【盛凯隆】调节阀的选型、选用与维护

盛凯隆调节阀是工业生产过程中一种常用的调节机构，它的作用就是按照调节器发出的控制信号的大小和方向，通过执行机构来改变阀门的开度以实现调节流体流量的功能，从而把生产过程中被调参数控制在工艺所要求的范围内，从而实现生产过程的白动化。调节阀是自动化控制系统中一个十分重要且不可或缺的组成部分，正确的选择和使用调节阀，直接关系到整个自动控制系统的控制质量，直接影响生产产品的质量。然而，自动控制系统不能正常投人运行的，有许多是由于调节阀的选型不当造成的，因此，如何正确选择合适的调节阀，必须引起我们每一位自动化控制技术人员的高度重视。调节阀所反应出来的问题大多集中在调节阀的工作特性和结构参数上，如流通能力、公称通径及流量特性等。在这些参数中，流通能力更重要，它的大小直接反映调节阀的容觉，它是设计选型中的主要参数。因此，调节阀的选择主要从以上几个因素进行考虑。本人根据工作中调节阀的选型经验简单介绍一下调节阀的选型原则及注意事项。

盛凯隆调节阀的工作原理

在有流体流动的管道中，调节阀是一节流件，假设流体是不可压缩且充满管道，根据伯努利方程式和流体的连续性定律可知：通过阀门的体积流量 Qv 与阀门的有效流通截面积 A 和通过阀门前后的压降 ΔP（ΔP=P1-P2）的平方根成正比，与流体的密度 ρ 和阀门的阻力系数 ζ 的平方根成反比，即：

调节阀公式

其中 n——为常数，C——调节阀的流量系数，又叫流通能力。

根据调节阀的流量方程式可得出如下结论：

（l）在流体的密度 ρ 和阀门上的压降 ΔP 一定的情况下，调节阀的流量系数 C 与流量 Qv，C 值的大小反映了阀能通过的流量的大小。

（2）流量系数 C 与流通面积 A 成正比，流通能力随流通截面的增减而增减。

（3）流量系数 C 与阀门的阻力系数 ζ 的平方根成反比，增大阀门的阻力系数 ζ 就是阀门的流通能力减小，如果阀门的口径相同，则不同结构的阀门阀门的阻力系数 ζ 就不相同，流通系数 C 也就不同。

盛凯隆调节阀结构形式的选择

调节阀结构形式的选择，应根据实际生产中工艺条件（温度、压力、流量等）、工艺介质的性质（如粘度、腐蚀性、有无毒害等）、调节系统的要求（调节范围、泄漏量、噪音）以及防止调节阀产生汽蚀现象等因素综合加以考虑。平常在我们实际使用中，应用最多的是普通单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、蝶阀等。一般来讲，在流量小、压差小、要求泄漏量小的场合，选择单座调节阀即可满足生产需要，而且经济实惠；在流量大、压差大、泄漏量要求不严格的场合，应优先考虑双座调节阀；套筒调节阀最适宜用在介质压差大、振动大的场合；蝶阀适宜用于低压状态的空气或其它气体的压力、流最调节。

盛凯隆调节阀流量特性的选择

控制阀的流量特性是指流体流过阀门的相对流量和阀门的相对开度之间的关系，即：

Q/Q100=f(L/L100)式中，Q/Q100——阀门在某一开度下的流量与全开时流量的比；L/L100——阀门在某一开度下的行程与全开时行程的比。

盛凯隆调节阀的流量特性一般常用的有如下四种：

（l）等百分比特性

等百分比特性也称为对数特性，是指阀门的开度增加同样的值时，通过的调节阀的流最按照等百分比增加。调节阀在同样开度变化值下，流量小时流量的变化也小，调节作用缓和平稳；流量大时．流量的变化也大，调节作用灵敏而有效。等百分比特性的阀门在全行程阀门内的控制精度时不变的。

（2）直线特性

直线特性是指调节阀的相对流量和相对开度的比值为常数。调节阀在同样开度变化值下，流量小时流量的变化值相对较大，凋节作用较强，容易产生超调和引起振荡；流量大时，流量的变化值相对较小，调节作用不够灵敏。

（3）抛物线特性

抛物线特性是指调节阀的相对流量与相对开度的二次方根成正比。抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，改善了直线特性在小开度时调节性能差的缺点。

（4）快开特性

快开特性是指调节阀在开度很小时流量就已经较大，随着开度增加，流量很快达到最大值。从调节阀的流量特性可以看出，调节阀的流量特性对选用调节阀有非常重要的意义，直接影响到自动控制系统的质量和稳定性，因此必须正确合理选择调节阀的流量特性。在工程应用中，我们选用最多的是等百分比特性，对于压差变化小、可调范围小、开度变化小的场合，也可以选用直线特性的调节阀，V 型球阀一般选用抛物线特性。

盛凯隆调节阀口径的选定

计算选定调节阀口径的方法在工程中常用 C 值法，即流通能力法。首先根据工艺条件和调节要求选定阀门的结构型式和流量特性，并且确定流量系数 C 的计算方法和计算公式，然后把各项数值带人计算公式计算出最大流量下调节阀流量系数 Cmax 值，然后在标准阀门额定 Cv 值表中选择与 1.2Cmax 相近的 Cv 值，其对应的阀径即为所选择调节阀的阀径，最后进行噪声和开度验算，在最大流最下一般调节阀的开度不超过 85%，最小流量下开度不小于 20%，若验算结果满意，阀门口径就选定了，若验算结果不满意，则应从新选择额定 Cv 值，再进行验算，直到得到满意的结果。

盛凯隆调节阀材质的选择

调节阀材质的选择主要是指两个方面：一是阀体、阀盖材质的选择，二是阀内组件（阀杆、阀芯、阀座）材质的选择。阀体、阀盖相当于压力容器，因此要求其必须能承受介质的温度、压力和腐蚀，而阀内组件主要起节流作用，对它的基本耍求是耐腐蚀、耐冲刷，这是调节阀材质选择的出发点。选择调节阀的材质必须把握两个大的原则：一是要保证安全可靠，也就是根据工艺特性，选择诸如耐高温、耐低温、耐高压、耐汽蚀以及耐腐蚀的材质；二是在满足使用要求的前提下，还要考虑其性能、使用寿命和经济性。

结束语

调节阀的选择是否合理关系到整个自动控制系统的好坏，直接影响到被调参数的是否满足工艺要求，决定能否生产出优质合格的工艺产品，因此我们选择调节阀时一定谨慎。

在电厂自动控制系统中，调节阀是常见的一种执行器。自动控制系统中先进的控制理论、卓越的设计理念、独特的控制算法和复杂的控制策略均由执行器对被控对象进行作用的。因此，正确选取调节阀的结构形式、流量特性和流通能力，以及执行机构的输出力矩、推力与行程，对于自动控制系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。选型与计算相比，选型的难度更大，出现的问题更多，对此应该特别重视。

调节阀分类

调节阀按结构特征可分为 9 大类。

① 直通单座调节阀 该阀应用最广，具有泄漏小，许用压差小，流路复杂，结构简单的特点，故适用于密封要求严格，工作压差小的场合，但小规格的阀（DN < 20mm）也可用于压差较大的场合。应用中应注意校对许用压差，防止阀门关不严。

② 直通双座调节阀 该阀具有泄漏大，许用压差大的特点，故适用于泄漏要求不严，工作压差大的场合，选型时应注意该阀泄漏量大是否能满足过程控制要求。

③ 套筒阀 套筒阀分为单密封和双密封 2 种结构，前者类似于单座阀，适用于单座阀场合。后者类似于双座阀，适用于双座阀场合。套筒阀还具有稳定性好，装卸方便的特点，但价格比单和双座阀高 50%~200%，还需要专用的缠绕密封垫。该阀是仅次于单和双座阀而应用较为广泛的阀门。

④ 角型阀 节流形式相当于单座阀，但阀体流路简单，适用于泄漏要求小，压差小的及要求直角配管的场合。

⑤ 三通阀 它具有 3 个通道，可代替 2 个直通单座阀用于分流和合流及两相流温度差 ≤ 150℃ 的场合。当 DN ≤ 80mm 时，合流阀可用于分流场合。

⑥ 隔膜阀 流路简单，隔膜具有一定的耐蚀性能，适用于带杂质的介质、弱腐蚀介质的 2 位切断场合。

⑦ 蝶阀 它相当于取一直管段做阀体，且阀体又相当于阀座，故“自洁”性能好，体积小，质量轻，适用于带杂质的介质和大口径、大流量和高压差的场合。当 DN>300mm 时，通常选用蝶阀。

⑧ 球阀 O 形球阀全开时为无阻调节阀，“自洁”性能最佳，适用于杂质较多及含纤维介质的两位切断场合。V 形球阀具有近似等百分比的调节特性，适用于带杂质和含纤维介质可调比较大的调节场合，但该阀价格较高。

⑨ 偏心旋转阀 该阀介于蝶阀和球阀之间，“自洁”性能好，调节性能好，亦可切断，故适用于带杂质的介质和泄漏要求小的调节场合，但该阀价格较高。

这 9 类产品中，前 6 种为直行程调节阀，后 3 种为角行程调节阀。用户必须弄清楚它们的特点和注意事项。各类变型和改进型产品都是以这 9 类产品为基础的，弄清这 9 大类产品就容易掌握其他产品的应用了。

选型

调节阀选型最基本的条件是要满足生产过程的温度、压力、液位、流量及密封性要求，阀门的工作压差 ＜ 需用压差。还需考虑阀门的使用寿命、可靠性、动作速度、流量特性、作用方式、流向、执行机构形式、输出力矩、刚度、弹簧范围、材质及经济性等。在满足过程控制要求的前提下，所选的阀门应简单、可靠、价廉、寿命长、维修方便和备件来源及时可靠。避免单纯追求好的结构、材质和附件，而忽略了对可靠性和经济性的考虑，调节阀选型应提供的工艺参数有温度和压力，正常流量时的压差及切断时的压差，流体特性有腐蚀性、粘度、温度变化对流体特性的影响，系统要求有泄漏量、可调比、动作速度、频率、线性及噪声等参数。

选材

① 阀体 阀体耐压等级、使用温度、耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道要求，并优先选用定型产品。水蒸汽、含水较多的湿气体介质和环境温度低于 -20℃ 时，不宜选用铸铁阀门。

② 内件 非腐蚀性介质一般选用 1Cr18Ni9Ti 或其他不锈钢。对汽蚀和冲蚀较为严重，其介质在直角坐标系中的温度与压差曲线上，温度为 300℃，压差为 115MPa 两点连线以外的区域时，应选用耐磨材料，如钴基合金或表面堆焊史太莱合金等。对硬密封切断阀，为提高密封面可靠性，应选用耐磨合金。当密封要求十分严格时，应选用软密封（四氟、橡胶）。

③ 温度 当介质温度 <-60℃ 时，选用铜或 1Cr18Ni9Ti。温度在 450~600℃ 时，选用钛或钼不锈钢。当介质温度 >600℃ 时，应选用耐高温高强度合金。

阀盖与阀杆密封

通常情况下，介质温度 <200℃ 时，阀杆密封选用 V 形四氟填料，普通型阀盖。介质温度 <450℃ 时，阀杆密封选用 V 形四氟填料，但必须是散热阀盖。对直行程类阀，若带有定位器附件时，对介质温度 ≤450℃ 高温阀，仍可选用普通型阀盖，但阀杆密封必须选用石墨填料。介质温度 >400℃ 时，需选用散热型阀盖，阀杆密封为石墨填料。为增加阀杆密封的可靠性，可选用双层填料结构。

定位器

在如下情况应选用定位器：电动表控制气动阀，且为慢速响应系统时。

需要提高薄膜执行机构输出力的场合。

缓慢过程需要提高调节阀响应速度的场合，如温度、液位及分析等参数。

需要克服摩擦力，减小过大的回差造成调节品质差的场合，如低温或采用柔性石墨填料的调节阀。

调节器比例带很宽，但又要求阀小信号有响应时，采用无弹簧执行机构调节的系统。带定位器适用的阀，通常选用 20~100kPa 的弹簧，但为了提高输出力，可选用气源压力 PS=250kPa。对气开阀可选用 60~180kPa 的弹簧，以增加起点执行机构的输出力。对气闭阀可选用 20~100kPa 的弹簧，以增加关闭时执行机构输出力。

安装

① 一般要求 调节阀应垂直立式安装在水平管道上，公称通径 DN≥50mm 的调节阀，其阀前后管道上应有永久性支架。阀门的安装位置应方便操作维修，必要时应设置平台，上、下部分还应留有足够的空间，以便在维修时取下执行机构和阀内件，以及阀的下法兰和堵盖。当调节阀安装在振动场合时，应考虑防振措施。未安装阀门定位器的调节阀，膜头上最好安装指示控制信号的小型压力表。调节阀应先检查校验，并在管道吹扫后安装，其连接形式应符合制造厂产品说明书的规定。

② 安全性 阀门在操作的各个环节中（即安装、试验、操作和维修），应首先注意人员和设备的安全性。由于阀门切断后，其压力还可保持一段时间，因此应有降压的安全措施，如安装放空阀或排放阀。对液体介质，应安装一个能够限制流量的放空阀，以防过快打开放空阀时水击所造成的危害。对蒸汽管线，在接近调节阀的上下两端应当保温。压力波动严重的地方，应安装管线缓冲器。

③ 配管 调节阀配管通径尽量与阀通径一致，其入口直管段长度 >10 倍管道通径，出口直管段应为 3~5 倍管道通径。阀门进出口取压点的位置为阀前 2 倍管道通径与阀后 3 倍管道通径处。调节阀在管道上必须按流动方向箭头安装，避免过大的安装应力。

④ 手动操作 阀门的安装位置应便于人工操作，并应让操作人员能够看到指示器（如液位计）上显示的参数，还应考虑卸下调节阀手轮机构和定位器等附件的侧面空间。对大口径和高空安装的调节阀，要考虑到维护时操作人员有卸下连接螺栓的位置和操作人员的工作位置。

⑤ 信号配件 调节阀信号的配管和配线方案应满足调节系统的要求。配管宜采用 <6×1 紫铜管，大膜头调节阀和气动阀宜采用 <8×1 紫铜管。

现场检测

调节阀的性能指标很多，除安装前核对产品的检定和测试证明书外，还应在现场对如下项目进行重点检测和调校。

① 基本误差 将 20~100kPa 信号平稳地增大或减小，输入气室（或定位器）内，测量各点所对应的行程值，计算出信号 2 行程关系与理论值之间的各点误差，其最大值即为基本误差。试验点应按信号范围的 0%、25%、50%、75% 和 100% 5 个点进行，测量仪表基本误差应限于被测阀门基本误差限的 1/4。

② 回差与始终点偏差 回差与始终点偏差的检测方法与基本误差检测方法相同。在同一输入信号上测得的正反行程的最大差值即回差。信号上限（始点）处的基本误差即为始点偏差。信号下限（终点）处的基本误差即为终点偏差。

③ 泄漏试验 通常试验介质为常温水，当阀的压差小于 350kPa 时，实验压力按 350kPa 做，当阀的工作压差大于 350kPa 时按允许压差做。实验介质应按规定流向进入阀内，阀出口可直接连通大气或连接出口通大气的低压头损失的测量装置，在确认阀和下游各连接管完全充满介质后，方可测取泄漏量。对主要阀门，还要做强压试验。

④ 附件 对配套定位器的阀，在运输和安装过程中，很容易碰动定位器的反馈板和气源接头。因此，在安装和投运前均应现场调试。

现场维护

调节阀必须进行经常维护和定期检修，尤其对使用条件恶劣和重要场合更应重视维修工作。对于使用在高压差和腐蚀性介质场合的调节阀，阀体内壁和隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀，应重点检查耐压及耐腐蚀情况。固定阀座用的螺纹，其内表面易受腐蚀而使阀座松动，应重点检查此部位。对高压差下工作的阀还应检查阀座密封面是否被冲蚀和汽蚀。阀瓣受介质的冲刷和腐蚀最严重，检修时要认真检查阀瓣是否被腐蚀和磨损。在高压差的情况下，阀瓣因汽蚀磨损更严重。检查膜片、O 形圈、聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂和其他密封垫是否裂化或老化，配合面是否损坏，必要时应更换。检查附件以保证调节阀正常运行。

常见故障处理

调节阀现场常见问题是关不严，打不开，回差大，泄漏大，振动和振荡等。

① 阀瓣关不严 对气闭阀解决办法是增大气源压力或调松弹簧预紧力（即降低气室外起点压力）。对气开阀的解决方法是增大弹簧预紧力，同时增大气源压力。

② 推杆动作迟钝或不动作 检验膜片、滚动膜片和垫片是否老化或破裂引起漏气。

③ 差大 推杆是否弯曲，填料压盖是否压得太紧，尤其是石墨填料，阀瓣导向是否有伤。解决办法是更换阀杆、填料和强力执行机构，并增大导向间隙。

④ 阀的全行程不够 松开阀杆连接螺母，将阀杆向外旋或向内伸。使全行程偏差值超过允许值，再将螺母并紧。

⑤ 阀小开度稳定性差 现场首先检查是否流向装反了，或阀选得太大。解决办法改流开安装，缩小阀芯尺寸。

⑥ 阀的动作不稳定 定位器故障、输出管线漏气、执行机构刚度小或流体压力变化造成推力不足。解决办法是维修定位器和管线，改用刚度大的执行机构。

⑦ 泄漏量大 检查密封面是否划伤，阀座与阀杆连接螺纹是否松动，阀关闭时压差是否大于执行机构的输出力。解决办法是更换密封面，并紧阀座，更换高输出力的执行机构。

⑧ 急剧振动 当所选阀频率与系统频率相同时，便会发生急剧振动，发生这种现象的几率约 1%。解决办法是更换不同结构的阀。

⑨ 振荡 是由于阀处于小开度工作或流向为流闭型所致。解决办法是避免小开度工作，改流开型工作。

结语

随着机组容量的增大及自动化程度的提高，自动控制系统中的调节阀越来越重要。正确选择、使用及维护调节阀，不仅能使自控系统稳定运行，减轻操作人员的劳动强度，而且能有效减少机组运行参数的偏差，提高机组的经济性。

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