調(diào)節(jié)閥選型的重要性

1、調(diào)節(jié)閥選型的重要性調(diào)節(jié)閥作為自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器，其質(zhì)量的好壞與設(shè)計院、生產(chǎn)廠家和用戶都有很密切的關(guān)系。質(zhì)量不只是生產(chǎn)廠的問題，還應(yīng)包含系統(tǒng)設(shè)計人員、生產(chǎn)廠家和使用人員方面的問題，它是廣義的概念。因此，提高調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用質(zhì)量應(yīng)從全過程來考慮，尤其是選型質(zhì)量。而要提高調(diào)節(jié)閥選型質(zhì)量，則必須提高調(diào)節(jié)閥從業(yè)人員的知識和應(yīng)用水平，這也是舉辦本次講座的目的。 調(diào)節(jié)閥是自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器, 其應(yīng)用質(zhì)量反映在系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)品質(zhì)上, 調(diào)節(jié)閥應(yīng)用的好壞, 即應(yīng)用質(zhì)量與三個方面有關(guān)： （1） 正確選型(含計算 系統(tǒng)設(shè)計人員； （2） 產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)廠； （3） 正確安裝、使用、維護(hù)用戶。 所以, 我們講質(zhì)量不只是生產(chǎn)廠的

2、問題, 它是一個廣義的概念, 包括系統(tǒng)設(shè)計人員、生產(chǎn)廠家和使用人員. 下面列舉常見的應(yīng)用問題，這些問題若能很好地處理，可以說你選閥就不會出現(xiàn)大的質(zhì)量事故。 (1口徑計算小了不能滿足Qmax ，大了常小開度工作，調(diào)節(jié)性能差，壽命短。 (2校核關(guān)閉時的P有些根本就不作校核，造成閥關(guān)不死，打不開。 (3校核可調(diào)比RR 小了不能滿足流量變化范圍。(4確定彈簧范圍涉及彈簧范圍、啟始工作壓力、輸出力、穩(wěn)定性、調(diào)整等。 (5材質(zhì)與結(jié)構(gòu)這里學(xué)問最大，一個優(yōu)秀的工程設(shè)計人員，所選的閥結(jié)構(gòu)和材質(zhì)應(yīng)是在滿足使用功能前提下，得到的是簡單的結(jié)構(gòu)、最低的價格(相對而言 。相反, 花了很多錢，甚至引進(jìn)產(chǎn)品, 還是用不好，這

3、種費用可差 2030 倍。用不好的影響則更大，開開停停，造成經(jīng)濟(jì)損失和產(chǎn)量下降，有的甚至無法投用。因此, 一個有經(jīng)驗的系統(tǒng)設(shè)計人員就知道閥在現(xiàn)場的重要性，一開始就重視閥的正確選型，并與我們密切配合。 (6附件對主體的保證和有意的補(bǔ)償。 也有很多成功的例子, 成功首先在于他們的正確選型。這些例子都是筆者親自經(jīng)歷的： (1化八院選用的耐鹽酸調(diào)節(jié)閥，因所選閥型和材料恰當(dāng)，已使用兩年以上。 (2化六院與沙市農(nóng)藥廠精細(xì)化工工程，多種物質(zhì)混合成的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，該閥1993 年投用至今正常。 (3化四院選用燒堿專用閥，克服了燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)高溫濃堿腐蝕與堵卡問題。 (4化八院與內(nèi)蒙吉蘭泰化工項目水處理(脫鹽水

4、系統(tǒng)，以往無論國內(nèi)外裝置均用襯膠蝶閥或隔膜閥，閥一直用不好。該廠改引進(jìn)隔膜閥用我們?yōu)橹畬ｉT設(shè)計的水處理閥后, 閥已運行了兩年多。類似的還有云南氮肥廠。 (5核動力設(shè)計院選用高溫高壓、0.2 秒緊急動作閥，保證了試驗裝置運行。 (6成都化工廠濕氯氣調(diào)節(jié)，原為美國閥，選用氯氣專用閥后, 實現(xiàn)了國產(chǎn)化。 (7什邡化工總廠346 工程選用磷銨專用閥，投運兩年多正常。 (8紅光化工廠98濃硝酸，選用全四氟耐蝕閥，1992 年至今運行正常。 (9云南氮肥廠磷酸及混和介質(zhì)，選用耐腐蝕球閥代替預(yù)先準(zhǔn)備進(jìn)口的產(chǎn)品，產(chǎn)品從1992 年至今運行正常，還節(jié)約10 多萬美元。 (10武鋼技改選用微壓力自力式閥，解決了爐

5、膛50mmHzO 的超低壓穩(wěn)定問題。 舉例涉及的問題和成功的例子，目的在于證明選型的重要性和技術(shù)處理的價值，以引起對調(diào)節(jié)閥選型的足夠重視。 本節(jié)講座重點比較分析了國內(nèi)外調(diào)節(jié)閥應(yīng)用質(zhì)量上的差距與原因。如果說國內(nèi)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計水平、生產(chǎn)水平與國外先進(jìn)國家相比有一定差距是實際的，但是如果說有十分大的差距，就不一定符合實際了(至少筆者這樣認(rèn)為 。那么，為什么國內(nèi)調(diào)節(jié)閥的使用效果和時間遠(yuǎn)不及引進(jìn)產(chǎn)品呢？在這節(jié)，筆者將對這問題做出闡述。 如果說國內(nèi)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計水平、生產(chǎn)水平與國外先進(jìn)國家相比有一定差距是實際的，但是如果說有十分大的差距，就不一定符合實際了(至少筆者這樣認(rèn)為 。那么，為什么國內(nèi)調(diào)節(jié)閥的使用效果

6、和時間遠(yuǎn)不及引進(jìn)產(chǎn)品呢？ 只要比較一下我國的調(diào)節(jié)閥計算選型表與國外計算選型表，不難發(fā)現(xiàn)，我們的內(nèi)容太簡單。如美國儀表學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)格式所列內(nèi)容49 個序號，我國表格不到20 個序號，不少內(nèi)容都沒有納入，必然選型不當(dāng)、不全面，造成“先天不足”；再就是國內(nèi)調(diào)節(jié)閥標(biāo)準(zhǔn)化程度太高，以一變應(yīng)萬變，而不是“對癥下藥”，予以不同對待。僅以閥的泄漏為例，用戶反映較強(qiáng)烈。它不僅涉及結(jié)構(gòu)的選定。還涉及不平衡力計算。誰來細(xì)致的考慮呢？沒有。既然沒有，必然造成關(guān)不死、打不開、泄漏大、密封的可靠性差(開始可以，用不到多久就不行了 等使用問題。要解決它，就必須細(xì)致的考慮，它包括： (1根據(jù)閥的關(guān)閉壓差, 計算不平衡力, 以確定

7、閥結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)大小, 首先保證關(guān)死需要的足夠的輸出力。 (2確定最佳流向以利于密封。 (3閥的結(jié)構(gòu)考慮, 對大壓差、大口徑閥(如 DN100 的閥，P20MPa ，其不平衡推力高達(dá) Ft0.25 1022015.7t ，對結(jié)構(gòu)的細(xì)致考慮十分重要，包括力平衡和耐汽蝕、沖蝕的考慮。 (4不干凈介質(zhì)、結(jié)垢結(jié)巴介質(zhì)的防堵性能的考慮，堵住了、卡住了，又怎能密封？ (5對強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，節(jié)流件的耐腐蝕性能考慮，而且必然可靠，不少閥運行不久泄漏就超標(biāo), 原因就在節(jié)流件被腐蝕。 (6對密封型式的考慮。 a. 硬密封還是軟密封； b.是否需要堆焊耐磨合金，提高可靠性； c.軟密封型式及軟密封材質(zhì)。 (7泄漏等級、

8、試驗方法、試驗壓差、驗收方法等等。 由此可見，粗糙的考慮，必然獲得粗糙的使用效果：大部份一般產(chǎn)品可以, 所以, 稍有考慮欠當(dāng)和特殊場合，閥肯定用不好。 歸納起來，國內(nèi)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用的主要問題是：計算、選型不全面，造成“先天不足”；生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品太單一, 不能滿足各種需求。解決的辦法是：首先把握質(zhì)量的第一關(guān)(也是生產(chǎn)廠不重視的一關(guān) 簽訂合同關(guān)，審查所選閥真正能有效的滿足工作條件和使用要求, 克服“先天不足”；其次是生產(chǎn)廠生產(chǎn)的各種產(chǎn)品, 尤其是特殊產(chǎn)品、變型產(chǎn)品以適應(yīng)特殊場合的需求。要做到這兩點，無論選型人員和生產(chǎn)廠家都必須精通調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用。 調(diào)節(jié)閥的計算、選型究竟涉及到哪些內(nèi)容? 本節(jié)講座按閥型、

9、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、上閥蓋與填料、閥內(nèi)件、附件的選定總結(jié)出了110 問，供計算、選型時參考。筆者認(rèn)為如果在選型過程中根據(jù)實際工況對這些問題都一一作出了比較和選擇，那么所選的閥就八九不離十了。當(dāng)然, 這里面涉及到許多技術(shù)問題和實踐經(jīng)驗，需要在實踐中不斷的積累。 詳細(xì)內(nèi)容 (1 驅(qū)動方式的選擇：電動、氣動、液動的決定? (2 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇普通型還是新型的電子式結(jié)構(gòu)? (3電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是角行程還是直行程? (4角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直連式還是曲柄連接式？ (5電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號的決定：電、電，還是其它? (6電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)防爆與否? (7伺服放大器的選定? (8是否需要位置反饋信號? (9是否需要過載保護(hù)? (

10、10是否需要手操? (11氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜式與活塞式的選定? (12氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)比例式與兩位式的選定? (13氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)直行程與角行程的選定? (14氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)有彈簧與無彈簧式的選定?(15氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是單彈簧型的老式結(jié)構(gòu)還是多彈簧小型新結(jié)構(gòu)? (16正作用與反作用的選定？ (17彈簧范圍的選定(涉及計算 ？ (18工作彈簧范圍的選定(涉及計算 ？ (19是否需要加長支架？ (20執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格的決定(涉及計算 ？ (21執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格是按標(biāo)準(zhǔn)與閥搭配還是縮小或增大？ (22氣信號大小的選定？ (23氣信號接口的要求？ (24行程(或角度 的選定？ (25氣源大小的選定？ (2

11、6動作速度的要求？ (27環(huán)境條件是否滿足？ (28對顏色的要求？ (29對重量的限制與否？ (30對顏色的要求？ 本節(jié)講座重點總結(jié)分析調(diào)節(jié)閥正確選型所需要注意的事項, 按調(diào)節(jié)閥閥型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、材料、流量特性、作用方式、彈簧范圍、流向、填料、附件九個方面總結(jié)了調(diào)節(jié)閥選型的經(jīng)驗和注意事項，對于調(diào)節(jié)閥 從業(yè)人員了解調(diào)節(jié)閥的選型知識，提高選型水平有較大的幫助作用，但限于筆者水平有限，難免有許多不足和問題，歡迎廣大讀者批評指正。(1確定公稱壓力，不是用Pmax 去套PN ，而是由溫度、壓力、材質(zhì)三個條件從表中找出相應(yīng)的PN 并滿足于所選閥之PN 值。 (2確定的閥型，其泄漏量滿足工藝要求。 (3確定的

12、閥型, 其工作壓差應(yīng)小于閥的允許壓差, 如不行, 則須從特殊角度考慮或另選它 (4介質(zhì)的溫度在閥的工作溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度符合要求。 (5根據(jù)介質(zhì)的不干凈情況考慮閥的防堵問題。 (6根據(jù)介質(zhì)的化學(xué)性能考慮閥的耐腐蝕問題。 (7根據(jù)壓差和含硬物介質(zhì)，考慮閥的沖蝕及耐磨損問題。(8綜合經(jīng)濟(jì)效果考慮的性能、價格比。需考慮三個問題： a結(jié)構(gòu)簡單(越簡單可靠性越高 、維護(hù)方便、備件有來源； b使用壽命； c 價格。 (9優(yōu)選秩序。 蝶閥單座閥雙座閥套筒閥角形閥三通閥球閥偏心旋轉(zhuǎn)閥隔膜閥。 要求閥動作平穩(wěn)； 小開度調(diào)節(jié)性能好； 選好所需的流量特性； 滿足可調(diào)比； 阻力小、流量比大（閥的額定流量參數(shù)與公稱通

13、徑之比）； 調(diào)節(jié)速度。 這是不可分割、互相聯(lián)系的兩個因素。泄漏量應(yīng)滿足工藝要求，且有密封面的可靠性的保護(hù)措施；切斷壓差（閥關(guān)閉時的壓差）必須提出來（遺憾的是許多設(shè)計院的調(diào)節(jié)閥計算規(guī)格書中無此參數(shù)），讓所選閥有足夠的輸出力來克服它，否則會導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)選大或選小。 即使是干凈的介質(zhì)，也存在堵塞問題，這就是管道內(nèi)的不干凈東西被介質(zhì)帶人調(diào)節(jié)閥內(nèi)，造成堵卡，這是常見的故障，所以應(yīng)考慮閥的防堵性能。通常角行程類的調(diào)節(jié)閥比直行程類的調(diào)節(jié)閥防堵性能好得多，故以后角行程類的調(diào)節(jié)閥使用將會越來越多。 它包括耐沖蝕、汽蝕、腐蝕。主要涉及到材料的選用和閥的使用壽命問題，同時，涉及到經(jīng)濟(jì)性問題。此問題的實質(zhì)應(yīng)該是所選閥

14、具有較好的耐蝕性能且價格合理。如能選全四氟閥就不應(yīng)該選全耐蝕合金閥；能選反汽蝕效果較好、結(jié)構(gòu)簡單的角形高壓閥（滿足兩年左右使用壽命），就不應(yīng)該選結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格貴的其它高壓閥。 這涉及調(diào)節(jié)閥的公稱壓力、工作溫度的選定。 耐壓方面, 如果只是壓力高并不困難, 主要是壓差大會產(chǎn)生汽蝕； 耐溫方面, 通常解決 450以下是十分容易的,450600也不困難, 但到 600以上時, 矛盾就會突出；當(dāng)溫度在80時的切斷類調(diào)節(jié)閥選用軟密封材料通常是不可取的, 應(yīng)該考慮硬密封切斷。 附表：常用材質(zhì)的工作溫度、工作壓力與PN 關(guān)系表。 此問題非常直觀，一定是外觀好、重量輕的閥受使用廠家歡迎。這里要改變一種偏見，認(rèn)

15、為調(diào)節(jié)閥是個“老大粗”，重一點或外觀差一點，沒什么了不起?，F(xiàn)在我們十分重視它，從而提出了調(diào)節(jié)閥應(yīng)該具有小型化、輕型化、儀表化的特征。 在滿足上述使用功能的要求中，適用的閥有幾類，此時便應(yīng)綜合經(jīng)濟(jì)效果確定某一閥型, 為此, 我們認(rèn)為, 至少應(yīng)該考慮以下四個問題： 1高可靠性。 結(jié)構(gòu)簡單； 可靠性高。這里需要改變過去片面追求性能指標(biāo)，忽視可靠性的錯誤作法。2）使用壽命長。 3）維護(hù)方便，備品備件有來源。 4）產(chǎn)品價格適宜，性能價格較好。 根據(jù)調(diào)節(jié)閥的功能優(yōu)劣和上述觀點，特提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： 全功能超輕型調(diào)節(jié)閥 蝶閥 套筒閥 單座閥 雙座閥 偏心旋轉(zhuǎn)閥 球閥 角形閥 三通閥 隔膜閥 在這些調(diào)

16、節(jié)閥中, 我們認(rèn)為應(yīng)該盡量不選用隔膜閥, 其理由是隔膜是一個極不可靠的零件, 使其隔膜閥也成為了可靠性差的產(chǎn)品。 (1最簡單的是氣動薄膜式，其次是活塞式，最后是電動式。 (2電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要優(yōu)點是驅(qū)動源(電源 方便，但價格高，可靠性、防水防爆不如氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以應(yīng)優(yōu)先選用氣動式。 (3老電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)笨重, 我們已有電子式精小型高可靠性的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供(價格相應(yīng)高. (4老的 ZMA、ZMB 薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以淘汰, 由多彈簧輕型執(zhí)行機(jī)構(gòu)代之（性能提高, 重量、高度下降約30 。 (5活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)品種規(guī)格較多，老的、又大又笨的建議不再選用，而選用輕的新的結(jié)構(gòu)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素是：

17、可靠性； 經(jīng)濟(jì)性； 動作平穩(wěn)、足夠的輸出力； 重量外觀； 結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。(1可靠性方面 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡單可靠：老式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性差是它過去的一貫弱點, 然而在90 年代電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展徹底解決了這一問題，可以在510 年內(nèi)免維修，它的可靠性甚至超過了氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。正由于此，筆者認(rèn)為，它將成為下世紀(jì)調(diào)節(jié)閥的主流。(2驅(qū)動源 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大不足就是需另設(shè)置氣源站，增加了費用；電動閥的驅(qū)動源隨地可取。 (3價格方面 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須附加閥門定位器，再加上氣源，其費用與電動閥不相上下（進(jìn)口電氣閥門定位器與進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)價格相當(dāng)；國產(chǎn)定位器與國產(chǎn)電動執(zhí)行器不相上下）。 (4推力和剛

18、度 兩者相當(dāng)。 (5防火防爆 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)+電氣閥門定位器 略好于電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 （1）在可能的情況下，建議選用進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配國產(chǎn)閥（如全功能超輕型閥），以用于國產(chǎn)化場合、新建項目等。 （2）薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)雖存在推力不夠、剛度小、尺寸大的缺限，但其結(jié)構(gòu)簡單，所以，目前仍是使用最多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。但這里我們強(qiáng)調(diào)的是最好選用ZHA 、ZHB 型的精小型薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替ZMA 、ZMB 型的老式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以獲得更輕的重量、更小的尺寸和大的輸出力。 （3）活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇注意方面： 氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力不夠時, 選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)來提高輸出力; 對大壓差的調(diào)節(jié)閥(如中壓蒸汽切斷, 當(dāng)DN100 時

19、，我們建議選用單密封的調(diào)節(jié)閥（單座閥或單座套筒閥），保證閥有較好的切斷性能，但此時，壓差對閥芯的不平衡力增大，宜選活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)；當(dāng)DN200 時，甚至要選雙層活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 對普通調(diào)節(jié)閥，還可選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸大大減小，就此觀點而言，氣動活塞調(diào)節(jié)閥使用會更多； 對角行程類調(diào)節(jié)閥，其角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式很多，使之復(fù)雜化，應(yīng)首先考慮結(jié)構(gòu)簡單、動作自如、尺寸小、推力大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，典型的結(jié)構(gòu)是雙活塞齒輪齒條轉(zhuǎn)動式。值得強(qiáng)調(diào)的是，傳統(tǒng)的“直行程活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)+角鐵+曲柄連桿”方式應(yīng)該淘汰。 (1閥體耐壓等級、使用溫度和耐腐蝕性能等方面應(yīng)不低于工藝連接管道的要求，并應(yīng)優(yōu)

20、先選用制造廠定型產(chǎn)品。 (2水蒸汽或含水較多的濕氣體和易燃易爆介質(zhì)，不宜選用鑄鐵閥。 (3環(huán)境溫度低于20時(尤其是北方 ，不宜選用鑄鐵閥。 (4對汽蝕、沖蝕較為嚴(yán)重的介質(zhì)溫度與壓差構(gòu)成的直角坐標(biāo)中, 其溫度為300,壓差為15MPa 兩點連線以外的區(qū)域時, 對節(jié)流密封面應(yīng)選用耐磨材料, 如鈷基合金或表面堆焊司特萊合金等。 (5對強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，選用耐蝕合金必須根據(jù)介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力的不同，選擇合適的耐腐蝕材料。 (6閥體與節(jié)流件分別對待, 閥體內(nèi)壁節(jié)流速度小并允許有一定的腐蝕, 其腐蝕率可以在每年lmm 左右；節(jié)流件受到高速沖刷、腐蝕會弓起泄漏增大，其腐蝕率應(yīng)小于每年0.1mm 。

21、(7對襯里材料(橡膠、塑料 的選擇時該工作介質(zhì)的溫度、壓力、濃度都必須滿足該材料的使用范圍，并考慮閥動作時對它物理、機(jī)械的破壞(如剪切破壞 。 (8真空閥不宜選用閥體內(nèi)襯橡膠、塑料結(jié)構(gòu)。 (9水處理系統(tǒng)的兩位切斷閥不宜選用襯橡膠材料。(10典型介質(zhì)的典型耐蝕合金材料選擇： a硫酸：316L ，哈氏合金，20 號合金。 b硝酸：鋁，C4 鋼，C6 鋼。 c鹽酸：哈氏B 。 d氫氟酸：蒙乃爾。 e醋酸、甲酸：316L 、哈氏合金。 f磷酸：因可鎳爾、哈氏合金。 g尿素：316L 。 h燒堿：蒙乃爾。 i氯氣：哈氏C 。 j. 海水：因可鎳爾，316L 。 (11到目前為止，最萬能的耐腐蝕材料是四氟

22、，稱為“耐蝕王”。因此，應(yīng)首先選用全四氟耐腐蝕閥(華林所專利產(chǎn)品 ，不得已的情況下(如溫度180，PN 16 才選用合金。 這是調(diào)節(jié)閥材料選擇的主要內(nèi)容。在強(qiáng)腐蝕類的介質(zhì)中選用耐腐蝕合金閥時，必須根據(jù)其濃度、溫度、壓力三者結(jié)合起來才能選用相應(yīng)的材質(zhì)，這方面有專門的耐腐蝕數(shù)據(jù)手冊。 附表：常見耐腐蝕材料表 氟塑料成功地用在耐腐蝕閥上 由于選用耐腐蝕合金不僅價格昂貴，而且針對性特別強(qiáng)，如果溫度、濃度、成分稍有改變，就有可能不耐腐蝕了，所以在沒有實踐和試驗證明時不可盲目的選用，否則導(dǎo)致選材不當(dāng)，這也是 80 年代前耐腐蝕閥還是個老大難的原因所在。因此，人們在不斷地探索將非金屬材料用在耐腐蝕場合。最典

23、型的材料是橡膠和塑料，由此產(chǎn)生了襯膠的蝶閥、襯膠隔膜閥、襯膠的截止閥，還有玻璃鋼的球閥、陶瓷球閥等。其中襯膠的調(diào)節(jié)閥在50 年代就開始使用，在60 年代成為當(dāng)時的主要的耐腐蝕調(diào)節(jié)閥，起到了較大的作用。在七十年代末至 80 年代初，耐腐蝕合金閥使用多了起來，陶瓷類調(diào)節(jié)閥 因太硬、易碎，使用最少，效果最差。真正的突破還是在 80 年代，氟塑料成功地用在了調(diào)節(jié)閥上，由此產(chǎn)生了襯氟塑料的調(diào)節(jié)閥（閥的品種有單座閥、蝶閥、O 型球閥、V 型球閥）。至目前，氟塑料除融狀堿金屬、高溫三氟化氯及氟元素等個別介質(zhì)對它有腐蝕外，其它介質(zhì)對它幾乎沒有腐蝕，故被稱為“耐腐蝕王”，由它制造的閥也就成了“萬能”的耐腐蝕調(diào)節(jié)

24、閥。但其缺點就是耐溫僅能在 180以內(nèi)、耐壓僅能到2.5MPa 、耐沖蝕性能差，故要求壓差越小越好，通常在7.6MPa 內(nèi)。這一條件已經(jīng)覆蓋了強(qiáng)腐蝕場合90以上。正由于此，耐腐蝕問題不再是老大難了。 對汽蝕、沖蝕嚴(yán)重的閥，如高壓差介質(zhì)，含固體顆粒的介質(zhì)必須考慮耐磨損問題；對切斷類硬密封調(diào)節(jié)閥，也必須保護(hù)密封面，防止和減小沖蝕，可選用的最常用的耐磨材料是司特萊合金。 下面提供的是初步的選擇，詳細(xì)的選擇見專門資料： (1S0.6 時選對數(shù)特性。 (2小開度工作、不平衡力變化大時選對數(shù)特性。 (3要求的被調(diào)參數(shù)反映速度快時選直線，慢時選對數(shù)。 (4壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可選直線特性。 (5液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)可選直線

25、特性。 傳統(tǒng)的流量特性設(shè)計理論都是按閥上壓降不變的理想狀況來設(shè)計定型的, 也是用這種方法向用戶提供 調(diào)節(jié)閥固有流量特性的。這種閥上壓降不變，即 S1 的理想流量特性在實際工作中永遠(yuǎn)不會存在。實際工作中，S 1，工作特性偏離理想特性，嚴(yán)重地產(chǎn)生畸變。為了保證流量特性有較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，人們按 傳統(tǒng)的流量特性理論，要求實際工作情況向理想情況靠攏，以犧牲能耗來換取，提出S 應(yīng)等于0.30.6。 S0.3，實際工作特性畸變得不好使用。那么, 為什么我們不可以將閥的固有特性向?qū)嶋H工作特性來靠攏呢？為什么提供實際工作中不存在的特性，讓其在使用中嚴(yán)重畸變呢？為什么不可以按實際工作特性來討論以減小這種畸變呢？由

26、此可見，傳統(tǒng)的理想與實際相脫離的設(shè)計與應(yīng)用理論，從思想方法上看就存在著嚴(yán)重問題。因此，我們應(yīng)該研究實際工作中具有代表性的，典型的S 值，提供在這些S 值下的直線和對數(shù)流量特性等，使閥固有特性盡可能與工作特性相吻合。這種理想與實際相結(jié)合的方法將帶來如下優(yōu)點和實用意義： （1）閥提供的固有特性與實際工作特性更加接近，畸變減小，調(diào)節(jié)性能提高。 （2）按低 S 來設(shè)計閥的固有特性, 打破傳統(tǒng)的犧牲能耗來換取調(diào)節(jié)品質(zhì)的高 S 運行理論, 可大大節(jié)省系統(tǒng)能耗。據(jù)此理論,S 可以在 0.050.15 之間, 與原高 S 運行相比, 可節(jié)省能耗 1522. 這對于我國能源緊張的今天, 有較好的使用價值和社會效

27、益。 （3）隨著計算機(jī)的應(yīng)用, 研究這種理論可使調(diào)節(jié)閥特性很容易根據(jù)不同 S 值實現(xiàn)在線整定、補(bǔ)償, 根據(jù)系統(tǒng)需要獲得較佳的工作特性。這種閥華林公司正在研究之中。（4）有利于產(chǎn)品制造。目前, 調(diào)節(jié)閥流量特性誤差是工廠最難達(dá)到的性能指標(biāo)。然而, 使用中因畸變厲害, 從來沒有用戶提出過流量特性誤差影響使用和調(diào)節(jié)的問題. 因為即使提供的流量特性誤差為 0,到實際工作中, 畸變得已經(jīng)一塌糊涂. 因此，原流量特性誤差的把關(guān)是只抓住其次要矛盾, 忽視了實際工作中畸變厲害這一主要矛盾. 采用常用典型 S 值下的工作特性為閥的固有特性, 不但抓住了主要矛盾, 保證了調(diào)節(jié)性能, 而且這種試驗更簡化, 也有利于產(chǎn)

28、品制造。 所謂節(jié)能調(diào)節(jié)閥，其實質(zhì)就是保證在低S 運行下調(diào)節(jié)閥有較理想的流量特性問題。 能否在低 S 下運行，傳統(tǒng)的討論都是僵持在閥的固有流量特性這個問題上。S 值太小，主要影響兩個調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)，一是可調(diào)范圍減小，二是流量特性畸變。因此，作出結(jié)論，為保證調(diào)節(jié)閥節(jié)品質(zhì)，S 應(yīng)取大一些，一般為0.30.6，從而否定了低S 運行的問題。 上述爭論不休的問題, 實際上只要根據(jù)前面所談到的理想與實際相結(jié)合的流量特性設(shè)計方法, 在閥上做文章, 也就顯得十分簡單了. 由工作流量特性方程式, 將S 0.1 代入, 即可得到S 0.1 的節(jié)能調(diào)節(jié)閥流量特性。 在我們的試驗中, 通過修正閥芯曲面或套筒窗口的形狀和尺

29、寸, 便很方便地解決了所謂的低S 流量特性畸變的問題。實際可調(diào)比可達(dá) 30,實際流量特性滿足了國標(biāo)對流量特性誤差考核的要求, 完全同普通閥一樣. 于是一種只在理想固有特性上討論, 把S 定在0.3 以上, 通過提高閥上壓降, 犧牲能耗來換取調(diào)節(jié)品質(zhì)的傳統(tǒng)的方法被打破了。通過對閥的小小修正來解決問題, 不僅簡單易行, 而且還節(jié)約了大量能耗。 由于選擇方法較多，不必一一闡述。這里，推薦根據(jù)流量特性的使用特點得出的一種直觀選擇流量特性的參考表。 （1）根據(jù)S 值確定閥固有特性M 根據(jù)下表選定的工作特性，再根據(jù)S 值確定閥固有特性（即理想特性），見下表。 （2）根據(jù)不平衡力作用方向確定閥固有特性 不平

30、衡力變化為“”ft（作用方向?qū)㈤y芯壓開）時，按通常方法即按上述方法確定。 不平衡力變化為“”ft（作用方向?qū)㈤y芯壓閉）時，選用對數(shù)特性。 (1國外常用故障下開或關(guān)來表示，即故障開、故障關(guān)，與我國的氣開、氣閉表示正好相反，故障開對應(yīng)氣閉閥，故障關(guān)對應(yīng)氣開閥。 (2新的輕型閥、精小型閥已不強(qiáng)調(diào)執(zhí)行機(jī)械的正作用、反作用了，因而必須在尾注上標(biāo)明。B(氣閉 ； K(氣開 。 氣動調(diào)節(jié)閥按作用方式不同, 分為氣開閥與氣閉閥兩種。氣開閥隨著信號壓力的增加而打開, 無信號時, 閥處于關(guān)閉狀態(tài)。氣閉閥即隨著信號壓力的增加, 閥逐漸關(guān)閉, 無信號時, 閥處于全開狀態(tài)。氣開、氣閉閥的選擇主要從生產(chǎn)安全角度考慮。當(dāng)系

31、統(tǒng)因故障等原因使信號壓力中斷時（即閥處于無信號壓力的情況下時），考慮閥應(yīng)處于全開還是關(guān)閉狀態(tài)才能避免損壞設(shè)備和保護(hù)工作人員。若閥處全開位置危害性小，則應(yīng)選氣閉閥；反之，應(yīng)選氣開閥。 選定了調(diào)節(jié)閥作用方式之后，即可決定氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式，即決定正作用或反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的問題。 傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體部件的配用情況見表53。依據(jù)所選的氣開閥或氣閉閥，從該表中即可決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式及型號。 值得強(qiáng)調(diào)的是，對氣開閥采用倒裝閥芯去配正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在看來是極不可取的。我們不去考慮閥的本身（閥芯仍然正裝），而從改配反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)解決，這樣既簡單、又方便（理由是改動閥比改反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)雜得多）。

32、 (1首先是選擇彈簧范圍，還要確定工作彈簧范圍。 (2確定工作彈簧范圍涉及計算輸出力去克服不平衡力。若有困難，應(yīng)將條件(主要是閥關(guān)閉時的壓差 告訴制造廠，協(xié)助計算并調(diào)好彈簧和工作范圍出廠(目前，不少廠家根本不做計算 。 從閥的穩(wěn)定性上選擇，彈簧應(yīng)該是越硬越好，如選用 40200KPa 、60180KPa 的彈簧, 它不僅克服 輕微振蕩、克服摩擦力，而且能使閥芯住復(fù)運動自如。 由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力是執(zhí)行機(jī)構(gòu)總的合力減去彈簧的張力、摩擦力、彈簧越軟，其輸出力就越大。所以，從輸出力上考慮應(yīng)該選擇軟彈簧（即小的彈簧范圍）。 若從穩(wěn)定性上選擇，要選用彈簧范圍大的硬彈簧；若從輸出力來看，又應(yīng)該選用彈簧范圍

33、小的軟彈簧，兩者互為矛盾，因此應(yīng)予以綜合考慮。在滿足輸出力的情況下, 盡量選用范圍大的硬彈簧。筆者建議，對薄膜閥充分利用定位器250KPa 的氣源，選用60180KPa 的彈簧。它對氣開閥有60KPa 的輸出力，對氣閉閥有25018070KPa 的輸出力，其彈簧范圍Pr 為18060120KPa 。再看傳統(tǒng)的20100KPa 的彈簧配 140KPa 的氣源時的輸出力；氣開閥為20KPa ，氣閉閥與14010040KPa ，其彈簧范圍Pr 1002080KPa 。由此不難看出，無論從輸出力、剛度上講，我們建議選擇 60180KPa 的彈簧范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于常規(guī)彈簧范圍。 若遇大口徑、大壓差、含顆粒等

34、場合時，其彈簧范圍的選定通過詳細(xì)計算來滿足。 彈簧是氣動調(diào)節(jié)閥的主要零件, 彈簧范圍是指一臺閥在靜態(tài)啟動時的膜室壓力到走完全行程時的膜室壓力，字母用Pr 表示。如Pr 為20100KPa ，表示這臺閥靜態(tài)啟動時膜室壓力是20KPa ，關(guān)閉時的膜室壓力是100KPa 。常用的彈簧范圍有20100KPa 、2060KPa 、60100KPa 、60180KPa 、40200KPa由于氣動儀表的標(biāo)準(zhǔn)信號是 20100KPa, 因此傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥理論把與氣動儀表標(biāo)準(zhǔn)信號一致的彈簧范圍(20 100KPa定義成標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍. 調(diào)節(jié)閥廠家按20100KPa 作為標(biāo)準(zhǔn)來出廠, 這是十分錯誤的。 為了保證調(diào)節(jié)閥

35、正常關(guān)閉和啟動，就必須用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力克服壓差對閥芯產(chǎn)生的不平衡力，我們知道，對氣閉閥膜室信號壓力首先保證閥的關(guān)閉到位，然后再繼續(xù)增加的這部分力，才把閥芯壓緊在閥座上，克服壓差把閥芯頂開。我們又知道，不帶定位器調(diào)節(jié)閥的最大信號壓力是 100KPa,它所對應(yīng)的 20 100KPa 的彈簧范圍只能保證閥芯走到位, 再也沒有一個克服壓差的力量，閥工作時必然關(guān)不嚴(yán)，造成內(nèi)漏。為此，就必須調(diào)整或改變彈簧范圍, 但是, 把它說成“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”就出問題了, 因為是標(biāo)準(zhǔn)就不能改動。如果我們堅持標(biāo)準(zhǔn), 按“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”來調(diào)整，那么, 它又怎么能投用呢? 在現(xiàn)實中, 卻有許多使用廠家和安裝公司；都堅持按 標(biāo)

36、準(zhǔn)彈簧范圍,20100KPa 來調(diào)整和驗收調(diào)節(jié)閥，又確實發(fā)生閥關(guān)不嚴(yán)的問題。錯誤的根源就在此。 正確的提法應(yīng)該是“設(shè)計彈簧范圍”，是我們設(shè)計生產(chǎn)彈簧的零件參數(shù)。工作時根據(jù)氣開氣閉還要作出相應(yīng)的調(diào)整，我們稱為工作彈簧范圍。仍以上述為例，設(shè)計彈范圍20100KPa ，對氣閉閥我們可以將工作彈簧范圍調(diào)到1090KPa ，這樣就有10KPa ，作用在膜室的有效面積Ae 上；又如氣開閥, 有氣打開, 無氣時閥關(guān)閉, 此時克服壓差靠的是彈簧的預(yù)緊力。為了克服更大的壓差, 需調(diào)緊預(yù)緊力，還需帶定位器, 若定位器氣源為140KPa, 我們可以將設(shè)計彈簧范圍20100KPa 調(diào)緊到50130KPa ，此時輸出力

37、為50KpaAe。如果把20100KPa 作為標(biāo)準(zhǔn)彈簧固定的話，就只有20KpaAe，帶定位器也失去作用。由此可見，氣開閥帶定位器也必須調(diào)高彈簧范圍的起點壓力才能提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。 對不帶定位器的場合，氣閉閥我們還可以設(shè)計 2080KPa, 這樣不帶定位器仍有 20KPa.Ae 的輸出力。所以彈簧范圍應(yīng)根據(jù)氣開氣閉、帶定位器與否、壓差產(chǎn)生的不平衡力作用的方向，三者結(jié)合起來才能設(shè)計出相適應(yīng)的彈簧。為什么國外設(shè)計的彈簧很多，高達(dá)十幾種，就是此道理。由此可見，標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍的提法是錯誤的，它讓人們在“標(biāo)準(zhǔn)”二字上而不能改動，誤導(dǎo)人們死套 20100KPa 來調(diào)校，結(jié)果造成無輸出力或輸出力不夠。正確

38、的提法應(yīng)是：將“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”提法取消，改為“設(shè)計彈簧范圍”。其中20 100KPa 的彈簧范圍稱為常用彈簧范圍。 (1在節(jié)流口，介質(zhì)對著閥芯開方向流為流開，向關(guān)方向流為流閉。 (2流向的選擇主要是單密封類調(diào)節(jié)閥，有單座閥類、角閥類、單密封套筒閥三個大類?；鼮橐?guī)定流向(如雙座閥、V 球 和任意流動(如O 球 。 (3當(dāng)dg 15 時，通常選流開，當(dāng)dg15 的小口徑閥，尤其是高壓閥可選流閉，以提高壽命。 (4對兩位開關(guān)閥可選流閉。 (5若流閉型閥產(chǎn)生振蕩，改過來，流開型即可消除。 對ds dg 的調(diào)節(jié)閥，不同流向，可引起Ft 作用方向的改變，它將帶來如下影響： （1）對穩(wěn)定性的影響：前面已經(jīng)

39、分析了，“” Ft 時閥穩(wěn)定，“” Ft 時穩(wěn)定性差。 （2）對閥芯密封性能的影響： Ft 時, 閥芯密封力FO F Ft, Ft 時, 不平衡力本身是將閥芯壓閉的, 從而增加了密封比壓。可見前者密封力小, 密封性能差；后者密封力大, 密封性能好。 （3）對許用壓力、許用壓差的影響：由于流向的改變，使閥桿端壓力為P1 或P2，前者不平衡力比后者小，使許用壓力、許用壓差改變，P1 在閥桿端比P2 在閥桿端P大（ds dg 時。在同樣閥芯裝配上，流閉型的許用壓力、許用壓差較流開型大（dsdg，因其輸出力大）。 為說明這一問題，首先從流體力學(xué)上分析一下流體對不同繞流物的阻力情況。在下圖中, 飛機(jī)機(jī)翼

40、是在風(fēng)洞里試驗的, 風(fēng)速為210 英里每小時。當(dāng)圓頭朝上時, 阻力為1個單位; 將機(jī)翼倒180,使尖尾朝前，阻力則為前者的2 倍。我們把前一情況模擬為流閉型，后一情況模擬為流開型，即可得到流閉型比流開型阻力小的結(jié)論. 其主要原因在于大頭朝前時產(chǎn)生的渦流區(qū)遠(yuǎn)小于大頭向后產(chǎn)生的渦流區(qū), 因此大頭向前的阻力小于大頭向后的阻力. 現(xiàn)在回到調(diào)節(jié)閥中, 因流閉型阻力比流開型小, 故流閉型的流量系數(shù)比流開型大, 一般可提高1015左右. 同時, 也提高了閥的可調(diào)范圍。由于一般調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)、流量特性是在流開型狀態(tài)下由試驗確定的, 即流開型具有標(biāo)準(zhǔn)的流量系數(shù)和理想流量特性. 因此, 選用流閉型可得到比標(biāo)準(zhǔn)流

41、量系數(shù)大1015。另一方面, 因這一差別主要發(fā)生在大開度上, 它可以補(bǔ)償S 值影響, 就是說, 流閉型大開度流量增加, 適當(dāng)?shù)販p小了特性曲線的畸變。 調(diào)節(jié)閥流阻力模擬 由于介質(zhì)流動方向改變, 因而介質(zhì)對閥芯、閥座產(chǎn)生的沖刷和汽蝕發(fā)生了變化. 對流開型, 介質(zhì)從閥芯尖的一頭往大的一端流動，沖刷和汽蝕直接作用在密封面上, 同時, 介質(zhì)一旦經(jīng)過節(jié)流口后, 流速突然減慢, 相當(dāng)于突然擴(kuò)大, 使壓力急劇回升, 因此, 汽蝕作用較強(qiáng), 致使密封面很快被破壞。故流開型使用壽命短。見下圖a 。對流閉型，與上述情況相反，汽蝕和沖刷主要作用在密封面下面。同時, 介質(zhì)需要流經(jīng)閥座后才突然擴(kuò)大使壓力急劇回升。因此,

42、在流經(jīng)閥座通道過程中, 相當(dāng)于逐步擴(kuò)大, 壓力恢復(fù)慢, 減少了汽蝕的破壞。流出閥座后, 壓力急劇回升, 汽蝕加劇, 但是它基本上不作用在閥芯閥座密封面上。故流閉型使用壽命長。見下圖 b。實踐證明, 在嚴(yán)重沖刷和汽蝕條件下, 選用流閉型比流開型使用壽命長 1/41/2 倍以上, 若長期在小開度上工作, 可相差數(shù)倍以上。 流向?qū)﹂y芯使用壽命的影響圖 （1）對產(chǎn)生閃蒸的臨界壓差Pc 的影響。由于流閉型阻力小，流開型阻力大，因此，在節(jié)流時前者阻力小，壓力恢復(fù)大，即壓力損失小，后者阻力大，壓力損失大。如果我們讓壓力下降的最低點正好等于該介質(zhì)的飽和蒸氣壓 Pv 值，此時在閥上的壓降就正好等于產(chǎn)生閃蒸的臨界

43、壓差Pc，見下圖。從圖中我們可以明顯地看出：流閉型Pc1 小，流開型Pc2 大，即流閉型比流開型易產(chǎn)生閃蒸。由計算PcFL2（P1 PV ） (a 流閉型(b 流開型 流向?qū)c 的影響 可見其中FL 反映了壓力在節(jié)流口的恢復(fù)程度。查表知道： 單座閥流閉型FL 0.8，流開型FL 0.9； 角形閥流閉型FL 0.50.8，流開型FL 0.850.9。 因此流閉型FL 值小，故Pc 小。 （2）對“自潔”作用性能的影響。對角形調(diào)節(jié)閥, 流閉型介質(zhì)往下流動（側(cè)進(jìn)底出）, 有沖刷和 清洗 的作用, 故 自潔 作用好；流開型, 介質(zhì)往上流動(底進(jìn)側(cè)出, 介質(zhì)中的易沉淀物易堆積在上容腔死區(qū)內(nèi), 造成堵塞

44、現(xiàn)象, 故 自潔 作用差. 這就是調(diào)節(jié)閥用于易堵塞場合時應(yīng)選流閉型的原因所在。 （3）對閥桿密封性能的影響。當(dāng) P2 處于閥桿端時，閥桿密封性好，P1 在閥桿端時，閥桿密封性較前 者差，特別是在高壓差時更為突出。 一般調(diào)節(jié)閥對流向的要求可分為3 種情況： 對流向沒有要求，即為任意流向，如球閥、普通蝶閥； 規(guī)定了某一方向，一般不得改變，如三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡孔的套筒閥； 根據(jù)工作條件, 存在流向的選擇問題. 這一類閥主要為單座閥、單密封的調(diào)節(jié)閥, 如單座閥. 角型閥、高壓閥、無平衡孔的單密封套筒閥等. 后面一類閥怎樣選擇呢？為了便于應(yīng)用, 把前面流向?qū)ぷ餍阅艿挠绊懛治觥w納在一個表中，并以此為選擇根據(jù)得出調(diào)節(jié)閥流向選擇, 見下表。 從上表中可以看出