技术服务处培训讲义

一、    调节阀的用途

上世纪中叶以来，生产过程自动化是大规模工业生产中保证效益和质量的重要手段。在生产过程自动调节系统中，调节阀是重要的环节之一。

调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型。系统中，调节阀接受仪表输出的控制信号，驱动动力操作去改变被调介质的流量和压力，是一种终端元件。

在工艺系统中，调节阀属于节流部件，起一个变阻元件的作用，其核心是一个可变位移的阀芯与不移动的阀座之间形成的节流窗口（节流面积），改变位置就可以改变调节阀的阻力特性，进而改变工艺系统的阻力特性，达到调节流量的目的，对生产中某些工艺参数（流量、压力、温度、液位等）进行自动调节，实现生产过程自动化。

调节阀主要应用在石油、化工、电站、轻工、造纸、医药、船舶、市政（包括环保）等行业的工业自动化系统中。由于它对工业系统中的安全、高效运行有着举足轻重的作用，正确选择一个适用的调节阀就显得非常重要。

二、调节阀的类型和结构

调节阀主要由阀、执行机构、调节阀附件三大部分组成。

1、阀

阀由阀体、阀内件（阀芯、阀板、阀座、套筒等）、阀盖、填料函等组成，它需要具有以下基本要素：结构形式、公称通经、公称压力、与管道连接形式、适用温度范围、阀体和内件的材质、阀座直径和额定流量系数（Cv、Kv等）、流量特性、阀座泄露等级等。

2、执行机构

执行机构通常为气动和电动两种，也有液动、气-液联动或其他特殊形式。

A：一般来说，气动执行机构分为薄膜式和气缸活塞式两种。

薄膜式主要为薄膜弹簧式，特殊情况下也有薄膜无弹簧式；

气缸活塞式按与阀连接方式分为横式（一般与角行程阀连接）和竖式（与直行程阀连接）两种；按作用形式分为单作用式和双作用式两种。

B：电动执行机构主要分为直行程电动执行机构、角行程电动执行机构、多回转电动执行机构。

3、调节阀附件

最常用的调节阀附件是阀门定位器以及与之必须配套的空气过滤减压阀。其他附件种类较多，到目前为止我们曾选用过的有：阀位置信号发生器（行程开关、阀位变送器）、手轮机构、电磁换向阀、气动加速器、快速排气阀、气控换向阀、保位阀、阻尼（速度调节器）、三断保护装置、气源保护装置（内含电磁换向阀、气控换向阀、止逆阀、储气罐）等。调节阀附件可视系统需要确定种类，选择配带。

三、典型常用阀种简介

四．其他阀类简介

1、GLOBE的一些派生品

   A、套筒单座阀。我公司有HLC、HSC，阀座密封为单座阀，套筒导向的结构形式。不平衡力小，因此容许压差大，阀座关闭的泄露等级高，为ANSI IV级。由于HLS小口径单座阀在调控液体介质时不适应大于3.0MPa的工作压差，可有HLC代替；又由于坚固的套筒保护（套筒材质17-4PH，硬度为HRC45），可用于汽化、闪蒸场合。但套筒的流通能力比单座阀小一档，HLC（DN25）的Cv最大为4。此外容许的压差要留有一定的余地。

    B、TCB。是一种特殊的笼式调节阀，同所有的双座阀一样，也是有两个密封口。但是下面的密封口是由传统狭窄的斜面密封，而另一个在上面的密封口，因在套筒上装有高性能的密封环，是滑动的径向密封。目前，该型号只能用于-17~300度以下的温度范围。且口径为DN100及以下。

    C、HCBE。也是压力平衡式调节阀，阀内组件是套筒导向的先导式阀芯，密封形式为单座密封，泄露等级为ANSI IV级。从使用现场反馈的信息看，HCBE有时会发生振荡现象，而且几乎无法修复。我个人认为由于该产品的开发中未能进行详细的模拟试验，未能获得有意义的参数，对于某些工况下可能出现的故障无法掌握所致。建议选择是避免在高压差下工作(如0.8~1.0MPa以上)

    D、波纹管密封形式。当介质为有毒物质，特别是有毒气体，或介质为昂贵物质时，考虑到阀杆在运动时，填料函动密封处可能会有轻微泄露，为彻底消除从阀杆运动间隙中泄露的可能性，采用波纹管作为双重密封的一种结构。选择波纹管阀时应注意容许压差，一般其压差都小于同类阀的压差。国产的波纹管，由于其板材较厚，因此其容许的压差要比进口波纹管要小。

    E、耐腐蚀阀。对于强腐蚀介质使用耐腐金属做材料，有时不能满足耐腐蚀要求，或者虽能符合耐腐蚀要求，但是某些金属材料价格昂贵，使用不经济，我们转而寻求价格低廉的非金属耐腐蚀材料，所以除了耐腐蚀金属材料外在工艺压力、温度容许的范围内，使用聚四氟乙烯等塑料或其他非金属耐腐蚀材料（如陶瓷）作阀体和阀内件，称塑料阀或陶瓷阀；或在阀的金属材料的表面，接触流体的部位涂衬耐腐蚀塑料或其他非金属耐腐蚀材料，称为衬塑阀、或陶瓷衬里阀，还有衬胶阀等。

      这些阀的公称压力一般都为PN1.0MPa，工作温度一般在-30~150度。

    F、保温夹套阀。当被调介质的结晶温度低于环境温度，或液体的温度降低，造成黏度增加，或流体出现凝固时，可在阀体和上阀盖上增设保温夹套装置，以保证介质处于一定的高温下。保温流体一般采用蒸汽（我公司保温夹套要求保温蒸汽压力<=1.0MPa,温度<=350度），也有采用热煤、如导热油等。

          （1）常规结构如单座阀、笼式阀、角阀等。从耐压角度

五、特殊用途调节阀

1、HTE       液氨调节阀

   一种迷宫式内件结构的高压差调节阀。该阀主要是为合成氨工程而开发设计的，应用在氨分离器和冷凝器的控制系统上，控制常温高压差液态氨的液位，也可应用在石油化工工业，控制高压降液体的流量。此种内件结构已在H2000系列的四级以上降压使用。

HTE的优点：

⑴流体通道迷宫式，通过节流件不断改变流体流向，控制流体速度，防止空化破坏，容许压差可达300公斤。

⑵一套内件有20个以上的节流件，阀内组件表面经硬化处理，硬度可达HARC70以上。节流面与密封面分开，关闭严密，寿命长。

⑶阀体组件采用自密封结构，压差越大，密封越好

⑷阀体组件与执行机构之间，采用浮动式连接，可以避免因不同心而造成的卡死现象。

2、HYQ罐底阀

又称地塞阀。。我公司目前分为两种型号，A型配薄膜执行机构；B型配气缸活塞执行机构（从样本上看只有气开式）。阀座密封形式又分为上密封分离式、下密封分离式、上密封整体式（暂无下密封整体式）。从维修角度看分离式比整体式更合理些。对于粉状介质，下密封分离式更适用。

3、VSM微小流量调节阀

目前是国内生产的流量系统最小的调节阀，我公司是国内唯一一家。流量系数为CV0.001~0.63，压力等级ANSI600、ANSI2500，不锈钢锻造阀体，RC1/4螺纹连接。主要用于实验装置。

4、低温调节阀

适用介质最低温度-196℃（统设老产品-200℃）主要用于空分设备中控制液态氮、液态氧、液态空气等低温介质。我公司现有三个不锈钢阀系列（CV3000、统设老产品、阿卡ECOTROL系列），原采用杭氧的铝合金LF4锻造阀体的焊接式连接的角形阀，由于多种因素，且杭氧与工装合资，而垄断，失去阀体供货来源。

六、填料函的结构

调节阀的填料（PACKING）与工艺阀门（手动阀）的填料不同，在设计制造时要考虑到动密封的特性，既要考虑尽可能小的摩擦，以使阀内件能正常工作，还要考虑阀内件介质不能通过填料泄露。所以在常温常压下，最佳材料是聚四氟乙烯（国外一般通称Teflon，用PTFE表述），人称塑料王；最佳的结构为V型或U型，为了更有效的达到目的，一般在一组F4填料下边，加一个弹簧，使填料有一个初压力，当工作时有压力波动时，能得到一定的补偿。按规定，PTFE材料的使用温度为-40~180℃，当温度到200℃时聚四氟乙烯中的氟会被释放出来，使聚四氟乙烯解体，所以一般在高温时不使用聚四氟乙烯填料，而是使用编织填料加注高温油脂润滑，但其弹性要比PTFE填料差，因此在调料装配时，往往压的较紧，使填料与阀杆之间的摩擦系数大大增加，此时必须配备高性能的阀门定位器，才能保证调节阀的整机性能。