控制閥知識

發布時間：2009-09-22 來源：揚子工具集團 瀏覽次數:50458

平衡力方向變化，使閥芯振蕩的不穩定現象。為降低不平衡力和改善閥芯的沖刷，可采用圖示帶平衡孔的套筒式結構。角形閥的流路阻力小，因此，可降低閥兩端壓降，具有一定的節能效果。 (6)高壓閥 高壓閥適用于高靜壓和高壓差的應用場合。國內高壓閥通常采用角形單座結構，國外高壓閥也有采用整體鍛造結構。 圖6 角形閥的結構 與角形閥的區別是高壓閥的上閥蓋與閥體整體鍛造，下閥蓋與閥體分離，而角形閥的上閥蓋與閥體分離，下閥蓋與閥體是整體結構，見圖2—和圖2—的區別。國內高壓閥額定工作壓力可達32MPa，國外高壓閥額定工作壓力可達42MPao采用整體鍛造結構時，與單座閥類似，上閥蓋與填料腔是一個整體。圖2—，是角形高壓閥的結構圖。圖2—是直通高

壓閥的結構圖。為防止高壓差時流體閃蒸和空化使閥芯和閥座損傷，近年有多級降壓閥芯的高壓閥問世。圖2—顯示多級降壓高壓套筒閥結構。通常，高壓控制閥公稱通徑在DN40一DNl00，最大壓差小于16MPa時采用兩級降壓閥芯；公稱通徑小于DN40，最大壓差小于32MPa時，高壓控制閥采用，四級降壓閥芯。多級閥芯進行降壓相當于多個控制閥串聯連接，因此，不僅可大大節省安裝空間和降低成本，而且可大大降低控制閥噪聲。在高壓差時，為減小不平衡力影響，通常采用平衡式結構。平衡式結構適用于柱塞形閥芯，也適用于套筒形閥芯。多級閥芯結構采用第一級閥芯進行關閉，與單座閥相當，通常，泄漏等級為Ⅳ級。(7)隔膜閥隔膜閥由耐腐蝕的隔膜和內襯耐腐蝕材質的閥體組成，適用于強酸、強堿、強腐蝕性流體的切斷控制或節流控制。隔膜閥的流路有堰式和直通式兩種，堰式隔膜閥的閥體流路中有一個堰，當隔膜壓緊到堰時，流體被阻斷。直通式隔膜閥的閥體內是直通的，通過隔膜下移壓緊閥體來阻斷流體，由于閥體直通，因此阻斷流體和密封能力不如堰式隔膜閥。受隔膜和襯里材質的影響，隔膜閥不能用于高溫和高壓等工況。一般工作壓力不大于1．6MPa，工作溫度不大于150℃。隔膜閥用隔膜將流體密封，因此，不需要填料，降低了死區限，避免了泄漏。但因隔膜的材質特性，它的復現性不高，有較大回差。它的流量特性近似為快開特性，即在60％行程內呈現線性特性，超過60％行程后，流量變化很小。常用的隔膜材料是橡膠和聚四氟乙烯等。由于隔膜閥的流量特性(近似快開)差，控制精度低，可調范圍小，因此，國外已較少采用。隨著耐腐蝕材料研究的深入，國外多數應用場合采用耐腐蝕材料做成閥芯、閥座和閥牛來改善控制閥的動態性能，并使流量特性滿足控制要求。隔膜閥的流動阻力小，結構簡單，被控介質不會外泄，流通能力約是同樣通徑直通控制閥的1．5倍，價格比耐腐蝕材料制造的控制閥要低，因此，國內仍有一定市場。(8)球閥球閥是一類旋轉閥，它將輸入信號轉換為角位移，并帶動球狀．閥芯旋轉。球閥閥芯是一個帶孔的球，當閥芯旋轉時，節流面積變化。根據孔的形狀，分為O形球閥和V形球

閥兩類。球閥流通能力大，流動阻力小，既可用于流體的節流調節(連續控制)，也可用于流體的切斷控制(開關控制)。通常，球閥的可調比大，約為同通徑控制閥的幾倍。球閥具有旋轉閥的切斷功能，因此，適用于含纖維、漿料和黏度大的流體控制。 O形球閥的孔是一個貫通全球的直孔，當閥芯旋轉時，節流孔的面積變化，其特點 如下。 1.流量特性近似為快開特性。因此，O形球閥常被用于作為含纖維、漿料或黏性流體的切斷控制閥，其工作溫度不大于200℃，工作壓力不大于0．1MPa。 2.閥體對稱，流體流向可任意，閥芯旋轉角從0°到90°可單向旋轉，也可雙向旋轉。3.結構簡單，維護方便，可采用軟密封，因密封可靠，泄漏量很小，軟密封O形球閥(聚四氟乙烯閥座)可達氣泡級密封。 4.可調比高。通常，與活塞·式執行機構或全電子式執行機構配合使用，可調比可達100：l一500：1。5.價格貴，遠高于普通球閥。 V形球閥是在球形閥芯上有V形切口的球閥，切口的形狀與控制閥的流量特性有關。 1.V形球閥的切口可使控制閥流量特性近似為等百分比流量特性。 2.隨閥軸旋轉，V形切口旋人閥體，球體與閥體中密封圈緊密接觸，因此可達到良好密封 3.流阻小，具有剪切功能，常被用于作為含纖維、漿料或黏性流體的節流控制閥。 4.流通能力大，流通能力可達同通徑其他控制閥的2倍。 5.可調比大，可達200：1～300：1。 6.適用于工作溫度在一40～450℃(2，工作壓力不大于6．4MPa的場合。 圖7 V形球閥結構圖 (9)蝶閥電動調節蝶閥詳細說明

蝶閥又稱翻板閥，它由閥體閥板、閥軸和密封填料、軸承等部分組成。按使用介質的工作溫度和壓力，蝶閥分為常溫蝶閥(一20～450℃)、低溫蝶閥(一200～40℃)和高溫蝶閥(450～600℃和600～850℃)、高壓蝶閥等幾類。按作用方式，蝶閥可分為調節型、切斷型和調節切斷型三類。按閥板輪廓，蝶閥可分為傳統輪廓閥板蝶閥和動態輪廓閥板蝶閥。蝶閥的特點如下。 1.流通能力大，可調比大，壓降小。蝶閥流阻小，可制造大口徑蝶閥。其流通能力大，約為同通徑其他控制閥的l.5～2倍。傳統輪廓閥板的蝶閥，其可調比為33：1，動態輪廓閥板的蝶閥，其可調比達100：1。 2.流量特性在轉角0—0°(通常蝶閥轉角為0～60°)范圍內近似為等百分比特性。超過規定轉角后，控制閥的運行會不穩定。 3.控制閥氣開和氣關方式更換方便，只需要將蝶閥閥板回轉70°，并用鍵與閥軸的另一鍵銷固定即可。蝶閥的執行機構通常采用正作用執行機構。 4.流路簡單，流阻小，可用于大口徑、大流量、低壓差的應用場合，適用于漿料懸浮物和顆粒介質的流體控制。 5.可采用軟密封方法，實現嚴密的密封，用于核工業的有關應用。 6.可采用涂覆或襯里的方法實現防腐蝕，用于有腐蝕性介質流體的控制。 7.大口徑蝶閥，為獲得大輸出推力矩，可采用長行程執行機構或活塞式執行機構。 8.體積小，重量輕，結構緊湊，制造工藝簡單，價格低。 9.除了所用閥體和閥板的材料不同外，低溫蝶閥和高溫蝶閥的結構與常溫蝶閥相同。低溫蝶閥的執行機構與閥體間有長頸接管，與其他低溫控制閥類似。高壓蝶閥的材質采用鍛鋼，并采用低轉矩閥板，其他與常溫蝶閥類似。 10.可通過閥板形狀的設計，改善流路阻力分配，降低所需推力矩。例如，采用動態輪廓閥板，可在0—0°范圍內實現等百分比流量特性。(10)偏心旋轉閥 偏心旋轉閥又稱為撓曲凸輪閥、偏心球塞控制閥。它有一個偏心旋轉的閥芯，當控制閥接近。關閉時，閥芯的彎曲臂產生撓曲變形，使閥芯的球面球塞與閥座緊密 接觸，因此密封性能很好。偏心旋轉閥的特點如下。

1.抗沖刷性強。閥體和閥蓋整體鑄造，工作溫度寬，在一40～450℃，工作壓力可10MPa。2.磨損小，使用壽命長。由于偏心球塞在打開時，其與閥座環的接觸可減到最小，因此，因旋轉造成的磨損很小，它也降低了摩擦力，改善了控制閥動態特性，延長了控制閥使用壽命 3.可調比大。全腔型可達100：1；60％縮腔型可達60：1；40％縮腔型可達40：1。 4.密封性好。閥芯彎曲臂的撓曲變形使閥芯能緊壓閥座密封環，保證良好密封，標準 泄漏量小于0．01％℃。5.流通能力大。流通能力可達同通徑雙座閥的1.2倍。 6.流量特性接近修正拋物線特性，在流體流向改變時不改變流量特性。 7.動態穩定性好。只需要較小力矩就能夠嚴密關閉。流向改變時，流體對閥芯的作用力矩相互抵消，也沒有柱塞閥的根切現象，因此，動態穩定性比柱塞閥和蝶閥好。 8.可在閥體襯各種耐腐蝕或耐磨損的襯里材料，以適應各種工作溫度和工作壓力條件下的運行，也可適應腐蝕性和含顆粒等流體的控制。 9.重量輕、體積小，安裝靈活，通用性強。 (11)閘閥閘閥又稱閘板閥。它由閘板、兩個密封板和閥桿等組成。執行機構通常為長行程執行機構或活塞式執行機構。閘板可采用單閘板，也可采用雙閘板，閘閥常用于高黏度、含纖維的漿料等流體的控制。它具有流阻小、行程大、口徑大、結構簡單等特點，適用于控制精度要求不高的大口徑、大流量、低壓差的應用場合。與蝶閥比較，閘閥具有較好的剪切能力，特別適合含纖維漿料的控制，例如造紙工業中紙漿的控制。由于密封面大，因此閘閥的泄漏量較大。另有一種類似的閘閥，稱為平行滑閥。它由兩塊平行滑塊上下移動來控制流量，滑塊間的彈簧使滑塊緊壓滑軌，該類閥具有很小流體阻力和優良密封性能，標準泄漏量達0．00001％C以下。適用于緊急切斷或緊急開啟的應用場合。(12)其他特殊用途控制閥為特殊應用，在上述控制閥的基礎上，如果上閥蓋加長、添加散熱片可用于低溫和高溫；采用多個彈簧的執行機構可減小整個控制閥的體積和重量；為降低噪聲采用一系列降噪措施設計可組成低噪聲控制閥；此外，還有為便于維護和清洗采用閥體分離結構的閥體分離閥；為聯鎖動作的快速要求采用的快速切斷閥；為小流量控制設計的微小流量控制閥；為防止泄漏采用的波紋管密封的控制閥；為過熱蒸汽減溫和蒸汽透平旁路系統應用的蒸汽控制閥等。

十、流通能力計算調節閥的流通能力Kv值，是調節閥的重要參數，它反映流體通過調節閥的能力，也就是調節閥的容量。根據調節閥流通能力Kv值的計算，就可以確定選擇調節閥的口徑。為了正確選擇調節閥的尺寸，必須準確計算調節閥的額定流量系數Kv值。 調節閥額定流量系數的定義是：在規定條件下，即閥的兩端壓差為105Pa，流體的密度為1g/cm3，額定行程時流經調節閥以m3/h或t/h的流量數。 1.一般液體的Kv值計算 a.非阻塞流 式中： FL—壓力恢復系數，查表1。 FF—液體臨界壓力比系數，F=0.96-0.28Pv—閥入口溫度下，液體的飽和蒸汽壓（絕對壓力），查表4～表10。Pc—物質熱力學臨界壓力，查表2和表3。 QL—液體流量m3/h。 ρ—液體密度g/cm3 P1—閥前壓力（絕對壓力）Kpa. P2—閥后壓力（絕對壓力）Kpa. b.阻塞流 式中：各字母含義及單位同前。 2.低雷諾數修正（高粘度液體Kv值的計算）

液體粘度過高時，由于雷諾數下降，改變了流體的流動狀態，在Re<2300時流體處于低速層流，這樣按原來公式計算出的Kv值，誤差較大，必須進行修正。此時計算公式為： 式中：φ—粘度修正系數，由Re查圖求得。 對于單座閥、套筒閥、角閥等只有一個流路的閥： Re=70000對于雙座閥、蝶閥等具有二個平行流路的閥： Re=49600式中：Kv—不考慮粘度修正時計算的流通能力。 γ—流體運動粘度mm2/s。 雷諾數Re 粘度修正曲線 3.氣體的Kv值的計算： a.一般氣體當P2>0.5P1時 當P2≤0.5P1時

式中：Qg—標準狀態下氣體流量m3/h， Pm—(P1、P2為絕對壓力)Kpa, △P=P1-P2G—氣體比重（空氣G=1）， t—氣體溫度℃ b.高壓氣體（PN>10MPa） 當P2>0.5P1時， 當P2≤0.5P1時， 式中：Z—氣體壓縮系數，可查GB2624-81《流量測量節流裝置的設計安裝和使用》。 4.蒸汽的Kv值的計算 a.飽和蒸汽當P2>0.5P1時， 當P2≤0.5P1時式中：Gs—蒸汽流量Kg/h P1、P2含義及單位同前 K—蒸汽修正系數 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、異丁烷蒸汽K=43.5 b. 過熱水蒸汽 當P2>0.5P1時

當P2≤0.5P1時式中：△t—水蒸汽過熱度℃ Gs、P1、P2含義及單位同前。 5.兩相流的Kv值計算： 當介質為氣液兩相流量，一般采用分別計算液體和氣體的Kv值，然后相加求取調節閥總Kv值，這種方法是基于兩種流體相互獨立互不影響的觀點，但實際上隨著液相和氣相成分的變化，流體的狀態趨向也不同，所以計算出Kv值的誤差較大，在實際使用中常用的是濕蒸汽和含有水蒸汽的水。下面介紹一種蒸汽與凝液混合液體Kv值計算方法，計算步驟為： （1）根據混合介質中蒸汽和凝液含量，求出汽化液。 （2）根據汽化率及進口壓力P1從圖中查行修正系數Ks. （3）將已知流量除以Ks得到相應的蒸汽流量作為計算流量。 （4）應用蒸汽的Kv值計算公式求出Kv值。 6.口徑選擇步驟： 根據過程，確定調節閥的口徑，具體步驟為： （1）首先根據生產能力和設備負荷計算最大流量Qmax和最小流量Qmin （2）根據所選擇的流量特性及系統特點選定S值，然后再根據壓力分配和管路損失，確定最小壓差△Pmin和最大壓差△Pmax （3）按流通能力計算公式，求行最大流量時的

Kvs。 （4）根據Kvs在所選產品型式的標準，選取大于Kvs并接近的Kv值。 （5）根據選定的Kv值和流量特性，驗證調節閥的開度，要求開度在10%與90%之間。（6）計算R，驗算可調比。 （7）名項驗證合格后，根據Kv值確定調節閥的口徑。 十一、調節閥泄漏量標準 國標GB/T4213.92泄漏等級 試驗介質 試驗壓力 最大閥座泄漏量1/h Ⅰ 由用戶與制造廠商定 Ⅱ 5×10-3×閥額定容量 Ⅲ 水、空氣或氮氣 A 10-3×閥額定容量 水 A或BⅣ 空氣或氮氣 A 10-4×閥額定容量 水 A或BⅣ-S1 空氣或氮氣 A 5×10-4×閥額定容量 Ⅳ-S2 空氣或氮氣 A 2×10-4×△P×D V 水 B 1.8×10-7×△P×D VI 空氣或氮氣 A 3×10-3×△P(續表泄漏量)續表 閥座直徑 202540506580100150200250300350400ml/min0.10.150.30.450.60.91.74.06.7511.116.021.628.4泄漏量 氣泡數/min—2346112745— —— — 注：1.每分鐘氣泡數是用外徑6mm、壁厚1mm的管子垂直浸入水下5~10mm深度的條件下測得的，管端表面應光滑。 2.如果閥座直徑與表列值之一相差2mm以上，則泄漏系數可假設泄漏量與閥座直徑的平方成正

比的情況下通過內推法取得。 美標ANSI B16.104-197泄漏等級 最大允許泄漏量 試驗介質 試驗壓力 Ⅱ 0.5%Cv10～52℃的空氣或水 最大工作壓差△P或501b/in2壓差，取其較低者Ⅲ 0.1%Cv10～52℃的空氣或水 最大工作壓差△P或501b/in2壓差，取其較低者Ⅳ 0.01%Cv10～52℃的空氣或水 最大工作壓差△P或501b/in2壓差，取其較低者V每英寸公稱通徑和每磅/英寸2壓差時，允許有0.0005ml/min的漏水 10～52℃的水最大工作壓差△P 閥門公稱通徑 inmmml/min氣泡數/min1250.1511.5380.3022510.4532.5640.6043760.90641021.701161524.0027Ⅵ 82036.754510～52℃的空氣或氮氣 最大工作壓差△P或501b/in2壓差，取其較低者十二、附件選擇 閥門定位器 閥門定位器是氣動執行器的主要附件，它與氣動執行器配套使用，用來提高閥門的位置精度，克服閥桿摩擦力和介質不平衡力的影響，從而保證閥門按照調節器來的信號實現正確定位。 下列情況下，要配定位器： 1、介質壓力高、壓差大的時候； 2、調節閥的口徑大時（DN>100）； 3、高溫或低溫調節閥； 4、需要提高調節閥的動作速度時； 5、用標準信號、操作非標準彈簧的執行機構時（20～100KPa以外的彈簧范圍）； 6、用于分程控制時； 7、使閥門實現反向動作時（氣關式和氣開式互相轉換）；

8、需要改變閥的流量特性時（可以改變定位器凸輪）； 9、無彈簧執行機構或活塞執行機構，要實現比例動作時； 10、用電信號去操作氣動執行機構時，必須配電-氣閥門定位器。 電磁閥 當系統需要實現程序控制或兩位控制時，需要配用電磁閥。選用電磁閥時，除要考慮交、直流電源及電壓、頻率外，必須注意電磁閥與調節閥作用型式的關系，可配用“常開型”或“常閉型”。 如果要求加大電磁閥的容量，來縮短動作時間，可以并列使用兩臺電磁閥或把電磁閥作為先導閥與大容量氣動繼動器組合使用。 典型電磁閥廠家：美國ASCO;日本SMC;臺灣：AIRTAK;國產廠家：丹東電磁閥廠。丹東電磁閥廠引進德國HERION公司先進電磁閥技術已國產化。其中直動型二位三通單電控電磁閥（含防爆）；A101ED-SB024000系列（規格：3、5、8、10、12、15、20、25、40、50mm）；二位四（五）通單電控電磁閥A102ED-SF025000系列（規格：5、8、12、15、20、25mm）。直動型優點：1.工作介質可從0MPa開始工作；2.可以任意安裝使用；3.工作介質適用于水、氣、油；4.動作靈敏、性能可靠；5.功率低、壽命長、動作頻率高；6.防爆頭采用增安裝型與隔爆型相結合，用戶接線方便。 先導型二位三通單電控、雙電控電磁閥P411EI-WFM80200系列（規格：6、12mm）；二位五通單電控、雙電控電磁閥P413EI-WFM2630系列（規格：6、12mm）。 氣動繼電器（氣動放大器 氣動繼電器是一種功率放大器，也稱氣動放大器、氣動加速器。它能將氣壓信號送到較遠的地方，消除由于信號管線加長所帶來的滯后，主要用于現場變送器與中央控制室的調節儀表之間，或在調節器與現場調節閥之間，還有一種作用就是放大或縮小信號。 轉換器 轉換器分為氣-電轉換器和電-氣轉換器，其功能是實現氣、電信號之間一定關系相互轉換，主要用于在用電訊號操縱氣動執行機構時將0～10mA或4～20mA電訊號轉換或20～100KPa氣訊號轉換成0～10mA或4～20mA電訊號。 空氣過濾減壓閥 空氣過濾減壓閥是工業自動化儀表中的一種附件，其主要功能是將來自空壓機的壓縮空氣進行過濾凈化并將壓力穩定在所需要的數值上，可用于各類氣動儀表、電磁閥、氣缸、噴涂設備及小型氣動

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