調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)性能參數(shù)及常用調(diào)節(jié)閥介紹

1調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)性能參數(shù)及常用調(diào)節(jié)閥介紹

東明石化維修公司2課程目的了解調(diào)節(jié)閥動(dòng)作原理、結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及常用調(diào)節(jié)閥的簡單故障排除等，提升維護(hù)維修調(diào)節(jié)閥水平

討論兩個(gè)問題？

魚與漁

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3控制閥（調(diào)節(jié)閥）的定義ICE（國際電工委員會(huì)）定義：控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體兩部分組成其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制閥的控制裝置，它按信號(hào)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)閥芯動(dòng)作；閥體部件是控制閥的調(diào)節(jié)部分，它直接與介質(zhì)接觸，由閥芯的動(dòng)作，改變調(diào)節(jié)閥節(jié)流面積，達(dá)到調(diào)節(jié)目的。4控制閥標(biāo)注參數(shù)控制閥基本參數(shù)1、公稱通徑

DN50

2”2、公稱壓力PN2.5、6、10、25、40、50、100、250、420ANSI150、300、600、900、15003、閥體材料

WCB、WC6、WC9、CF8、CF8MZG***、ZG1Gr18Ni9、ZG0Gr18Ni14Mo2TiSCPH2、SCPH21、SCS13、SCS145控制閥標(biāo)注參數(shù)

4、

最大允許工作壓差

5、額定行程

6、額定流量系數(shù)

7、流量特性

8、內(nèi)件材料

9、故障位置

10、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)定范圍6控制閥分類控制閥基本分類按用途：開關(guān)型、調(diào)節(jié)型按行程：直行程、角行程按閥門結(jié)構(gòu)：單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥、套筒調(diào)節(jié)閥角形閥、波紋管密封調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥、隔膜閥、蝶閥、球閥偏心旋轉(zhuǎn)閥旋塞閥、閘板閥7控制閥分類控制閥基本分類

按壓力真空閥PN≤0Map

低壓閥PN≤1.6Map

中壓閥PN1.6～10Map

高壓閥PN10～32Map

超高壓閥PN≥32Map按溫度高溫閥≥450℃中溫閥200～～450℃常溫閥-40/20～200℃低溫閥0～

-60℃深冷閥-60～

-196℃8控制閥的組成控制閥是執(zhí)行器中的一大類產(chǎn)品，控制閥的應(yīng)用最為廣泛普遍,所以現(xiàn)在也有直接稱為執(zhí)行器執(zhí)行機(jī)構(gòu)----動(dòng)力裝置附件----實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化要求的各種性能閥體組件----節(jié)流部件9閥體組件直接安裝在管道上,與管道構(gòu)成壓力密閉系統(tǒng),直接與介質(zhì)接觸,在閥體內(nèi)部裝有改變流通面積的閥內(nèi)件,起到調(diào)節(jié)流量的目的.一般按結(jié)構(gòu)分類10閥體類型直通單座閥(GLOBE)閥體內(nèi)只有一個(gè)閥座和密封面，結(jié)構(gòu)簡單,密封效果好,是使用較多的一種閥體類型11閥體類型直通雙座閥(GLOBE)閥體內(nèi)有兩個(gè)閥座和密封面，流通能力大,不平衡力小,但泄漏量大,切斷效果差,是使用較多的一種閥體類型12閥體類型

套筒閥(CAGE)閥體內(nèi)部閥芯由套筒導(dǎo)向套筒上開有窗口用于決定流量與流量特性閥芯上可開有平衡孔,減小不平衡力套筒閥可調(diào)比大,振動(dòng)小,不平衡力小,互換性好,可適用于大部分單雙座閥的應(yīng)用場合不適用于有顆粒及較臟污介質(zhì)目前使用最為廣泛的一種閥體類型13閥體類型角形閥(ANGLE)閥體內(nèi)有一個(gè)閥座和密封面結(jié)構(gòu)簡單,密封效果好一般為底進(jìn)側(cè)出,具有自潔凈功能閥體內(nèi)不易存積污物,不易堵塞,適用于控制高粘度介質(zhì),高壓差以及含有懸浮物和顆粒物的介質(zhì)14閥體類型

三通閥三通閥有三個(gè)出入口與管道相連接.有合流,分流兩種類型15閥體類型

隔膜閥閥體內(nèi)部襯耐腐蝕材料以隔膜代替閥內(nèi)組件結(jié)構(gòu)簡單,流阻小,無填料結(jié)構(gòu)可避免流體外漏適用于強(qiáng)酸,強(qiáng)堿,強(qiáng)腐蝕介質(zhì)調(diào)節(jié)與切斷16閥體類型

蝶閥結(jié)構(gòu)簡單閥體與蝶板可襯各種耐腐蝕材料雙偏心,三偏心結(jié)構(gòu)適用于大口徑,大流量低壓差介質(zhì)的調(diào)節(jié)與切斷17閥體類型

球閥節(jié)流元件為帶圓柱孔球型體稱為O型球閥，常用于開關(guān)控制節(jié)流元件為V型缺口球形體稱為V型球閥，常用于控制場合特別適合于纖維紙漿等介質(zhì)的調(diào)節(jié)。18閥體類型

偏心旋轉(zhuǎn)閥節(jié)流元件為扇型球面重量輕,體積小,密封性能好適用于既要求調(diào)節(jié)又要求密封的場合一般只使用于中低壓場合19閥體類型

旋塞閥由于出色的密封性能及較長的使用壽命目前得到廣泛應(yīng)用，旋塞閥的旋塞結(jié)構(gòu)多種多樣，有圓柱形、圓錐形，刮板形。分類：潤滑型和非潤滑型。20閥體類型

閘板閥密封性能好，一般做切斷閥使用閘閥基本分為楔式閘閥和平行滑動(dòng)閘閥，也有分類為單閘板閘閥和雙閘板閘閥

21自力式控制閥自力式控制閥是一種不需要任何能源，直接依靠被控變量（壓力或溫度）自身的能量來驅(qū)動(dòng)閥內(nèi)截流件，以改變過程流體流量，而使被控變量穩(wěn)定在所需的設(shè)定值上的一種裝置。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，操作，維修方便，具有防爆特性不適應(yīng)嚴(yán)酷工況和控制精度高的場合22閥體類型套筒控制閥

目前應(yīng)用最為廣泛的一種控制閥類型,經(jīng)過不斷改進(jìn),套筒閥的適用范圍不斷擴(kuò)大,目前的高壓與高壓差控制閥大部分采用套筒閥的結(jié)構(gòu),由于套筒密封環(huán)技術(shù)的提高,為套筒閥實(shí)現(xiàn)象單座閥一樣的密封創(chuàng)造了條件。23閥體類型24閥內(nèi)件閥內(nèi)件與流體接觸的可拆卸的閥內(nèi)零件包括閥芯、閥座、閥桿導(dǎo)向、襯套、套筒；填料函部件的填料壓蓋、彈簧、套環(huán)、填料底環(huán)等不包括的零件：填料、上閥蓋、下閥蓋及其連接用密封墊片25閥蓋與填料1.安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體之間2.閥蓋與閥體可以是一個(gè)整體,

也可以為分離型3.閥蓋內(nèi)部裝有密封件—填料防止工作介質(zhì)沿閥桿向外泄露26閥蓋類型普通型閥蓋適用于常溫介質(zhì)工作溫度:-20--+200℃散(吸)熱型閥蓋適用于高溫或低溫介質(zhì)工作溫度:-60—+450℃27閥蓋類型深冷型閥蓋適用于深度冷凍場合工作溫度:-196----60℃波紋管密封型閥蓋適用于強(qiáng)毒性,易揮發(fā)易滲透,或貴重流體,28填料PTFE聚四氟乙烯填料優(yōu)點(diǎn)：摩擦力小,有自潤滑作用，耐強(qiáng)腐蝕除熔融堿金屬，密封性好。

60度V形用于普通閥門，90度V形用于高壓閥門。缺點(diǎn)：耐溫差，不能用于200度以上介質(zhì)。29填料柔性石墨填料優(yōu)點(diǎn)：密封性好，耐腐蝕，耐高低溫

(-200--+600℃)缺點(diǎn):

摩擦力大，不能用于一些強(qiáng)氧化劑（濃硫酸,濃硝酸）30執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥的驅(qū)動(dòng)裝置按能源供應(yīng)分為:氣動(dòng),電動(dòng),液動(dòng)三種類型31氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸式執(zhí)行機(jī)構(gòu)滾動(dòng)膜片式執(zhí)行機(jī)構(gòu)32氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)單彈簧多彈簧33氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)正作用反作用34氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)直行程角行程35活塞式氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)單作用、雙作用36活塞式氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)直行程角行程37齒輪齒條氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)雙作用(無彈簧)38齒輪齒條氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)單作用(彈簧返回)39氣動(dòng)滾動(dòng)膜片式執(zhí)行機(jī)構(gòu)40氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)目前使用的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧范圍概念已發(fā)生變化，通過配備閥門定位器，使得定位器可以根據(jù)閥桿位置的反饋調(diào)整輸出。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以充分利用氣源壓力,再不需來手動(dòng)調(diào)整彈簧的始終點(diǎn)范圍。此時(shí)主要考慮彈簧的剛度，以及彈簧和膜片克服壓差的能力。41電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電裝(電動(dòng)頭)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)42液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)液動(dòng)、電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用于需要大推力、大力矩、快速響應(yīng)、安全可靠裝置和閥門的配套上。由于控制上到需要，電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用更為廣泛。43定位器與附件

氣動(dòng)控制閥必須配用各種附件來滿足生產(chǎn)過程的需要附件能滿足控制系統(tǒng)對(duì)閥門提出的各種特殊要求附件的作用就在于使控制閥的功能更完善更合理更齊全44閥門定位器閥門定位器氣動(dòng)閥門定位器電氣閥門定位器(模擬)智能閥門定位器(數(shù)字)45氣動(dòng)閥門定位器氣動(dòng)式：接收一個(gè)氣動(dòng)信號(hào)（通常是0.02-0.10MPa），轉(zhuǎn)換為一個(gè)相應(yīng)的閥位，并提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到這一位置所需要的氣源壓力。執(zhí)行機(jī)構(gòu)分20~100、40~200、80~240KPa等幾種彈簧范圍46電氣閥門定位器

與氣動(dòng)定位器功能相同，但使用電流（通常為4-20MA）而不是氣源作為輸入信號(hào)47數(shù)字式（智能）閥門定位器與電氣定位器不同點(diǎn)在于電氣信號(hào)的轉(zhuǎn)換式是數(shù)字式的，分三種類型：數(shù)字式不通信：一個(gè)電流信號(hào)供給定位器，驅(qū)動(dòng)電子模塊并控制輸出。HART：與數(shù)字式不通信相同，但能在與模擬信號(hào)相同的導(dǎo)線上進(jìn)行雙向數(shù)字通信。現(xiàn)場總線：全數(shù)字控制信號(hào)取代模擬信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)校驗(yàn)與組態(tài)、閥門診斷。48智能閥門定位器

49智能閥門定位器

50智能閥門定位器

51智能閥門定位器52空氣過濾減壓器

凈化來自空氣壓縮機(jī)的氣源并能把壓力調(diào)整到所需的壓力值,具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能53閥位變送器

將控制閥的位移變化轉(zhuǎn)換成響應(yīng)的氣壓或電流信號(hào)送往控制室，使操作人員在控制室就能了解閥門的位置情況54電磁閥

用于切斷或接通氣路55保位閥

閥門保護(hù)裝置當(dāng)儀表壓力氣源中斷時(shí)能自動(dòng)切斷定位器的輸出與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的通道使閥門位置保持在斷氣前的控制位置56保位閥57氣動(dòng)放大器（繼動(dòng)器）

提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作速度,消除控制信號(hào)傳遞滯后的影響克服長管線和大容量執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳輸滯后增大定位器的輸出流量改變控制信號(hào)的壓力58限位開關(guān)(位置開關(guān))

用于對(duì)閥門的行程限位位置信號(hào)的發(fā)送主要分為機(jī)械式與感應(yīng)式二大類59限位開關(guān)(位置開關(guān))角行程閥門的閥位傳送直接連接形式，安裝調(diào)試方便，精度高有本安型、隔爆型60快排裝置（速排閥）

裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣路上用于氣體的快速排放實(shí)現(xiàn)閥門的快速動(dòng)作61儲(chǔ)氣罐存儲(chǔ)一定數(shù)量的空氣以備發(fā)生故障時(shí)和臨時(shí)需要時(shí)緊急使用62手輪機(jī)構(gòu)

當(dāng)氣源或電源信號(hào)故障時(shí)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件損壞時(shí)可用手輪繼續(xù)人工操作控制閥的功能63手輪機(jī)構(gòu)64控制閥選型根據(jù)工藝條件選擇合適的控制閥結(jié)構(gòu)與材質(zhì)根據(jù)工藝對(duì)象的特點(diǎn)選擇合適的流量特性根據(jù)工藝參數(shù)選擇合適的閥門尺寸根據(jù)現(xiàn)場及工藝要求選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)工藝過程自動(dòng)化的要求選擇合適的閥門附件65控制閥選型所需工藝條件被控介質(zhì)的種類介質(zhì)的溫度、壓力介質(zhì)的密度、粘度、腐蝕性控制閥入口壓力范圍與出口壓力范圍介質(zhì)的流量范圍進(jìn)出口管道材質(zhì)與尺寸、連接方式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型與要求噪音水平安全方面的考慮66控制閥閥類型選擇控制閥的選擇，選其較為適用或選其低成本。在大多數(shù)工況下，有數(shù)種閥門類型都可以選擇時(shí)，一般考慮成本高低，如果工況較為嚴(yán)酷，則需選相應(yīng)的特殊控制閥。一般來說直行程閥門能應(yīng)用于普通到嚴(yán)酷的大多數(shù)工況；角行程閥門一般適用于那些大流量，低壓差的場合，或較經(jīng)濟(jì)的場合。但閥門最終的決定是由用戶以及工程設(shè)計(jì)單位指定的。注意：泄露等級(jí)的要求67控制閥材料的選擇溫度450度以下，低溫(-40度以上)，應(yīng)選擇鑄鋼材料高溫(450度以上)，低溫(-60度以下),應(yīng)選擇GrMo合金鋼或不銹鋼材料高壓場合(大于16MPa)最好選擇鍛不銹鋼特殊場合如:超高壓,高溫高壓,強(qiáng)腐蝕可選擇其他合金或非金屬材料68控制閥特性選擇流量特性控制閥從0%到100%變化時(shí)通過閥門的流量與行程之間的關(guān)系。主要有線性、快開、等百分比三大類69閥芯與流量特性不同的閥芯形狀決定不同的流量特性蝶閥、球閥、隔膜閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥固有特性不能修改套筒閥、柱塞閥、v形開口閥，可修改閥芯形狀改變流量特性70閥芯與流量特性直線流量特性等百分比流量特性快開流量特性71閥芯與流量特性72閥芯與流量特性73閥芯與流量特性改變閥特性的幾個(gè)方法A由設(shè)計(jì)閥芯實(shí)現(xiàn)B由定位器修正C由非線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)D由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)E由專用儀表修正74

控制閥壓力降最佳固有特性

恒定△P

線性△P隨負(fù)荷增加而減少，最大負(fù)荷時(shí)的△P>20%的最小負(fù)荷時(shí)的△P

線性△P隨負(fù)荷增加而減少，最大負(fù)荷時(shí)的△P<20%的最小負(fù)荷時(shí)的△P

等百分比△P隨負(fù)荷增加而增加，最大負(fù)荷時(shí)的△P<200%的最小負(fù)荷時(shí)的△P

線性△P隨負(fù)荷增加而增加，最大負(fù)荷時(shí)的△P>200%的最小負(fù)荷時(shí)的△P

快開液位控制系統(tǒng)流量特性75壓力控制系統(tǒng)流量特性液體控制過程%氣體控制過程，容積小，管道距離小于10ft，

%氣體控制過程，容積大，能吸收干擾的系統(tǒng)直線或距離變送器大于100ft或負(fù)荷增加△P減小，最大負(fù)荷的△P≥20%的，最小負(fù)荷的△P氣體控制過程，容積大負(fù)荷增加△P減小，最大負(fù)荷的△P≤20%的最小負(fù)荷的△P，

%

76

到控制器的

流量測量信號(hào)

控制閥與流量測量元件的位置關(guān)系

最佳固有特性

寬范圍的流

量設(shè)定點(diǎn)小范圍的流量，閥門的負(fù)荷增大時(shí)

△P的變化很大與流量成正比

串聯(lián)

線性等百分比

旁路（1）

線性等百分比與流量的平方成正比

串聯(lián)

線性等百分比

旁路（1）

等百分比等百分比1．當(dāng)控制閥關(guān)閉時(shí)，在測量元件處的流量增加。流量控制系統(tǒng)流量特性77控制閥的口徑確認(rèn)的限制條件

1、開度限制,一般要求控制閥的開度在10-90%之間

2、流速限制,對(duì)于液體一般要求小于10米/秒，對(duì)于氣體一般要求小于100米/秒

3、噪音限制，一般要求小于85分貝（緊急放空閥除外）

4、可調(diào)比限制，一般要求可調(diào)比大于5:1

5、工藝管道限制，DN50以上可縮徑，一般縮徑范圍小于2檔管徑78控制閥的口徑確認(rèn)確定計(jì)算流量，由工藝人員或用戶提出，它是根據(jù)生產(chǎn)能力，設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算得出確定計(jì)算壓差，由工藝人員或用戶提出，即閥門出入口的壓力大小計(jì)算流量系數(shù)（根據(jù)介質(zhì)選用相應(yīng)的計(jì)算公，目前全部可由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)完成）根據(jù)選擇的閥門類型,選取大于計(jì)算流量系數(shù)的相應(yīng)閥門口徑開度驗(yàn)算可調(diào)比驗(yàn)算(一般不需要)確定閥座直徑與公稱通徑79流量系數(shù)具體衡量控制閥流通能力的指標(biāo)是流量系數(shù)，目前常用的流量系數(shù)有兩類：一是以美國（ISO）為代表的以英制單位定義的流量系數(shù)Cv二是以德國（IEC）為代表的以公制單位定義的流量系數(shù)Kv，我國也采用此定義80流量系數(shù)流量系數(shù)Cv值定義：它是在每平方英寸1磅(psi)的壓力降下，每分鐘流過閥門的60℉水的美國加侖數(shù)。流量系數(shù)Kv值定義：它是在1bar壓力降下，每小時(shí)流過閥門的5-40℃度水的立方米數(shù)。兩者的換算關(guān)系為Cv≈1.167Kv81控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用驅(qū)動(dòng)能源的考慮（類型）閥門類型的考慮（類型）輸出（關(guān)閉）力和力矩的大小考慮選型并計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)確定

（驗(yàn)算）82允許壓差隨控制閥兩端壓差的增大，其所受的不平衡力或力矩也逐漸增大，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力小于不平衡力或力矩時(shí)，它就不能在全行程范圍內(nèi)完成輸入信號(hào)與閥位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)閥門關(guān)不死、打不開的現(xiàn)象。故對(duì)于一定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制閥應(yīng)限制在一定的壓差范圍內(nèi)工作，這個(gè)壓差被稱為控制閥的允許壓差。83控制閥附件的選擇根據(jù)工藝要求配置相應(yīng)的各種附件84控制閥選型計(jì)算注意事項(xiàng)開度限制：一般要求控制閥的開度在10-90%之間流速限制：對(duì)于液體一般要求小于10米/秒,對(duì)于氣體一般要求小于100米/秒噪音限制：一般要求小于85分貝可調(diào)比限制：一般要求可調(diào)比大于5:1工藝管道限制：DN50以上可縮徑,一般縮徑范圍小于2檔管徑