調(diào)節(jié)閥基本配置：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推力扭矩調(diào)節(jié)閥芯的位移改變流道面積改變流量又稱調(diào)節(jié)閥。

控制閥在系統(tǒng)中的作用：

控制閥的基本分類：

閥體類型：

實(shí)施機(jī)構(gòu)：

控制閥驅(qū)動(dòng)：

根據(jù)能源供應(yīng)方式的不同，分為氣動(dòng)式、電動(dòng)式和電液式。

氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

氣動(dòng)活塞執(zhí)行器：

電動(dòng)執(zhí)行器：

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：以電為能源的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括電控型和電磁型。 （參見南社百科出版的電子控制閥相關(guān)課件）。

根據(jù)位移量的不同，可分為直線行程型、角行程型、多回轉(zhuǎn)型。

具有操作速度快、響應(yīng)速度快、取電方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。

液壓（電液）執(zhí)行器：

液壓、電液、氣動(dòng)執(zhí)行器：主要用于支持需要大推力、大扭矩、快速響應(yīng)、安全可靠的設(shè)備和閥門。

由于控制的需要，電液執(zhí)行器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

附錄：

控制閥還可以配備各種附件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品本身不同的控制功能。

附件可以滿足閥門控制系統(tǒng)提出的各種特殊要求。

附件的作用是使控制閥的功能更加完善、合理、完善。

定位器：

閥門定位器：用于提高控制閥的調(diào)節(jié)性能，實(shí)現(xiàn)正確定位。氣動(dòng)閥門定位器、電動(dòng)閥門定位器、智能閥門定位器。

定位器的工作原理：

空氣過(guò)濾減壓器：凈化氣源，并具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能。

手柄機(jī)構(gòu)：即使氣源或電源信號(hào)出現(xiàn)故障或執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件損壞，手柄也可以繼續(xù)手動(dòng)操作控制閥。

還有閥位發(fā)送器、電磁閥、限位開關(guān)、保位閥、氣動(dòng)放大器、儲(chǔ)氣罐等。

調(diào)節(jié)閥特點(diǎn)：

1、流量系數(shù)

流量系數(shù)Cv：在60F 的溫度下，壓降為1 PSI 時(shí)，每分鐘通過(guò)調(diào)節(jié)閥的美制加侖水?dāng)?shù)。

流量系數(shù)Kv：壓力損失為100KPa時(shí)，1小時(shí)內(nèi)通過(guò)調(diào)節(jié)閥的溫度為540的水的立方米數(shù)。

Cv 是英制單位（美制加侖每分鐘）的流量系數(shù)。 （美制加侖=3.785 升）

Kv 是國(guó)際單位的流量系數(shù)（m3/h）。

數(shù)值關(guān)系為Kv=0.8569Cv，Cv=1.167Kv。

Kv或Cv是指閥門的流量，與閥門幾何形狀、閥門尺寸、閥座尺寸和閥門行程有關(guān)。

KV值的計(jì)算：

注：KV值（閥門全開時(shí)的額定流量系數(shù)）寫在調(diào)節(jié)閥的銘牌上。

2. 可調(diào)比例

調(diào)節(jié)閥可控制的最大流量與最小流量之比：

R=Q最大/Q最小

這反映了控制閥調(diào)節(jié)流量的能力。

一般來(lái)說(shuō)，直通閥的R為30至50。旋轉(zhuǎn)閥可達(dá)300。

3、調(diào)節(jié)閥的流量特性——調(diào)節(jié)品質(zhì)

定義：流體通過(guò)控制閥的相對(duì)流量和相對(duì)行程之間的函數(shù)關(guān)系：Q/Qmax=f(L/Lmax)

線性流量特性與等百分比流量特性對(duì)比：

例：某調(diào)節(jié)閥開度變化10%，流量變化。

線性：22.67-13/13=74.4% 90.33-80.67/80.67=12%

等百分比：6.58-4.68/4.68=40.6% 71.17-50.65/50.65=40.6%

線性流量特性在開度較小時(shí)流量變化大、靈敏度高，閥門來(lái)回運(yùn)動(dòng)，對(duì)閥芯磨損嚴(yán)重，引起閥門振動(dòng)。

如果閥門開度較大，流量會(huì)略有變化，靈敏度較低，失去調(diào)節(jié)作用。

等百分比調(diào)整功能改善了這些點(diǎn)。

閥芯和流量特性：

不同的閥芯形狀有不同的流量特性。

套筒閥、柱塞閥、V形開口閥可以通過(guò)改變閥芯的形狀來(lái)改變流量特性。

4、泄漏量：

測(cè)量當(dāng)閥門處于完全關(guān)閉位置并具有指定關(guān)閉推力時(shí)，在指定壓差和溫度下流經(jīng)閥門的流體量。

泄漏率通�？梢员硎緸轭~定沖程內(nèi)的流量的百分比或指定時(shí)間內(nèi)的累積流量。

一般用泄漏等級(jí)來(lái)表示。

一：用戶與制造商協(xié)議

：0.5%*Kv

三：0.1%*Kv

：0.01%*Kv

：3*10-4ml/min

：氣泡級(jí)，軟密封

注：泄漏率與最小流量之間的差異。

5. 正面和負(fù)面影響

整個(gè)控制閥有對(duì)大氣開放和對(duì)大氣封閉（故障時(shí)打開，故障時(shí)關(guān)閉）。

選擇閥門時(shí)需要了解的參數(shù)：

控制閥的選擇需要機(jī)械、電氣、過(guò)程等方面的知識(shí)。提供盡可能詳細(xì)的工藝參數(shù)使我們能夠?yàn)槟�選擇最具成本效益和最準(zhǔn)確的閥門。以下是選擇調(diào)節(jié)閥所需的工藝參數(shù)。

管道材料、尺寸和規(guī)格。

工藝介質(zhì)名稱：中文、英文。

介質(zhì)性質(zhì)：狀況、密度、粘度、濃度、是否含有顆粒、是否有腐蝕性等？

最高、正常和最低工作溫度。

最大、正常和最小流量。

最大、正常和最小入口壓力。

最大、正常和最小出口壓力（或壓差）。

最大允許關(guān)閉壓差。

失氣時(shí)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)要求：開關(guān)故障等。

設(shè)備控制信號(hào)；

連接方式：法蘭、螺釘、焊接。

調(diào)節(jié)閥選型：

調(diào)節(jié)閥選型程序：

計(jì)算Kv值、直徑和閥門尺寸。

確定流量特性。

確定公稱壓力和材料。

確定控制閥的類型。

根據(jù)您的需要選擇閥門配件。

1.計(jì)算Kv值和直徑

*所選閥門直徑不能小于管道尺寸的一半。

開度計(jì)算：通常，控制閥需要在20% 到80% 的開度之間發(fā)揮作用。

上述計(jì)算通常由控制閥計(jì)算軟件程序執(zhí)行。

2.調(diào)節(jié)閥流量特性的確定

目的：保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

由于計(jì)算復(fù)雜，流量特性的選擇通�；�于經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

選擇線性流量特性閥的典型情況是：1）壓差變化很小且接近恒定，2）過(guò)程系統(tǒng)主要參數(shù)的變化是線性的，3）過(guò)程系統(tǒng)中的大部分壓降這意味著系統(tǒng)分布在調(diào)節(jié)閥上。閥門（開度變化，閥門壓差變化比較�。�，外部干擾小，預(yù)定值變化小，調(diào)節(jié)范圍小。

優(yōu)先選用等百分比特性閥，因?yàn)椋海?）實(shí)際調(diào)節(jié)范圍大，（2）開度變化時(shí)閥門壓差變化較大，（3）管道系統(tǒng)壓力損失大，（4） ）管道系統(tǒng)負(fù)荷大等。工藝系統(tǒng)波動(dòng)較大調(diào)節(jié)閥常在小開度下操作。

3、確定閥門的公稱壓力和材質(zhì)。

調(diào)節(jié)閥材質(zhì)選擇：

1）閥體、上閥蓋、下法蘭、連接件等受壓部件。包括鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。

2）閥內(nèi)件材料：閥芯、閥座、閥套。

根據(jù)需要采用不銹鋼、合金鋼、復(fù)合司太萊合金等。

3）執(zhí)行器材質(zhì)：膜片材質(zhì)、氣缸、彈簧等均選用各大調(diào)節(jié)閥廠家。

4.確定控制閥的類型

閥體（單座、套筒）、閥蓋（中溫）、

填料、填料結(jié)構(gòu)（蒸汽、過(guò)熱蒸汽、天然氣、導(dǎo)熱油、有毒有害介質(zhì)）。

實(shí)施機(jī)構(gòu)：

輸出（扭矩）（最大關(guān)閉壓差、摩擦力）；

氣動(dòng)、電動(dòng)、電液（價(jià)格、可靠性、防爆）。

操作模式（故障開啟、故障關(guān)閉）。

5、配件（工藝要求）

閥門選擇的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)

如果沒有規(guī)定最大允許關(guān)閉壓差，則最大允許關(guān)閉壓差應(yīng)以閥門進(jìn)口處的最大壓力為基礎(chǔ)。

直通閥的標(biāo)準(zhǔn)流量特性為等百分比。三通閥的標(biāo)準(zhǔn)流量特性是線性的。

如果斷電，電動(dòng)閥將保持在斷電前的位置。如有特殊要求，請(qǐng)說(shuō)明。

高粘度流體必須提供粘度。否則會(huì)影響閥門流量系數(shù)的計(jì)算。

閥門選型的重要性：

如何選擇合適的調(diào)節(jié)閥，特別是閥門口徑和執(zhí)行器推力。保持控制閥在高水平運(yùn)行是一個(gè)關(guān)鍵問題。

選擇不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、調(diào)節(jié)性能差、使用壽命縮短。

(1)正確的選擇——系統(tǒng)設(shè)計(jì)者(準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)、工藝圖紙、與制造商充分的溝通)。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量——制造工廠（采用良好的材料、加工工藝）。

(3) 正確安裝、使用和維護(hù)——用戶。

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥：

氣動(dòng)控制閥主要由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體、附件三部分組成。執(zhí)行器以潔凈的壓縮空氣為動(dòng)力，接收4-20mA電信號(hào)或20-100KPa氣動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)閥體，改變閥芯與閥座之間的流通面積，從而調(diào)節(jié)流量。為了提高閥門的線性度，克服閥桿摩擦和調(diào)節(jié)介質(zhì)工況（溫度、壓力）變化所造成的影響，采用閥門定位器來(lái)使其適應(yīng)調(diào)節(jié)閥。根據(jù)調(diào)節(jié)信號(hào)精確定位閥門位置。

為了機(jī)組的安全運(yùn)行，一些關(guān)鍵閥門設(shè)計(jì)有電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件，以保證通電時(shí)，調(diào)節(jié)閥能夠快速開啟（關(guān)閉）和維持立場(chǎng)。丟失、信號(hào)丟失或氣體丟失（三斷自鎖保護(hù)功能），滿足工藝系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。

氣動(dòng)執(zhí)行器的分類：

按壓功能：兩個(gè)位置，可調(diào)。

按氣缸結(jié)構(gòu)分：薄膜式、活塞式。

根據(jù)閥桿的工作方式：直線行程、角行程。

向前運(yùn)動(dòng)、反沖，取決于閥桿的運(yùn)動(dòng)方向。

根據(jù)操作方式：?jiǎn)巫饔谩㈦p作用。

根據(jù)氣動(dòng)故障模式，氣損開-氣關(guān)，氣損關(guān)-氣開。

控制閥三斷保護(hù)：

控制閥的三斷保護(hù)是指氣源保護(hù)、電源保護(hù)、信號(hào)源保護(hù)。這是確保過(guò)程系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵要素。與電磁閥、保壓閥、快速泄壓閥等附件配合使用。

調(diào)節(jié)閥應(yīng)用圖（如下圖）：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要部件：

膜片或活塞：膜片/活塞是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受壓部件，其作用是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部形成一個(gè)封閉的壓力室，為閥桿提供驅(qū)動(dòng)力并使其上下移動(dòng)。

彈簧：彈簧是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要組成部分。閥門的驅(qū)動(dòng)力是彈簧力，當(dāng)失去壓縮空氣時(shí)，彈簧力打開和關(guān)閉閥門。當(dāng)引入壓縮空氣時(shí)，氣壓克服彈簧的力，壓縮或拉伸彈簧并打開或關(guān)閉閥門。 （見下面的動(dòng)畫）

手輪：手輪機(jī)構(gòu)是與調(diào)節(jié)閥配合使用的附屬裝置。

氣動(dòng)桿、聯(lián)軸器。

閥體的主要部件有閥籠、閥瓣、閥座（密封圈）、閥座（密封圈）。

閥桿、閥籠壓環(huán)。

主要配件：

電磁閥- 根據(jù)系統(tǒng)邏輯中的保護(hù)關(guān)系控制閥門操作。

減壓閥——保證供氣壓力。

過(guò)濾器- 凈化空氣壓縮機(jī)的空氣源。

電流/氣動(dòng)轉(zhuǎn)換器(I/P) - 將來(lái)自控制點(diǎn)的電信號(hào)施加到氣動(dòng)執(zhí)行器。

定位器- 改善控制閥的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。

流量放大器- 增加流向閥門隔膜氣室的氣流。

氣動(dòng)保位閥- 在氣源突然關(guān)閉的情況下，允許關(guān)鍵閥門自動(dòng)鎖定調(diào)節(jié)閥行程。

快速泄壓閥- 允許您在漏氣后快速將閥門返回到安全位置。

限位開關(guān)- 指示閥門何時(shí)達(dá)到完全打開和完全關(guān)閉的狀態(tài)。

閥門定位器

它是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的中心部分，起著閥門定位的作用。將閥桿位移信號(hào)作為反饋測(cè)量信號(hào)，與DCS或控制器的輸出作為設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，如果兩者存在偏差，則由定位器輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行器。設(shè)定閥桿的位移量，與控制器輸出信號(hào)一一對(duì)應(yīng)。因此，閥門定位器是一種以閥桿位移作為測(cè)量信號(hào)、控制器輸出作為整定信號(hào)的反饋控制系統(tǒng)。

定位器按結(jié)構(gòu)形式和工作原理可分為氣動(dòng)定位器、電空閥門定位器、智能閥門定位器。

定位器的輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)氣體信號(hào)，例如20-100kPa的氣體信號(hào)，輸出信號(hào)也為標(biāo)準(zhǔn)氣體信號(hào)。電動(dòng)閥門定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)，例如4至20mA的電流。 （見下面的動(dòng)畫）

電信號(hào)，例如1至5V的信號(hào)和電壓信號(hào)，在電動(dòng)閥門定位器內(nèi)被轉(zhuǎn)換成電磁力并作為氣體信號(hào)輸出以驅(qū)動(dòng)控制閥。智能電動(dòng)閥門定位器配備CPU，可處理相關(guān)智能計(jì)算，根據(jù)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)閥桿的摩擦力，將DCS輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣體信號(hào)。它抵消了介質(zhì)壓力波動(dòng)引起的不平衡力，確保閥門開度與DCS輸出的電流信號(hào)相對(duì)應(yīng)。還可以進(jìn)行智能配置，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，以達(dá)到提高調(diào)節(jié)閥性能的目的。

定位器的工作原理如下：

我們以薄膜執(zhí)行器中使用的定位器為例（見下文）簡(jiǎn)要解釋氣動(dòng)定位器的工作原理。

氣體定位器根據(jù)力平衡原理工作。隨著進(jìn)入波紋管的信號(hào)壓力增加，控制桿2 繞其支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，控制桿尖端擋板接近噴嘴，噴嘴被節(jié)流，產(chǎn)生背壓，工作空氣源流入執(zhí)行器。經(jīng)過(guò)氣動(dòng)放大器后，膜內(nèi)壓力增大，推動(dòng)連接桿向下移動(dòng)板，同時(shí)也向下推動(dòng)擺桿偏心凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)滾輪將控制桿1 向左移動(dòng)拉伸反饋彈簧當(dāng)彈簧對(duì)杠桿2的拉力和信號(hào)壓力作用在其上時(shí)，作用在波紋管上的力平衡時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將達(dá)到平衡，此時(shí)恒定的信號(hào)壓力對(duì)應(yīng)于閥門位置。 （見上圖）

電氣動(dòng)定位器：在氣動(dòng)定位器的基礎(chǔ)上，定位器內(nèi)置了電氣轉(zhuǎn)換元件，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁力，輸出氣動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)控制閥，使控制更加容易。與氣動(dòng)定位器相比，用戶只需提供標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（通常為4-20mA電流信號(hào)）。

目前，智能閥門定位器在電廠中應(yīng)用最為廣泛，與機(jī)械定位器相比，智能閥門定位器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)量低、調(diào)節(jié)快速、不耽誤調(diào)節(jié)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。調(diào)整準(zhǔn)確。主要制造商有ABB、西門子、FISHER、梅索尼蘭等。

快速泄壓閥：

工作原理：當(dāng)信號(hào)氣壓正常供給時(shí)，泄壓側(cè)被膜片緊緊覆蓋，氣動(dòng)能量源源不斷地流入氣動(dòng)頭；當(dāng)信號(hào)氣壓為零時(shí)，氣動(dòng)頭內(nèi)的氣壓為被隔膜蓋住，反方向推動(dòng)即可打開，并通過(guò)多孔出口快速排出水�？諝馀懦龊�，立即將閥門返回到安全位置（見下圖）。

減壓閥：

減壓閥工作原理：壓縮空氣從輸入端進(jìn)入壓力室，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后，經(jīng)閥芯進(jìn)入輸出室。輸出室有一個(gè)小孔與彈簧室相連，輸出氣壓直接作用在彈簧膜片上，當(dāng)輸出氣壓大于膜片的彈簧壓力時(shí)，膜片上升，驅(qū)動(dòng)閥芯。閥芯被分隔，輸出室的壓縮空氣通過(guò)膜片與閥芯頂部之間的間隙進(jìn)入排氣室，并從排氣室排出。形成排氣孔并降低輸出壓力。當(dāng)輸出氣壓低于膜片彈簧壓力時(shí)，膜片下降，輸入氣源通過(guò)閥芯與閥座之間的間隙進(jìn)入輸出室，使輸出室壓力增加。只有當(dāng)輸出壓力與彈簧壓力相匹配時(shí)，閥芯與閥座之間的間隙才會(huì)固定，輸出壓力才會(huì)穩(wěn)定。因此，只需調(diào)節(jié)減壓閥頂部的調(diào)節(jié)螺釘即可控制輸出壓力。 （請(qǐng)參考以下內(nèi)容）

氣動(dòng)放大器：

工作原理：定位器輸出信號(hào)的氣壓從頂部進(jìn)入放大器，壓迫上膜片A產(chǎn)生向下的推力F1，壓迫金屬框架C向下移動(dòng)，迫使閥芯向下移動(dòng)，輸出空氣壓力原因。當(dāng)輸出氣壓作用于下膜片B時(shí)，產(chǎn)生向上的推力F2，但由于上下膜片相等，當(dāng)金屬框架C達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，P1=P2。因此，從定位器通過(guò)放大器輸出到閥門執(zhí)行器的氣流增加，而壓力保持不變。當(dāng)P1減小、P2P1減小時(shí)，金屬框架上升，與閥體之間產(chǎn)生間隙，氣室B內(nèi)的空氣從排氣口排出，閥體在復(fù)位彈簧的作用下上升.閥體縮小。與氣流室接觸后，表面之間的間隙減少了進(jìn)氣量，空氣室B 中的壓力降低，直至達(dá)到平衡P2=P1。

氣動(dòng)保位閥：氣動(dòng)保位閥是一種閥位保護(hù)裝置。如果閥門氣源關(guān)閉或氣源供應(yīng)停止，氣動(dòng)保位閥將關(guān)閉調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥氣室之間的通道，或關(guān)閉定位器輸出與調(diào)節(jié)閥氣室之間的通道。會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。原有的控制位置避免了因失氣導(dǎo)致閥門開度突變對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的干擾，保證了調(diào)節(jié)回路內(nèi)的工藝參數(shù)不發(fā)生改變。這樣，當(dāng)故障排除時(shí)，介質(zhì)的調(diào)節(jié)作用不會(huì)中斷，氣壓保持閥立即恢復(fù)到正常位置。

本文來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，暖通南方報(bào)編譯編輯。