控制阀知识

发布时间：2009-09-22 来源：扬子工具集团 浏览次数:31828

平衡力方向变化，使阀芯振荡的不稳定现象。为降低不平衡力和改善阀芯的冲刷，可采用图示带平衡孔的套筒式结构。角形阀的流路阻力小，因此，可降低阀两端压降，具有一定的节能效果。 (6)高压阀 高压阀适用于高静压和高压差的应用场合。国内高压阀通常采用角形单座结构，国外高压阀也有采用整体锻造结构。 图6 角形阀的结构 与角形阀的区别是高压阀的上阀盖与阀体整体锻造，下阀盖与阀体分离，而角形阀的上阀盖与阀体分离，下阀盖与阀体是整体结构，见图2—和图2—的区别。国内高压阀额定工作压力可达32MPa，国外高压阀额定工作压力可达42MPao采用整体锻造结构时，与单座阀类似，上阀盖与填料腔是一个整体。图2—，是角形高压阀的结构图。图2—是直通高

压阀的结构图。为防止高压差时流体闪蒸和空化使阀芯和阀座损伤，近年有多级降压阀芯的高压阀问世。图2—显示多级降压高压套筒阀结构。通常，高压控制阀公称通径在DN40一DNl00，最大压差小于16MPa时采用两级降压阀芯；公称通径小于DN40，最大压差小于32MPa时，高压控制阀采用，四级降压阀芯。多级阀芯进行降压相当于多个控制阀串联连接，因此，不仅可大大节省安装空间和降低成本，而且可大大降低控制阀噪声。在高压差时，为减小不平衡力影响，通常采用平衡式结构。平衡式结构适用于柱塞形阀芯，也适用于套筒形阀芯。多级阀芯结构采用第一级阀芯进行关闭，与单座阀相当，通常，泄漏等级为Ⅳ级。(7)隔膜阀隔膜阀由耐腐蚀的隔膜和内衬耐腐蚀材质的阀体组成，适用于强酸、强碱、强腐蚀性流体的切断控制或节流控制。隔膜阀的流路有堰式和直通式两种，堰式隔膜阀的阀体流路中有一个堰，当隔膜压紧到堰时，流体被阻断。直通式隔膜阀的阀体内是直通的，通过隔膜下移压紧阀体来阻断流体，由于阀体直通，因此阻断流体和密封能力不如堰式隔膜阀。受隔膜和衬里材质的影响，隔膜阀不能用于高温和高压等工况。一般工作压力不大于1．6MPa，工作温度不大于150℃。隔膜阀用隔膜将流体密封，因此，不需要填料，降低了死区限，避免了泄漏。但因隔膜的材质特性，它的复现性不高，有较大回差。它的流量特性近似为快开特性，即在60％行程内呈现线性特性，超过60％行程后，流量变化很小。常用的隔膜材料是橡胶和聚四氟乙烯等。由于隔膜阀的流量特性(近似快开)差，控制精度低，可调范围小，因此，国外已较少采用。随着耐腐蚀材料研究的深入，国外多数应用场合采用耐腐蚀材料做成阀芯、阀座和阀牛来改善控制阀的动态性能，并使流量特性满足控制要求。隔膜阀的流动阻力小，结构简单，被控介质不会外泄，流通能力约是同样通径直通控制阀的1．5倍，价格比耐腐蚀材料制造的控制阀要低，因此，国内仍有一定市场。(8)球阀球阀是一类旋转阀，它将输入信号转换为角位移，并带动球状．阀芯旋转。球阀阀芯是一个带孔的球，当阀芯旋转时，节流面积变化。根据孔的形状，分为O形球阀和V形球

阀两类。球阀流通能力大，流动阻力小，既可用于流体的节流调节(连续控制)，也可用于流体的切断控制(开关控制)。通常，球阀的可调比大，约为同通径控制阀的几倍。球阀具有旋转阀的切断功能，因此，适用于含纤维、浆料和黏度大的流体控制。 O形球阀的孔是一个贯通全球的直孔，当阀芯旋转时，节流孔的面积变化，其特点 如下。 1.流量特性近似为快开特性。因此，O形球阀常被用于作为含纤维、浆料或黏性流体的切断控制阀，其工作温度不大于200℃，工作压力不大于0．1MPa。 2.阀体对称，流体流向可任意，阀芯旋转角从0°到90°可单向旋转，也可双向旋转。3.结构简单，维护方便，可采用软密封，因密封可靠，泄漏量很小，软密封O形球阀(聚四氟乙烯阀座)可达气泡级密封。 4.可调比高。通常，与活塞·式执行机构或全电子式执行机构配合使用，可调比可达100：l一500：1。5.价格贵，远高于普通球阀。 V形球阀是在球形阀芯上有V形切口的球阀，切口的形状与控制阀的流量特性有关。 1.V形球阀的切口可使控制阀流量特性近似为等百分比流量特性。 2.随阀轴旋转，V形切口旋人阀体，球体与阀体中密封圈紧密接触，因此可达到良好密封 3.流阻小，具有剪切功能，常被用于作为含纤维、浆料或黏性流体的节流控制阀。 4.流通能力大，流通能力可达同通径其他控制阀的2倍。 5.可调比大，可达200：1～300：1。 6.适用于工作温度在一40～450℃(2，工作压力不大于6．4MPa的场合。 图7 V形球阀结构图 (9)蝶阀电动调节蝶阀详细说明

蝶阀又称翻板阀，它由阀体阀板、阀轴和密封填料、轴承等部分组成。按使用介质的工作温度和压力，蝶阀分为常温蝶阀(一20～450℃)、低温蝶阀(一200～40℃)和高温蝶阀(450～600℃和600～850℃)、高压蝶阀等几类。按作用方式，蝶阀可分为调节型、切断型和调节切断型三类。按阀板轮廓，蝶阀可分为传统轮廓阀板蝶阀和动态轮廓阀板蝶阀。蝶阀的特点如下。 1.流通能力大，可调比大，压降小。蝶阀流阻小，可制造大口径蝶阀。其流通能力大，约为同通径其他控制阀的l.5～2倍。传统轮廓阀板的蝶阀，其可调比为33：1，动态轮廓阀板的蝶阀，其可调比达100：1。 2.流量特性在转角0—0°(通常蝶阀转角为0～60°)范围内近似为等百分比特性。超过规定转角后，控制阀的运行会不稳定。 3.控制阀气开和气关方式更换方便，只需要将蝶阀阀板回转70°，并用键与阀轴的另一键销固定即可。蝶阀的执行机构通常采用正作用执行机构。 4.流路简单，流阻小，可用于大口径、大流量、低压差的应用场合，适用于浆料悬浮物和颗粒介质的流体控制。 5.可采用软密封方法，实现严密的密封，用于核工业的有关应用。 6.可采用涂覆或衬里的方法实现防腐蚀，用于有腐蚀性介质流体的控制。 7.大口径蝶阀，为获得大输出推力矩，可采用长行程执行机构或活塞式执行机构。 8.体积小，重量轻，结构紧凑，制造工艺简单，价格低。 9.除了所用阀体和阀板的材料不同外，低温蝶阀和高温蝶阀的结构与常温蝶阀相同。低温蝶阀的执行机构与阀体间有长颈接管，与其他低温控制阀类似。高压蝶阀的材质采用锻钢，并采用低转矩阀板，其他与常温蝶阀类似。 10.可通过阀板形状的设计，改善流路阻力分配，降低所需推力矩。例如，采用动态轮廓阀板，可在0—0°范围内实现等百分比流量特性。(10)偏心旋转阀 偏心旋转阀又称为挠曲凸轮阀、偏心球塞控制阀。它有一个偏心旋转的阀芯，当控制阀接近。关闭时，阀芯的弯曲臂产生挠曲变形，使阀芯的球面球塞与阀座紧密 接触，因此密封性能很好。偏心旋转阀的特点如下。

1.抗冲刷性强。阀体和阀盖整体铸造，工作温度宽，在一40～450℃，工作压力可10MPa。2.磨损小，使用寿命长。由于偏心球塞在打开时，其与阀座环的接触可减到最小，因此，因旋转造成的磨损很小，它也降低了摩擦力，改善了控制阀动态特性，延长了控制阀使用寿命 3.可调比大。全腔型可达100：1；60％缩腔型可达60：1；40％缩腔型可达40：1。 4.密封性好。阀芯弯曲臂的挠曲变形使阀芯能紧压阀座密封环，保证良好密封，标准 泄漏量小于0．01％℃。5.流通能力大。流通能力可达同通径双座阀的1.2倍。 6.流量特性接近修正抛物线特性，在流体流向改变时不改变流量特性。 7.动态稳定性好。只需要较小力矩就能够严密关闭。流向改变时，流体对阀芯的作用力矩相互抵消，也没有柱塞阀的根切现象，因此，动态稳定性比柱塞阀和蝶阀好。 8.可在阀体衬各种耐腐蚀或耐磨损的衬里材料，以适应各种工作温度和工作压力条件下的运行，也可适应腐蚀性和含颗粒等流体的控制。 9.重量轻、体积小，安装灵活，通用性强。 (11)闸阀闸阀又称闸板阀。它由闸板、两个密封板和阀杆等组成。执行机构通常为长行程执行机构或活塞式执行机构。闸板可采用单闸板，也可采用双闸板，闸阀常用于高黏度、含纤维的浆料等流体的控制。它具有流阻小、行程大、口径大、结构简单等特点，适用于控制精度要求不高的大口径、大流量、低压差的应用场合。与蝶阀比较，闸阀具有较好的剪切能力，特别适合含纤维浆料的控制，例如造纸工业中纸浆的控制。由于密封面大，因此闸阀的泄漏量较大。另有一种类似的闸阀，称为平行滑阀。它由两块平行滑块上下移动来控制流量，滑块间的弹簧使滑块紧压滑轨，该类阀具有很小流体阻力和优良密封性能，标准泄漏量达0．00001％C以下。适用于紧急切断或紧急开启的应用场合。(12)其他特殊用途控制阀为特殊应用，在上述控制阀的基础上，如果上阀盖加长、添加散热片可用于低温和高温；采用多个弹簧的执行机构可减小整个控制阀的体积和重量；为降低噪声采用一系列降噪措施设计可组成低噪声控制阀；此外，还有为便于维护和清洗采用阀体分离结构的阀体分离阀；为联锁动作的快速要求采用的快速切断阀；为小流量控制设计的微小流量控制阀；为防止泄漏采用的波纹管密封的控制阀；为过热蒸汽减温和蒸汽透平旁路系统应用的蒸汽控制阀等。

十、流通能力计算调节阀的流通能力Kv值，是调节阀的重要参数，它反映流体通过调节阀的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流通能力Kv值的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的尺寸，必须准确计算调节阀的额定流量系数Kv值。 调节阀额定流量系数的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为105Pa，流体的密度为1g/cm3，额定行程时流经调节阀以m3/h或t/h的流量数。 1.一般液体的Kv值计算 a.非阻塞流 式中： FL—压力恢复系数，查表1。 FF—液体临界压力比系数，F=0.96-0.28Pv—阀入口温度下，液体的饱和蒸汽压（绝对压力），查表4～表10。Pc—物质热力学临界压力，查表2和表3。 QL—液体流量m3/h。 ρ—液体密度g/cm3 P1—阀前压力（绝对压力）Kpa. P2—阀后压力（绝对压力）Kpa. b.阻塞流 式中：各字母含义及单位同前。 2.低雷诺数修正（高粘度液体Kv值的计算）

液体粘度过高时，由于雷诺数下降，改变了流体的流动状态，在Re<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的Kv值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式为： 式中：φ—粘度修正系数，由Re查图求得。 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀： Re=70000对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀： Re=49600式中：Kv—不考虑粘度修正时计算的流通能力。 γ—流体运动粘度mm2/s。 雷诺数Re 粘度修正曲线 3.气体的Kv值的计算： a.一般气体当P2>0.5P1时 当P2≤0.5P1时

式中：Qg—标准状态下气体流量m3/h， Pm—(P1、P2为绝对压力)Kpa, △P=P1-P2G—气体比重（空气G=1）， t—气体温度℃ b.高压气体（PN>10MPa） 当P2>0.5P1时， 当P2≤0.5P1时， 式中：Z—气体压缩系数，可查GB2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》。 4.蒸汽的Kv值的计算 a.饱和蒸汽当P2>0.5P1时， 当P2≤0.5P1时式中：Gs—蒸汽流量Kg/h P1、P2含义及单位同前 K—蒸汽修正系数 部分蒸汽的K值如下： 水蒸汽K=19.4 甲烷、乙烯蒸汽K=37 氨蒸汽K=25 丙烷、丙烯蒸汽K=41.5 氟里昂11K=68.5 丁烷、异丁烷蒸汽K=43.5 b. 过热水蒸汽 当P2>0.5P1时

当P2≤0.5P1时式中：△t—水蒸汽过热度℃ Gs、P1、P2含义及单位同前。 5.两相流的Kv值计算： 当介质为气液两相流量，一般采用分别计算液体和气体的Kv值，然后相加求取调节阀总Kv值，这种方法是基于两种流体相互独立互不影响的观点，但实际上随着液相和气相成分的变化，流体的状态趋向也不同，所以计算出Kv值的误差较大，在实际使用中常用的是湿蒸汽和含有水蒸汽的水。下面介绍一种蒸汽与凝液混合液体Kv值计算方法，计算步骤为： （1）根据混合介质中蒸汽和凝液含量，求出汽化液。 （2）根据汽化率及进口压力P1从图中查行修正系数Ks. （3）将已知流量除以Ks得到相应的蒸汽流量作为计算流量。 （4）应用蒸汽的Kv值计算公式求出Kv值。 6.口径选择步骤： 根据过程，确定调节阀的口径，具体步骤为： （1）首先根据生产能力和设备负荷计算最大流量Qmax和最小流量Qmin （2）根据所选择的流量特性及系统特点选定S值，然后再根据压力分配和管路损失，确定最小压差△Pmin和最大压差△Pmax （3）按流通能力计算公式，求行最大流量时的

Kvs。 （4）根据Kvs在所选产品型式的标准，选取大于Kvs并接近的Kv值。 （5）根据选定的Kv值和流量特性，验证调节阀的开度，要求开度在10%与90%之间。（6）计算R，验算可调比。 （7）名项验证合格后，根据Kv值确定调节阀的口径。 十一、调节阀泄漏量标准 国标GB/T4213.92泄漏等级 试验介质 试验压力 最大阀座泄漏量1/h Ⅰ 由用户与制造厂商定 Ⅱ 5×10-3×阀额定容量 Ⅲ 水、空气或氮气 A 10-3×阀额定容量 水 A或BⅣ 空气或氮气 A 10-4×阀额定容量 水 A或BⅣ-S1 空气或氮气 A 5×10-4×阀额定容量 Ⅳ-S2 空气或氮气 A 2×10-4×△P×D V 水 B 1.8×10-7×△P×D VI 空气或氮气 A 3×10-3×△P(续表泄漏量)续表 阀座直径 202540506580100150200250300350400ml/min0.10.150.30.450.60.91.74.06.7511.116.021.628.4泄漏量 气泡数/min—2346112745— —— — 注：1.每分钟气泡数是用外径6mm、壁厚1mm的管子垂直浸入水下5~10mm深度的条件下测得的，管端表面应光滑。 2.如果阀座直径与表列值之一相差2mm以上，则泄漏系数可假设泄漏量与阀座直径的平方成正

比的情况下通过内推法取得。 美标ANSI B16.104-197泄漏等级 最大允许泄漏量 试验介质 试验压力 Ⅱ 0.5%Cv10～52℃的空气或水 最大工作压差△P或501b/in2压差，取其较低者Ⅲ 0.1%Cv10～52℃的空气或水 最大工作压差△P或501b/in2压差，取其较低者Ⅳ 0.01%Cv10～52℃的空气或水 最大工作压差△P或501b/in2压差，取其较低者V每英寸公称通径和每磅/英寸2压差时，允许有0.0005ml/min的漏水 10～52℃的水最大工作压差△P 阀门公称通径 inmmml/min气泡数/min1250.1511.5380.3022510.4532.5640.6043760.90641021.701161524.0027Ⅵ 82036.754510～52℃的空气或氮气 最大工作压差△P或501b/in2压差，取其较低者十二、附件选择 阀门定位器 阀门定位器是气动执行器的主要附件，它与气动执行器配套使用，用来提高阀门的位置精度，克服阀杆摩擦力和介质不平衡力的影响，从而保证阀门按照调节器来的信号实现正确定位。 下列情况下，要配定位器： 1、介质压力高、压差大的时候； 2、调节阀的口径大时（DN>100）； 3、高温或低温调节阀； 4、需要提高调节阀的动作速度时； 5、用标准信号、操作非标准弹簧的执行机构时（20～100KPa以外的弹簧范围）； 6、用于分程控制时； 7、使阀门实现反向动作时（气关式和气开式互相转换）；

8、需要改变阀的流量特性时（可以改变定位器凸轮）； 9、无弹簧执行机构或活塞执行机构，要实现比例动作时； 10、用电信号去操作气动执行机构时，必须配电-气阀门定位器。 电磁阀 当系统需要实现程序控制或两位控制时，需要配用电磁阀。选用电磁阀时，除要考虑交、直流电源及电压、频率外，必须注意电磁阀与调节阀作用型式的关系，可配用“常开型”或“常闭型”。 如果要求加大电磁阀的容量，来缩短动作时间，可以并列使用两台电磁阀或把电磁阀作为先导阀与大容量气动继动器组合使用。 典型电磁阀厂家：美国ASCO;日本SMC;台湾：AIRTAK;国产厂家：丹东电磁阀厂。丹东电磁阀厂引进德国HERION公司先进电磁阀技术已国产化。其中直动型二位三通单电控电磁阀（含防爆）；A101ED-SB024000系列（规格：3、5、8、10、12、15、20、25、40、50mm）；二位四（五）通单电控电磁阀A102ED-SF025000系列（规格：5、8、12、15、20、25mm）。直动型优点：1.工作介质可从0MPa开始工作；2.可以任意安装使用；3.工作介质适用于水、气、油；4.动作灵敏、性能可靠；5.功率低、寿命长、动作频率高；6.防爆头采用增安装型与隔爆型相结合，用户接线方便。 先导型二位三通单电控、双电控电磁阀P411EI-WFM80200系列（规格：6、12mm）；二位五通单电控、双电控电磁阀P413EI-WFM2630系列（规格：6、12mm）。 气动继电器（气动放大器 气动继电器是一种功率放大器，也称气动放大器、气动加速器。它能将气压信号送到较远的地方，消除由于信号管线加长所带来的滞后，主要用于现场变送器与中央控制室的调节仪表之间，或在调节器与现场调节阀之间，还有一种作用就是放大或缩小信号。 转换器 转换器分为气-电转换器和电-气转换器，其功能是实现气、电信号之间一定关系相互转换，主要用于在用电讯号操纵气动执行机构时将0～10mA或4～20mA电讯号转换或20～100KPa气讯号转换成0～10mA或4～20mA电讯号。 空气过滤减压阀 空气过滤减压阀是工业自动化仪表中的一种附件，其主要功能是将来自空压机的压缩空气进行过滤净化并将压力稳定在所需要的数值上，可用于各类气动仪表、电磁阀、气缸、喷涂设备及小型气动

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