準(zhǔn)與性能36 調(diào)節(jié)閥泄漏標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分47 調(diào)節(jié)閥在使用中存在的主要問題68 九十年代調(diào)節(jié)閥的新發(fā)展79 調(diào)節(jié)閥三代產(chǎn)品的初步劃分710 電動調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用前景7二、調(diào)節(jié)閥計算91 流量系數(shù)KV的來歷92 流量系數(shù)定義103 原流量系數(shù)Kv計算公式114 KV值計算新公式125 調(diào)節(jié)閥口徑計算176 國際電工委員會推薦的新公式簡介20三、不平衡力計算及校核241 不平衡力和不平衡力距計算242 輸出力定義及計算253 不平衡力的校核274 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的剛度與調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性校核27四、調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)291 調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成292 氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)293 氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)314 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)355 閥蓋與填料366 調(diào)節(jié)閥主要閥型及結(jié)構(gòu)特點377 特殊閥44六、調(diào)節(jié)閥選型指南521 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇522 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇533 材料的選擇544 作用方式的選擇575 彈簧范圍的選擇586 流量特性的選擇597 流向的選擇648 填料的選擇669 附件的選擇6710 型號決定6811 訂貨須知7012 調(diào)節(jié)閥選型的詳細(xì)審定內(nèi)容（115問）7013 調(diào)節(jié)閥選型的簡化（提示）72七、調(diào)節(jié)閥的安裝與維護(hù)741 調(diào)節(jié)閥的主要性能及測試742 調(diào)節(jié)閥的安裝753 調(diào)節(jié)閥的維護(hù)804 調(diào)節(jié)閥常見故障處理60法82一、調(diào)節(jié)閥綜述1 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展歷程 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展自20世紀(jì)初始至今已有七、八十年的歷史，先后產(chǎn)生了十個大類的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品、自力式閥和定位器等，其發(fā)展歷程如下：20年代：原始的穩(wěn)定壓力用的調(diào)節(jié)閥問世。30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產(chǎn)品問世。40年代：出現(xiàn)定位器，調(diào)節(jié)閥新品種進(jìn)一步產(chǎn)生，出現(xiàn)隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩臺單座閥投入系統(tǒng)。60年代：在國內(nèi)對上述產(chǎn)品進(jìn)行了系列化的改進(jìn)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化后，國內(nèi)才才有了自己完整系列的產(chǎn)品?，F(xiàn)在我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產(chǎn)品仍然是六十年代水平的產(chǎn)品。這時，國外開始推出了第八種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥套筒閥。70年代：又一種新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品偏心旋轉(zhuǎn)閥問世（第九大類結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛應(yīng)用。70年代末，國內(nèi)聯(lián)合設(shè)計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產(chǎn)品系列。80年代：80年代初由于改革開放，中國成功引進(jìn)了石化裝置和調(diào)節(jié)閥技術(shù)，使套筒閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥得到了推廣使用，尤其是套筒閥，大有取代單、雙座閥之勢，其使用越來越廣。80年代末，調(diào)節(jié)閥又一重大進(jìn)展是日本的Cv3000和精小型調(diào)節(jié)閥，它們在結(jié)構(gòu)方面，將單彈簧的氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)改為多彈簧式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，閥的結(jié)構(gòu)只是改進(jìn)，不是改變。它的突出特點是使調(diào)節(jié)閥的重量和高度下降30，流量系數(shù)提高30。90年代：90年代的重點是在可靠性、特殊疑難產(chǎn)品的攻關(guān)、改進(jìn)、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破唯一具備全功能的產(chǎn)品，故此，可由一種產(chǎn)品代替眾多功能上不齊全的產(chǎn)品，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破比主導(dǎo)產(chǎn)品單座閥、雙座閥、套筒閥輕7080，比精小型閥還輕4050；可靠性的突破解決了傳統(tǒng)閥一系列不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產(chǎn)品的問世，使中國的調(diào)節(jié)閥技術(shù)和應(yīng)用水平達(dá)到了九十年代末先進(jìn)水平；它是對調(diào)節(jié)閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀(jì)調(diào)節(jié)閥的主流。2 調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)中的作用與重要性調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是必不可少的，它是組成工業(yè)自動化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，被稱之為生產(chǎn)過程自動化的“手腳” 。如圖l-1所示圖1-1 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成氣動調(diào)節(jié)閥(又稱氣動執(zhí)行器)是以壓縮空氣為動力能源的一種自動執(zhí)行器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、價格低廉、維修方便、防火防爆等特點，不僅能與氣動調(diào)節(jié)儀表、氣動單元組合儀表配用，而且通過電氣轉(zhuǎn)換器 圖1-1 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成或電氣閥門定位器還能與電動調(diào)節(jié)儀表、電動單元組合儀表配套。它廣泛地應(yīng)用于化工、石油、冶金、電站、輕紡等工業(yè)部門中。正由于調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，往往受不到重視，這是值得注意的。調(diào)節(jié)閥是直接安裝在工藝管道上，使用條件惡劣，如高溫高壓、深度冷凍、極毒、易燃、易爆、易滲透、易結(jié)晶、強(qiáng)腐蝕和高粘度等，它的好壞直接影響到系統(tǒng)的質(zhì)量。如果選型不當(dāng)或維護(hù)不善，就會發(fā)生問題。例如，有的調(diào)節(jié)回路怎樣也穩(wěn)定不好，一直振蕩，若在選擇上作了改進(jìn)，將線性特性閥芯改為對數(shù)特性閥芯或改變流向之后，調(diào)節(jié)品質(zhì)大有改善。又如，有些調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)持續(xù)振蕩，原因不在于調(diào)節(jié)器的比例度的過大或過小，而是由于閥門填料函的干摩擦太大，動作很不靈活。再如，調(diào)節(jié)閥的泄漏將造成廠區(qū)污染，甚至造成事故等。因此，應(yīng)重視調(diào)節(jié)閥的作用，加強(qiáng)維護(hù)和保養(yǎng)。3 調(diào)節(jié)閥的使用功能要正確使用調(diào)節(jié)閥，尤其是選擇調(diào)節(jié)閥，必須首先弄清楚調(diào)節(jié)閥的使用功能，做到有的放矢，方能選好所需的調(diào)節(jié)閥。3.1 調(diào)節(jié)功能顧名思義，調(diào)節(jié)閥的首要功能就是調(diào)節(jié)，其主要表現(xiàn)在五個方面：1) 流量特性流量特性是反映調(diào)節(jié)閥的開度與流量的變化關(guān)系，以適應(yīng)不同的系統(tǒng)特性要求，如對流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應(yīng)速度快需對數(shù)特性；對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應(yīng)速度慢，需直線流量特性。流量特性反映了調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)。2) 可調(diào)范圍R可調(diào)范圍反映調(diào)節(jié)閥可控制的流量范圍，用RQmax：Qmin之比表示。R越大，調(diào)節(jié)流量的范圍越寬，性能指標(biāo)就越好。通常閥的R30，好的閥，如V型球閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥，R可達(dá)100200。3) 小開度工作性能有些閥受到結(jié)構(gòu)的限制，小開度工作性能差，產(chǎn)生啟跳、振蕩，R變得很小(即Qmin很大)，如雙座閥、襯膠蝶閥。好的閥小開度應(yīng)有微調(diào)功能，即可滿足很小流量的調(diào)節(jié)，且工作又要求十分平衡，這類閥如V型球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥。4) 流量系數(shù)Kv流量系數(shù)表示通過流量的能力，同口徑Kv值越大越好，尤其是球閥、蝶閥、全功能超輕型閥，它們的Kv值是單座閥、雙座閥、套筒閥的23倍。5) 調(diào)節(jié)速度滿足系統(tǒng)對閥動作的速度要求。3.2 切斷功能切斷由閥的泄漏量指標(biāo)來表示，切斷通常指泄漏量小于0.001，它反映閥的內(nèi)在的質(zhì)量。在閥的使用中，對國產(chǎn)閥泄漏量大的呼聲反映很大。3.3 克服壓差功能它通常用閥關(guān)閉時的允許壓差來表示，允許壓差越大，此功能也就越好。如果考慮不周到，閥芯就會被壓差頂開，造成閥關(guān)不到位，泄漏量超標(biāo)。因此，保證閥切斷就必須克服閥關(guān)閉時的工作壓差。通常單密封閥的允許壓差小，如單座閥、角形閥、隔膜閥、三通閥；雙密封的閥和轉(zhuǎn)動類的閥的允許壓差大，如雙座閥、套筒閥、球閥、全功能超輕型閥。從泄漏量與克服壓差兩者上看：單密封閥泄漏小但允許壓差小；雙密封閥泄漏大，允許壓差大；只有旋轉(zhuǎn)類閥，泄漏量又小，允許壓差又大，這就是旋轉(zhuǎn)類閥使用越來越多的原因。3.4 防堵功能對不干凈介質(zhì)的調(diào)節(jié)或者即使是干凈介質(zhì)，管道中的焊渣等雜物都可能造成閥堵塞或被卡住，因此要求閥應(yīng)有較好的防堵功能，使之正常調(diào)節(jié)。防堵性最好的是流路最簡單的旋轉(zhuǎn)類閥，如球閥、蝶閥、偏心閥、全功能超輕型閥；流路復(fù)雜的閥、上下襯套導(dǎo)向的閥易造成堵卡，如單座閥、雙座閥、套筒閥等。旋轉(zhuǎn)類閥不只是防堵功能好，而且泄漏又小，允許壓差又大，因此它的使用將會越來越廣泛。3.5 耐蝕功能抵抗介質(zhì)的腐蝕和沖蝕，以提高閥的使用壽命。閥的腐蝕是由介質(zhì)的化學(xué)性能引起的材質(zhì)腐蝕問題，通常選用耐腐蝕的材料來解決；沖蝕是由高速流動的介質(zhì)、含顆粒的介質(zhì)和產(chǎn)生閃蒸被空化的介質(zhì)所致。解決的途徑是選用耐磨的材料，結(jié)構(gòu)上采用反汽蝕、反沖蝕的措施，對高壓閥、大壓差工作的調(diào)節(jié)閥、含顆粒介質(zhì)使用的調(diào)節(jié)閥需重點考慮此問題。3.6 耐壓功能它反映閥的強(qiáng)度和安全指標(biāo)，即介質(zhì)不能通過密封處和閥體缺陷處向外滲漏。出廠時通常用1.5倍公稱壓力作試驗來檢驗。對高壓介質(zhì)最好是采用鍛件結(jié)構(gòu)；鑄鐵閥的耐壓強(qiáng)度是最低的，通常應(yīng)選鑄鋼閥。3.7 耐溫功能滿足不同溫度條件下閥的強(qiáng)度和性能，溫度的較大變化會使閥體材質(zhì)的強(qiáng)度降低，因此閥必須滿足介質(zhì)的溫度變化范圍的要求，使閥在工作溫度下有較好的強(qiáng)度和安全保證。3.8 外觀反映閥的外觀質(zhì)量且要求儀表化、輕型化、小型化。以往，人們對它不重視，現(xiàn)在正在改變。至目前，調(diào)節(jié)閥比較理想的外觀是電子式全功能超輕型調(diào)節(jié)閥(見圖4-27)。3.9 重量在滿足以上功能的情況下，其重量應(yīng)越輕越好，以方便使用，如起吊、安裝、維護(hù)等。4 十大類調(diào)節(jié)閥的功能優(yōu)劣比較調(diào)節(jié)閥有十個大類，其九大功能具備的優(yōu)劣情況如何呢？為了減少幅面，特匯總在下表中。(表1-1) 九大類產(chǎn)品/功能調(diào)節(jié)切斷克服壓差防堵耐蝕耐壓耐溫重量外觀最佳功能數(shù)量直行程單座閥04雙座閥04套筒閥04角形閥004三通閥03隔膜閥02角行程 蝶閥07球閥7偏心旋轉(zhuǎn)閥7全功能超輕型調(diào)節(jié)閥 9符號說明：“”表示最佳；“0”表示基本可以；“”表示差。從上述比較表中我們可以看出：（1）主導(dǎo)產(chǎn)品單座閥、雙座閥、套筒閥的最佳功能僅有4個，故在使用中常出問題。（2）蝶閥是較好的產(chǎn)品，最佳功能有7個，切斷蝶閥會有更多的應(yīng)用。故此，我們開發(fā)了球面硬密封切斷蝶閥，三偏心蝶閥等高性能蝶閥，彌補(bǔ)了普通蝶閥泄漏大的不足。（3）全功能超輕型調(diào)節(jié)閥是唯一在九大功能上都為最佳功能的產(chǎn)品，故冠名為全功能。由此特點，它使原來上百個品種、上千個系列、上萬個規(guī)格的調(diào)節(jié)閥得到大大簡化，使設(shè)計院選型更加簡化；使工廠管理、維護(hù)、維修、備品備件等更加簡化。5 調(diào)節(jié)閥標(biāo)準(zhǔn)與性能5.1 調(diào)節(jié)閥新國標(biāo)氣動調(diào)節(jié)閥國標(biāo)GB4213-84 氣動調(diào)節(jié)閥通用技術(shù)條件于1984年3月21日發(fā)布，于1985年1月1日實施。本標(biāo)準(zhǔn)又于1992年進(jìn)行了修改，修改后的標(biāo)準(zhǔn)代號為GB/T4213-92，于1993年10月實施。該標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合我國具體情況而制定。原執(zhí)行的部標(biāo)自新國標(biāo)實施之日起作廢。新舊標(biāo)準(zhǔn)比較，主要有以下不同：(1) 新國標(biāo)增加了“壽命”指標(biāo)，共計14個性能指標(biāo)：1基本誤差；2回差；3死區(qū)；4始終點偏差；5額定行程偏差；6泄漏量；7填料函及其它連接處的密封性：8氣室的密封性；9耐壓強(qiáng)度；10額定流量系數(shù)；11固有流量特性；12抗振動性；13動作壽命；14外觀。(2) 新國標(biāo)對基本誤差、回差、死區(qū)、始終點偏差、額定行程偏差分為A、B、H、這8個等級，以便根據(jù)不同閥滿足不同功能的要求選擇性能成本比最佳的指標(biāo)等級。舊標(biāo)準(zhǔn)針對每種閥而確定一個唯一對應(yīng)的指標(biāo)，缺乏靈活性。(3) 新國標(biāo)對泄漏量規(guī)定為A、BF，這6個等級，最高F級以每分鐘氣泡數(shù)計。舊標(biāo)準(zhǔn)只有一個等級，高壓閥規(guī)定泄漏量為0是不符合實際的。(4) 流量特性誤差檢驗方法，新國標(biāo)增加了按斜率法檢驗的方法。(5) 新國標(biāo)將舊標(biāo)準(zhǔn)流通能力改稱流量系數(shù)。其數(shù)值舊標(biāo)準(zhǔn)做了統(tǒng)一規(guī)定，新國標(biāo)由制造廠自行確定，更方便新產(chǎn)品設(shè)計定型。(6) 對基本誤差、回差的測試點由舊標(biāo)準(zhǔn)分為10個測試點改為5個測試點。(7) 新國標(biāo)對調(diào)節(jié)閥氣源和環(huán)境溫度的要求。氣源應(yīng)為清潔、干燥的空氣，不含有明顯的腐蝕性氣體、溶劑或其他液體。帶定位器的調(diào)節(jié)閥，其氣源所含固體微粒數(shù)量應(yīng)少于0.1g/m，且微粒直徑應(yīng)大于3m，含油量應(yīng)小于1ppm。調(diào)節(jié)閥環(huán)境溫度為-25+55或40+70。調(diào)節(jié)閥工作時應(yīng)滿足上述要求。定位器氣源不干凈是造成定位器工作不正常的主要原因，占故障率的2/3以上，應(yīng)特別注意這一點。6 調(diào)節(jié)閥泄漏標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分6.1 國標(biāo)對泄漏量的規(guī)定GB/T4213-92的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)對泄漏規(guī)定了六個等級，其具體規(guī)定見表1-2。其中最低級別為級，不作具體要求；最高級別是級，即為氣泡級。當(dāng)泄漏量大于0.5KV值時，可免于測試。 表12 泄漏等級試驗介質(zhì)試驗程序最大閥座泄漏量由用戶與制造廠商定L或G1510閥額定容量，1/hL或G110閥額定容量，1/hL1或210閥額定容量，1/hG1S1L1或2510閥額定容量，1/hG1S2G1210PD，1/hL21.810PD，1/hG1310P（表1-3規(guī)定的泄漏量）注：P以KPa為單位。D為閥座直徑，以mm為單位。對于可壓縮流體體積流量，絕對壓力為101.325KPa和絕對溫度為273K的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的測定值。試驗程序“1”表示P0.35MPa、介質(zhì)為水；試驗程序“2”表示P等于工作壓差、介質(zhì)為水或氣體。(表1-3) 閥座直徑mm 泄漏量mL/min每分鐘氣泡數(shù)250.151400.302500.453650.604800.9061001.70111504.00272006.754525011.1-30016.0-35021.6-40028.4-注：每分鐘氣泡數(shù)是用外徑6mm、壁厚1mm的管子垂直浸入水下510mm深度的條件下測得的，管端表面應(yīng)光滑， 無倒角和毛刺。如果閥座直徑與表列值之一相差2mm以上，則泄漏系數(shù)可假設(shè)泄漏量與閥座直徑的平方成正比的情況下通過 類推法取得。 表12中的額定容量按下面表1-4的公式計算： (表1-4) 介質(zhì)/條件液體氣體表中： Q1液體流量，m/h；Qg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體流量，m/h；Kv額定流量系數(shù)；Pm (P1+P2)/2 ，KPa；P1閥前絕對壓力，KPa；P2閥后絕對壓力，KPa；P閥前后壓差，KPa；t試驗介質(zhì)溫度，取20；G氣體比重，空氣1；/0相對密度（規(guī)定溫度范圍內(nèi)的水/0 1）。6.2 美國的泄漏標(biāo)準(zhǔn)美國ANSI B16.104-1976調(diào)節(jié)閥的泄漏量標(biāo)準(zhǔn)見表1-5。(表1-5) 級別最小泄漏量試驗介質(zhì)壓力和溫度級0.5額定Cv空氣或水工作壓差P或50磅/英寸（3.5巴）壓差，取其中較小的一個值，溫度1052級0.1額定Cv空氣或水工作壓差P或50磅/英寸（3.5巴）壓差，取其中較小的一個值，溫度1052級0.01額定Cv空氣或水工作壓差P或50磅/英寸（3.5巴）壓差，取其中較小的一個值，溫度1052級510 m/秒/巴（壓差）/mm(閥座直徑）（公制）水工作壓差P或，溫度1052級閥座直徑汽泡/分ml/分空氣或氮氣工作壓差P或50磅/英寸（3.5巴）壓差，取其中較小的一個值，溫度1052(in)(mm)12510.151.53820.3025130.452.56440.6037660.904102271.706152274.0082.3456.756.3 泄漏標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分和定量概念我們認(rèn)為，上述標(biāo)準(zhǔn)劃分還不夠細(xì)膩，特別是級密封級密封，其泄漏率由10突然跳躍到10，猛增1000倍。為此，筆者認(rèn)為應(yīng)將泄漏標(biāo)準(zhǔn)與切斷的關(guān)系進(jìn)一步細(xì)分。切斷的等級與泄漏率見表1-6。同時，為了有一個量的概念，現(xiàn)列舉Kv100（雙座閥DN100、單座閥DN80100、套筒閥DN100、V型球閥DN50、全功能超輕型閥DN50時的Kv值100）時，試驗P0.35 MPa、介質(zhì)為水，每分鐘在不同等級時的泄漏量（g/min）也列舉在表1-6中。(表1-6) 切 斷 等 級一般切斷較嚴(yán)密切斷嚴(yán)密切斷完全切斷1010101010微氣泡級舉例Kv100、P0.35 MPa、介質(zhì)為水，每分鐘的泄漏量克分310313.10.310.031標(biāo)準(zhǔn)中的級，數(shù)氣泡轉(zhuǎn)化為：滴水分4650465464.60.46/注：lg15滴水7 調(diào)節(jié)閥在使用中存在的主要問題 調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動化儀表中使用問題最多的產(chǎn)品，也是更新?lián)Q代最慢的產(chǎn)品，幾十年一貫制，到現(xiàn)在，還是以五六十年代水平的產(chǎn)品單座閥、雙座閥、套筒閥為主導(dǎo)產(chǎn)品(占70左右)，可見，產(chǎn)品陳舊落后；另F方面，使用的問題也很突出。為了尋找調(diào)節(jié)閥的突破方向，在“九五”計劃的初期，筆者首先對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了專門的問卷調(diào)查，得到的結(jié)論是：(1) 反映調(diào)節(jié)閥不象儀表、太笨重的占33.3；(2) 反映品種、規(guī)格繁多，選型復(fù)雜、工廠管理復(fù)雜、維護(hù)工作量大的占67.1；(3) 反映泄漏大的占42.5；(4) 反映經(jīng)常堵卡、動作遲鈍的占25.8；(5) 反映壽命短的占13.7；(6) 反映推力不夠、閥關(guān)不嚴(yán)的占9.6；(7) 反映流量系數(shù)小、調(diào)節(jié)范圍小的占5.2；(8) 反映閥外漏的占4.3；(9) 反映振動、振蕩、嘯叫的占1.7。在對上述存在問題作進(jìn)一步的歸納分析后，得出最突出的問題有四個：(1) 笨重：回頭看一下調(diào)節(jié)閥的重量，一臺DN200的閥重700800公斤，一臺DN300的閥重9001000公斤，對它們的運輸、安裝、維護(hù)都必須要用吊車才能夠進(jìn)行，用戶對此反映極為強(qiáng)烈；(2) 品種規(guī)格繁多：單座閥、雙座閥、套筒閥等產(chǎn)品加上壓力、溫度、特性等變型參數(shù)總計達(dá)10000多個規(guī)格，造成調(diào)節(jié)閥選型、工廠管理復(fù)雜化；(3) 泄漏大：一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷所致；二是沒有考慮密封的可靠性；三是執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力不夠；(4) 調(diào)節(jié)閥堵卡：閥的流路復(fù)雜，不干凈介質(zhì)必定造成堵卡。歸納起來，從閥的結(jié)構(gòu)上找原因，主要是片面地追求出廠性能，忽視了閥的可靠性；從使用上找原因，閥的選型不全面(也怪閥的品種規(guī)格太多，給選型帶來了難度)。對調(diào)節(jié)閥使用中的問題分析、處理見第七篇。8 九十年代調(diào)節(jié)閥的新發(fā)展六十年代調(diào)節(jié)閥的發(fā)展，在國外主要是推出了套筒閥，在國內(nèi)主要是聯(lián)合設(shè)計了單座閥、雙座閥、角形閥等老產(chǎn)品；七十年代產(chǎn)生了偏心旋轉(zhuǎn)閥；八十年代主要是精小型調(diào)節(jié)閥；九十年代主要是解決特殊疑難閥的使用問題，以往在使用上的老大難相繼被解決，如高壓閥的汽蝕問題、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的腐蝕問題、不干凈介質(zhì)的堵塞問題、超小流量的調(diào)節(jié)問題、0.2秒緊急動作等，但較長一段時間里，均沒有新的調(diào)節(jié)閥品種問世。直到1998年，華林公司推出了新一代產(chǎn)品全功能超輕型調(diào)節(jié)閥，它主要針對調(diào)節(jié)閥使用存在的問題調(diào)節(jié)閥功能不齊全、可靠性差、調(diào)節(jié)閥笨重，并對此進(jìn)行立項逐一攻關(guān)的結(jié)果。它綜合了旋轉(zhuǎn)類調(diào)節(jié)閥的優(yōu)點而產(chǎn)生的又一新品種，具有功能齊全(故稱全功能)、重量輕(比單、雙座閥、套筒閥等老產(chǎn)品輕7080，比80年代的精小型閥還輕4050，故稱超輕型)、高可靠性的特點，對整個調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生了重大突破，它使中國的調(diào)節(jié)閥水平大大地提高，并縮短了與國外的差距。作為新的一代產(chǎn)品，它必將取代老一代產(chǎn)品，成為下一世紀(jì)調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用主流。9 調(diào)節(jié)閥三代產(chǎn)品的初步劃分從本世紀(jì)初到現(xiàn)在的七八十年的時間里，調(diào)節(jié)閥還處于第一代產(chǎn)品的水平上。其特征是：以六、七十年代水平的單座閥、雙座閥、套筒閥為主導(dǎo)產(chǎn)品；這代產(chǎn)品功能不齊全，不得不依靠擴(kuò)充產(chǎn)品品種、變型來適應(yīng)各種不同的場合，造成了品種規(guī)格繁多，對調(diào)節(jié)閥使用、計算、選型、調(diào)校、維護(hù)、備件等要求特別高；可靠性差，使用的問題多；十分笨重。第二代產(chǎn)品將從可靠性、功能、重量上得到突破。其特征是：全功能超輕型閥代替眾多可靠性差、功能不齊全、又十分笨重的產(chǎn)品，即以它代替第一代的主導(dǎo)產(chǎn)品單座閥、雙座閥、套筒閥，成為第二代主導(dǎo)產(chǎn)品；電子式電動全功能超輕型閥逐步取代傳統(tǒng)的因原執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性差，不得不采用的“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”的組合方式，從第二代產(chǎn)品的氣動閥使用為主變成以電子式電動閥為主，這代產(chǎn)品預(yù)計要10年時間(20002010年)。第三代產(chǎn)品就是智能化。在應(yīng)用上的特點是：與計算機(jī)接口；可靠性更加提高，故障率進(jìn)一步下降；調(diào)節(jié)閥的品種以及對調(diào)節(jié)閥的使用要求進(jìn)一步的簡化。10 電動調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用前景隨著電子產(chǎn)品不斷進(jìn)步，尤其是可靠性的進(jìn)一步提高，使得九十年代國外電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，其突出的表現(xiàn)是：可靠性極高，可以在5-10年內(nèi)免維修；重量大幅度下降，比老式的DKZ、DKJ的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輕7080；外觀也得到了極大的改善；性能提高、調(diào)整簡化、使用更加方便、簡單。值得一提的是，國內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與之差距太大，仍處于六七十年代的水平。正由于電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性得到了根本上的解決，配上高可靠性的全功能超輕型調(diào)節(jié)閥，使得調(diào)節(jié)閥成為了真正意義上的第二代產(chǎn)品，到下世紀(jì)初，這種高可靠性電子式全功能超輕型調(diào)節(jié)閥必將逐步取代傳統(tǒng)的“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”的組合方式。除上述高可靠、全功能、超輕型的特點外，還將帶來如下好處：(1) 用電源既方便又節(jié)約，省去了建立氣源站的一系列費用；(2) 用“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”的復(fù)雜方式，它不只是增加了費用，反而帶來了可靠性的下降(環(huán)節(jié)越多，可靠性差的因素增加)；(3) 從經(jīng)濟(jì)性上看，除省去氣源站的費用外，還省去電氣閥門定位器的費用：現(xiàn)在一臺好的進(jìn)口的電氣閥門定位器，通常在50006000元以上，更好的在800010000的價位上，而這個價位基本上可購回上述高可靠的電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)；(4) 環(huán)節(jié)減少了，相應(yīng)減少了維修工作量。二、調(diào)節(jié)閥計算1 流量系數(shù)KV的來歷調(diào)節(jié)閥同孔板一樣，是一個局部阻力元件。前者，由于節(jié)流面積可以由閥芯的移動來改變，因此是一個可變的節(jié)流元件；后者只不過孔徑不能改變而已?？墒牵覀儼颜{(diào)節(jié)閥模擬成孔板節(jié)流形式，見圖21。對不可壓流體，代入伯努利方程為：（1） 解出 命 圖2-1 調(diào)節(jié)閥節(jié)流模擬再根據(jù)連續(xù)方程Q AV，與上面公式連解可得： （2）這就是調(diào)節(jié)閥的流量方程，推導(dǎo)中代號及單位為：V1 、V2 節(jié)流前后速度；V 平均流速；P1 、P2 節(jié)流前后壓力，100KPa；A 節(jié)流面積，cm；Q 流量，cmS； 阻力系數(shù)；r 重度，Kgfcm；g 加速度，g = 981cm/s ；如果將上述Q、P1、P2 、r采用工程單位，即：Q m/ h；P1 、P2 100KPa； rgf/cm。于是公式（2）變?yōu)椋?（3）再令流量Q的系數(shù) 為Kv，即：Kv 或（4）這就是流量系數(shù)Kv的來歷。從流量系數(shù)Kv的來歷及含義中，我們可以推論出：（1）Kv值有兩個表達(dá)式：Kv = 和 （2）用Kv公式可求閥的阻力系數(shù) = （5.04A/Kv）（5.04A/Kv）；（3） ，可見閥阻力越大Kv值越??；（4） ；所以，口徑越大Kv越大。2 流量系數(shù)定義在前面不可壓流體的流量方程（3）中，令流量Q的系數(shù) 為Kv，故Kv 稱流量系數(shù)；另一方面，從公式（4）中知道：KvQ ，即Kv 的大小反映調(diào)節(jié)閥流量Q的大小。流量系數(shù)Kv國內(nèi)習(xí)慣稱為流通能力，現(xiàn)新國際已改稱為流量系數(shù)。2.1 流量系數(shù)定義對不可壓流體，Kv是Q、P的函數(shù)。不同P、r時Kv值不同。為反映不同調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)，不同口徑流量系數(shù)的大小，需要跟調(diào)節(jié)閥統(tǒng)一一個試驗條件，在相同試驗條件下，Kv的大小就反映了該調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)的大小。于是調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Kv的定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開，閥兩端壓差P為100KPa，流體重度r為lgf/cm (即常溫水)時，每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)（因為此時 ），以m/h 或 th計。例如：有一臺Kv 50的調(diào)節(jié)閥，則表示當(dāng)閥兩端壓差為100KPa時，每小時的水量是50m h。2.2 Kv與Cv值的換算國外，流量系數(shù)常以Cv表示，其定義的條件與國內(nèi)不同。Cv的定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開，閥兩端壓差P為1磅英寸2，介質(zhì)為60F清水時每分鐘流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)，以加侖分計。由于Kv與Cv定義不同，試驗所測得的數(shù)值不同，它們之間的換算關(guān)系:Cv 1.167Kv （5） 2.3 推論從定義中我們可以明確在應(yīng)用中需要注意的兩個問題：（1）流量系數(shù)Kv不完全表示為閥的流量，唯一在當(dāng)介質(zhì)為常溫水，壓差為100KPa時，Kv才為流量Q；同樣Kv 值下，r、P不同，通過閥的流量不同。（2）Kv是流量系數(shù)，故沒單位。但是許多資料、說明書都錯誤地帶上單位，值得改正。3 原流量系數(shù)Kv計算公式3.1 不可壓流體的流量系數(shù)公式公式（4）是以不可壓流體來推導(dǎo)的，此公式即為不可壓流體的流量系數(shù)公式。 3.2 可壓流體的流量系數(shù)公式可壓流體由于考慮的角度不同，有不同的計算公式，主要采用的是壓縮系數(shù)法和平均重度法兩種。壓縮系數(shù)法是在不可壓流體流量系數(shù)公式（4）基礎(chǔ)上乘上一個壓縮系數(shù) 而來，即或并將r換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0、760mmHg）的氣體重度： 于是得出 （6） 式中，壓縮系數(shù)，由試驗確定為 10.46PP1，在飽和狀態(tài)時， PP1 0.5，此時流量不再隨P的增加而增加，即產(chǎn)生了阻塞流（阻塞流的定義為：流體通過調(diào)節(jié)閥時，所達(dá)到的最大極限流量狀態(tài)），見圖22。 10.460.5 0.76；t介質(zhì)溫度，；N在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù)。用于蒸氣計算時，計算公式略有不同，見表21。3.3 平均重度法平均重度法公式推導(dǎo)要復(fù)雜得多。在推導(dǎo)中將調(diào)節(jié)閥相當(dāng)長度為L、斷面為A的管道來代替，并假定介質(zhì)為理想流體，當(dāng)介質(zhì)穩(wěn)定地流過管道時，采用可壓縮流體流量方程式：（2-11）式中， Lf摩擦功；g 加速度。在上式基礎(chǔ)上，再引入三個輔助方程：理想氣體多變熱力過程的變化規(guī)律方程P1V1m 常數(shù)狀態(tài)方程 P1V1 RT1 連續(xù)方程 VAv 常數(shù)以上三式中：v比容；m多變指數(shù)；R氣體常數(shù)；T絕對溫度；V流速。由上述4個方程通過一系列純數(shù)學(xué)推導(dǎo)（略），得到其流量方程為：為簡化公式，把實際流動簡化為等溫度變化來處理，故取m1。同時，把物理常數(shù)代入，即可整理得： (7) 當(dāng) PP1 0.5時，流量飽和，故以 P 0.5P1 代入上式得： (8)同樣，蒸氣的計算公式也是在公式（7）、（8）基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的。綜合上述，把原各種介質(zhì)的Kv值計算公式匯總在表21中。表2-1 原調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Kv值計算公式 流體壓差條件計 算 公 式液 體-G重量流量（th） 氣體壓縮系數(shù)法平均重度法一般氣體一般氣體蒸氣 Gs重量流量 4 KV值計算新公式目前，調(diào)節(jié)閥計算技術(shù)國外發(fā)展很快，就KV值計算公式而言，早在20世紀(jì)70年代初ISA（國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)）就規(guī)定了新的計算公式，國際電工委員會IEC也正在制定常用介質(zhì)的計算公式。下面介紹一種在平均重度法公式基礎(chǔ)上加以修正的新公式。4.1 原公式推導(dǎo)中存在的問題在前節(jié)的KV值計算公式推導(dǎo)中，我們可以看出原公式推導(dǎo)中存在如下問題：（1）把調(diào)節(jié)閥模擬為簡單形式來推導(dǎo)后，未考慮與不同閥結(jié)構(gòu)實際流動之間的修正問題。（2）在飽和狀態(tài)下，阻塞流動（即流量不再隨壓差的增加）的差壓條件為PP=0.5 ，同樣未考慮不同閥結(jié)構(gòu)對該臨界點的影響問題。（3）未考慮低雷諾數(shù)和安裝條件的影響。4.2 壓力恢復(fù)系數(shù) FL由P1在原公式的推導(dǎo)中，認(rèn)為調(diào)節(jié)閥節(jié)流處由P1直接下降到P2，見圖23中虛線所示。但實際上，壓力變化曲線如圖23中實線所示，存在差壓力恢復(fù)的情況。不同結(jié)構(gòu)的閥，壓力恢復(fù)的情況不同。阻力越小的閥，恢復(fù)越厲害，越偏離原推導(dǎo)公式的壓力曲線，原公式計算的結(jié)果與實際誤差越大。因此，引入一個表示閥壓力恢復(fù)程度的系數(shù)FL來對原公式進(jìn)行修正。FL稱為壓力恢復(fù)系數(shù)（Pressure reecvery factor），其表達(dá)式為:(9)式中， 、 表示產(chǎn)生閃蒸時的縮流處壓差和閥前后壓差。 圖2-3 閥內(nèi)的壓力恢復(fù)關(guān)鍵是FL的試驗問題。用透明閥體試驗，將會發(fā)現(xiàn)當(dāng)節(jié)流處產(chǎn)生閃蒸，即在節(jié)流處產(chǎn)生氣泡群時，Q就基本上不隨著P的增加而增加。