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                             正确选择化工调节阀

                             上海申弘阀门有限公司

之前介绍电动闸阀工作原理，现在介绍正确选择化工调节阀在生产过程自动化中，用来控制流体流量的调节阀已遍及各个行业。在化工行业的过程控制系统中，作为zui终控制过程介质各项质量及安全生产指标的调节阀，在稳定生产、优化控制、维护及检修成本控制等方面都起着举足轻重的作用。下文将就调节阀在应用中须注意的几个问题，谈一些自己的拙见，以期与大家共同探讨。

正确选择化工调节阀调节阀是通过改变节流方式来控制流量的，它既是一种有效的调节手段，同时又是一个会产生节流能耗的部件。随着装置高负荷运行，调节阀的腐蚀、冲刷、磨损、振动、内漏等问题不断发生，从而导致调节阀的使用寿命缩短、工作可靠性下降、进而引起工艺系统和装置的生产效率大幅度下降，严重时可以导致全线停车。这在视质量和效益为生命的企业管理中尤为重要和紧迫。因此，如何选择和安装好调节阀，使调节阀在一个高性能状态下运行将是一个很关键的问题。
选择调节阀时，首先要收集完整的工艺流体的物理特性参数与调节阀的工作条件，主要有流体的成份、温度、密度、粘度、正常流量、zui大流量、zui小流量、zui大流量与zui小流量下的进出口压力、zui大切断压差等。在对调节阀具体选型确定前，还必须充分掌握和确定调节阀本身的结构、形式、材料等方面的特点，而技术方面需要重点考虑流量特性、压降、闪蒸、气蚀、噪声等问题。

一、流量特性的选择
调节阀的流量特性是指介质流过阀的相对流量与相对位移间的关系。选择的总体原则是调节阀的流量特性应与调节对象特性及调节器特性相反，这样可使调节系统的综合特性接近于线性。选择通常在工艺系统要求下进行，但是还要考虑很多实际情况，现分别加以说明。
1、直线性流量调节阀
直线性流量特性是指调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。选用直线性流量特性阀的场合一般为：①差压变化小，几乎恒定；②工艺系统主要参数的变化呈线性；③系统压力损失大部分分配在调节阀上（改变开度，阀上差压变化相对较小）；④外部干扰小，给定值变化小，可调范围要求小的场合。

2、等百分比特性调节阀
等百分比流量特性也称对数流量特性。它是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。优先选用等百分比特性阀的场合为：①实际可调范围大；②开度变化，阀上差压变化相对较大；③管道系统压力损失大；④工艺系统负荷大幅度波动；⑤调节阀经常在小开度下运行。
除了以上两种常用的流量特性之外，还有抛物线特性和快开特性等其他流量特性的调节阀。在密封结构上，若流量特性精度要求高，则可选用高精度流量特性的金属密封型，而软密封型精度较低。

3、调节阀压降的系统考虑
调节阀作为过程控制系统中的终端部件，是zui常用的一种执行器。按过程控制系统的要求，调节阀应具有在低能量消耗的状态下工作，且能充分与系统匹配的工作特性。但是在调节阀的使用中这两个要求是不能同时满足的，甚至是互相矛盾的。在要得到同样的流量的情况下，选择一只较小口径的调节阀，虽然其他阻力不变而总的阻力必然比较大，形成大的系统总压降。假若物流的推动力是由泵产生，就意味着必须选功率大一些的泵和电机，这样必然带来大的能耗。
当管道系统中介质的流速增加时，流体通过管道上的各种安装部件时产生的流体压降也会发生一系列的动态变化，作为管道流体控制主要部件的调节阀所引起的流体压降是一个很重要而又容易被忽略的因素，我们在分析与调节阀有关的系统问题时，不仅要考虑到调节阀本身的问题，而且也要考虑到调节阀的压降对系统动态平衡的影响。

4、调节阀的闪蒸和气蚀
在调节阀内流动的液体常常出现闪蒸和气蚀两种现象。它们的发生不但影响口径的选择和计算，而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等。在这种情况下，调节阀的工作寿命会大大缩短，对此在选型使用中要尤其重视。

正常情况下，作为液体状态的介质，流入、流经、流出调节阀时均保持液态。闪蒸作为液体状态的介质，流入调节阀时是液态，在流经调节阀中的缩流处时，流体的压力低于气化压力，液态介质变成气态介质，并且它的压力不会再回复到气化压力之上，流出调节阀时介质一直保持气态。

闪蒸就象一种喷沙现象，它作用在阀体和管线的下游部分，给调节阀和管道的内表面造成严重的冲蚀，同时也降低了调节阀的流通能力。气蚀作为液体状态的介质，流入调节阀时是液态，在流经调节阀中的缩流处时流体的压力低于气化压力，液态介质变成气态介质，随后它的压力又回复到气化压力之上，zui后在流出调节阀前介质又变成液态。可以根据一些现象来初步判断气蚀的存在，当气蚀开始时它会发出一种嘶嘶声，当气蚀发展到*稳定时，调节阀中会发出嘎嘎的声音，就像有碎石在流过调节阀时发出的声响。气蚀对调节阀及内件的损害也是很大的，同时它也降低了调节阀的流通效能，就像闪蒸一样。因此，我们必须采取有效的措施来防止或者zui大限度地减小闪蒸或气蚀的发生：

（1）尽量将调节阀安装在系统的zui低位置处，这样可以相对提高调节阀入口和出口的压力；

（2）在调节阀的上游或下游安装一个截止阀或者节流孔板，以改变调节阀原有的安装压降特性（这种方法一般对于小流量情况比较有效）；

（3）选用专门的反气蚀内件也可以有效地防止闪蒸或气蚀，它可以改变流体在调节阀内的流速变化，从而增加了内部压力；

（4）尽量选用材质较硬的调节阀。因为在发生气蚀时，对于这样的调节阀，它有一定的抗冲蚀性和耐磨性，可以在一定的条件下让气蚀存在，并且不会损坏调节阀的内件。相反，对于软性材质的调节阀，由于它的抗冲蚀性和耐磨性较差，当发生气蚀时，调节阀的内部构件很快就会被磨损，因而无法在有气蚀的情况下正常工作。

总之，目前还没有什么工程材料能够适应严重条件下的气蚀情况，只能针对客观情况来综合分析，选择一种相对比较合理的解决办法。
1、 自力式压力调节阀阀后压力控制工作原理，工作介质的阀前压力p1经过阀芯、阀座的节流后，变为阀后压力p2。p2经过控制管线到达执行器的下膜室内作用在顶盘上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力。当阀后压力p2增加时，p2作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯关向阀座的位置，直到顶盘的作用力与弹簧的反作用力相平衡为止。这时，阀芯与阀座的流通面积减少，流阻变大，从而使p2降为设定值。同理，当阀后压力p2降低时，作用方向与上述相反，这就是自力式（阀后）压力调节阀的工作原理。

2、 自力式压力调节阀阀前压力控制工作原理，工作介质的阀前压力p1经过阀芯、阀座后的节流后，变为阀后压力p2。同时p1经过控制管线输入到执行器的上膜室内作用在顶盘上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀前压力。当阀后压力p1增加时，p1作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯向离开阀座的方向移动，直到顶盘的作用力与弹簧的反作用力相平衡为止。这时，阀芯与阀座的流通面积减大，流阻变小，从而使p1降为设定值。同理，当阀后压力p1降低时，作用方向与上述相反，这就是自力式（阀前）压力调节阀的工作原理。

气动调节阀工作原理
气动调节阀就是利用压缩空气为动力源，把气缸当做执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关流量的调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。

气动调节阀动作分气开型和气关型气动调节阀动作分气开型和气关型两种。气开型（air to open） 是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上*，阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型（fail to close fc）。气关型（air to close）动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小或没有时，阀门向开启方向或全开为止。故有时又称为故障开启型（fail to open fo）。

电动调节阀工作原理
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：ag亚博网站-ag亚博国际,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀上海申弘阀门电动调节阀，电动调节阀出现时间略微比气动调节阀来的要晚些，但是其使用范围却越来越广泛。因为不需要气源，安装使用比较方便，只需接通电源和控制信号就可以工作了。
电动调节阀由电动执行器和调节阀两部分组成。电动执行器有直行程和角行程两种，分别与直行程调节阀和角行程调节阀组合，例如：单座调节阀，双座调节阀，套筒调节阀等是直行程调节阀。v型球阀，蝶阀，偏心旋转阀等是角行程调节阀。只有相应种类的电动执行器和调节阀才能组成一套电动调节阀。

电动执行器一般由永磁同步电机，蜗轮蜗杆减速器或行星齿轮减速器，反馈电位器和控制线路，控制器，输出轴，支架所组成。电机作为动力源，其大小决定了输出力和扭矩的大小。减速器保证了动作速度。反馈电位器和控制线路可以接受plc工业计算机输出的控制信号4-20ma或1-5v来控制电动执行器比例动作，并有反馈信号输出给控制系统，当达到控制平衡时执行器保持不动状态。现在控制线路一般都集成一个控制器内，由环氧树脂灌装，防潮防震，可靠性高。支架是用来连接调节阀，一端连接电动执行器，一端连接调节阀。输出轴与调节阀的阀杆相连接，使执行器的输出力或扭矩传递到调节阀，带动调节阀完成比例控制动作。

在电动调节阀出行信号故障时可以使用手操器来进行远程手动控制，其可以自动切换自动和手动操作，非常方便。当电源出行故障时就只能现场手动来调节其行程，完成调节过程。电动执行器一般都带有手动操作部分，这点和气动调节阀有着不同，后者一般手轮机构都是选配的。

5、调节阀的噪声分析
气蚀和噪声是调节阀在控制高压差流体中的两大公害。调节阀上的噪声更是石油化工生产中的主要污染源。在使用中除需选用低噪声结构的调节阀外，改变阀的操作条件更是消除或降低气蚀和噪声的根本方法。调节阀在工作时，应注意它的噪声情况，分析好噪声的产生机理可以更好地监视调节阀的工作状态和有效处理所发生的问题，下面通过举例说明。

（1）机械类振动——如当阀芯在套筒内水平运动时，可以使阀芯与套筒的间隙尽量小或者使用硬质表面的套筒。
（2）固有频率振动——如阀芯或者其它的组件，它们都有一个固有振动频率，对此，可以通过专门的铸造或锻造处理来改变阀芯的特性，如有必要也可以更换其他类型的阀芯。
（3）阀芯不稳定性——如由于阀芯振荡性位移引起流体的压力波动所产生的噪声，这种情况一般是由于调节回路执行器等的阻尼因素引起的，对此可以重新调节阻尼系数或者在阀芯位移方向上加上减振设施。
（4）介质的力学流动性——介质在管道或者调节阀中流动时，也会发出噪声，对于这种情况，这里不作具体阐述（气蚀也会产生噪声）。

二、结语
调节阀的选型和应用是一个专业性强、涉及技术领域广的系统工作，我们不仅要在理论上充分了解它的各种特性，而且要结合实际使用经验来综合分析判断，做到理论和实践科学地结合起来，才可以做好这个工作。与本文相关的产品有：加长杆蝶阀安装注意事项