控制閥的基本構(gòu)成：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推力力矩→調(diào)節(jié)閥芯位移→改變流通面積→流量改變→又稱調(diào)節(jié)閥。

控制閥在系統(tǒng)中的作用：

控制閥基本分類：

閥體類型：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

控制閥的驅(qū)動裝置：

按能源供應(yīng)分為：氣動，電動，電液。

氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：以電為能源的執(zhí)行器，有電動控制，電磁式。（見南社百科發(fā)布的電子調(diào)節(jié)閥相關(guān)課件）。

按位移分為：直行程、角行程、多轉(zhuǎn)式。

具有動作迅速、響應(yīng)快、電源取用方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。

液動（電液）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

液動、電液或氣液執(zhí)行機(jī)構(gòu)：主要用于需要大推力、大力矩、快速響應(yīng)、安全可靠裝置和閥門的配套上。

由于控制上的需要，電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用更為廣泛。

附件：

控制閥還可配用各種附件來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品本身多種控制功能；

附件能滿足控制系統(tǒng)對閥門提出的各種特殊要求；

附件的作用就在于使控制閥的功能更完善更合理,更齊全。

定位器：

閥門定位器：用于改善控制閥調(diào)節(jié)性能，實(shí)現(xiàn)正確定位。氣氣閥門定位器；電氣閥門定位器；智能閥門定位器。

定位器工作原理：

空氣過濾減壓器：凈化氣源，具有自動穩(wěn)壓功能。

手輪機(jī)構(gòu)：當(dāng)氣源或電源信號故障時(shí)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件損壞時(shí)可用手輪繼續(xù)人工操作控制閥的功能。

還有閥位變送器、電磁閥、限位開關(guān)、保位閥、氣動放大器，儲氣罐等。

調(diào)節(jié)閥特性：

1、流量系數(shù)

流量系數(shù)Cv：溫度為60°F的水，在1PSI壓降下每分鐘流過調(diào)節(jié)閥的美國加侖數(shù)。

流量系數(shù)Kv：溫度為5℃－40℃的水，在１00ＫPa壓降下，一小時(shí)內(nèi)流過調(diào)節(jié)閥的立平方米數(shù)。

Cv為英制單位的流量系數(shù)(美加侖/min)。(美加侖=3.785升)

Kv為國際單位的流量系數(shù)(m3/h)。

數(shù)值關(guān)系為Kv＝0.，Cv=1.167Kv。

Kv或Cv代表閥門的流通能力，他和閥門形式，閥門尺寸，閥座尺寸，閥門行程有關(guān)。

KV值的計(jì)算：

注：調(diào)節(jié)閥都會在銘牌上標(biāo)KV值(閥全開時(shí)的額定流量系數(shù))。

2、可調(diào)比

控制閥所能控制的最大流量與最小流量之比：

Ｒ＝Ｑmax／Ｑmin

它反映控制閥的調(diào)節(jié)流量的能力。

一般直通閥R在30-50。旋轉(zhuǎn)閥能達(dá)到300。

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

定義：流體通過控制閥的相對流量和相對行程的函數(shù)關(guān)系：Q/Qmax=f(L/Lmax)

線性流量特性和等百分比流量特性對比：

舉例：某一調(diào)節(jié)閥開度變化量10%的流量變化

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小時(shí)，流量變化大，靈敏度高，閥來回工作，會造成閥芯受到?jīng)_刷嚴(yán)重，同時(shí)產(chǎn)生閥門振蕩。

當(dāng)開度大時(shí)閥，流量發(fā)生較小的變化，靈敏度低，失去調(diào)節(jié)作用。

等百分比調(diào)節(jié)特性就改善了這些方面。

閥芯和流量特性：

不同的閥芯形狀決定不同的流量特性。

套筒閥、柱塞閥、v形開口閥，可修改閥芯形狀改變流量特性。

4.泄漏量：

當(dāng)閥門在規(guī)定的關(guān)閉推力下處于全關(guān)的位置，在規(guī)定的壓差和溫度下流體流過閥門的數(shù)量測得。

泄漏量通常可以用在額定行程下的流通能力的百分?jǐn)?shù)來表示，或者用在規(guī)定時(shí)間內(nèi)流過的累積量表示。

一般用泄露等級表示：

Ⅰ：用戶與廠商協(xié)議

Ⅱ：0.5%*Kv

Ⅲ：0.1%*Kv

Ⅳ：0.01%*Kv

Ⅴ：3*10-4ml/min

Ⅵ：氣泡級，軟密封

注意：泄漏量和最小流量的區(qū)別。

5.正作用，反作用

整個控制閥，氣開，氣關(guān)（故障開、故障關(guān)）。

選閥需要知道的參數(shù)：

調(diào)節(jié)閥的選型需要包括機(jī)械，電氣，工藝等多方面的知識。盡可能地提供給我們詳細(xì)的工藝參數(shù)，有助于我們幫您選擇性價(jià)比最高，控制最準(zhǔn)確的閥門。以下是調(diào)節(jié)閥選型所需要的工藝參數(shù)。

管道的材質(zhì)、尺寸和規(guī)格。

工藝介質(zhì)名稱：中英文。

介質(zhì)特性：狀態(tài)，密度，黏度，濃度，是否含有顆粒？是否有腐蝕性等？

最高，正常，最低工作溫度；

最大，正常，最小流量；

最大，正常，最小入口壓力；

最大，正常，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)閥的狀態(tài)要求：如故障開關(guān)；

儀表控制信號；

連接方式：法蘭，螺紋或焊接。

調(diào)節(jié)閥的選型：

調(diào)節(jié)閥的選型步驟：

計(jì)算Kv值、通徑、閥門尺寸；

確定流量特性；

確定公稱壓力和材質(zhì)；

確定控制閥類型；

根據(jù)需要選擇閥門附件。

1、計(jì)算Kv值、通徑

*所選閥門口徑不能小于管道尺寸的一半。

開度的驗(yàn)算：通常希望控制閥在開度20％－80％工作。

以上計(jì)算一般由調(diào)節(jié)閥的計(jì)算軟件程序來完成。

2、確定控制閥的流量特性

目的：滿足控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

流量特性的選擇由于計(jì)算復(fù)雜，多采用經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則。

選用直線性流量特性閥的場合一般為：① 差壓變化小，幾乎恒定；② 工藝系統(tǒng)主要參數(shù)的變化呈線性；③ 系統(tǒng)壓力損失大部分分配在調(diào)節(jié)閥上（改變開度，閥上差壓變化相對較?。虎?外部干擾小，給定值變化小，可調(diào)范圍要求小的場合。

優(yōu)先選用等百分比特性閥的場合為：① 實(shí)際可調(diào)范圍大；② 開度變化，閥上差壓變化相對較大；③ 管道系統(tǒng)壓力損失大；④ 工藝系統(tǒng)負(fù)荷大幅度波動；⑤ 調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下運(yùn)行。

3、確定閥門的公稱壓力和材料

調(diào)節(jié)閥材料選擇：

1）承受壓力的部件如：閥體、上閥蓋、下法蘭、連接件；有鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、合金鋼等。

2）閥內(nèi)件材料：閥芯、閥座、套筒。

不銹鋼、合金鋼、根據(jù)需要的堆焊司太萊合金等；

3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的材料：膜片材質(zhì)，氣缸，彈簧等；主要調(diào)節(jié)閥制造廠商選擇。

4、控制閥類型的確定

閥體（單座、套筒）；閥蓋（介質(zhì)的溫度）；

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

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

輸出力（矩）（最大關(guān)閉壓差、摩擦力）；

氣動、電動、電液（價(jià)格、可靠性、防爆）；

作用方式（故障開、故障關(guān)）。

5、附件（工藝要求）

選閥的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)

如果不提供最大允許關(guān)閉壓差，按照閥門入口最大壓力來做為最大允許關(guān)閉壓差值。

直通閥門標(biāo)準(zhǔn)的的流量特性為等百分比。三通閥的標(biāo)準(zhǔn)流量特性為線性。

電動閥在失電狀態(tài)下保持在失電前的位置。如有特殊要求，請說明。

高粘度的流體必須提供其粘度，否則影響閥門流量系數(shù)的計(jì)算。

選閥的重要性：

如何選擇好調(diào)節(jié)閥，尤其是閥門口徑和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力。使調(diào)節(jié)閥在一個高水平狀態(tài)下運(yùn)行將是一個很關(guān)鍵的問題。

選型不準(zhǔn)確，容易引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能差，壽命短。

(1)正確選型—系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員（準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)，工藝圖，同廠家充分溝通）；

(2)產(chǎn)品質(zhì)量—生產(chǎn)廠（使用好的材料，加工技術(shù)）；

(3)正確安裝、使用、維護(hù)—用戶。

氣動調(diào)節(jié)閥：

氣動調(diào)節(jié)閥主要由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體、附件三部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)以潔凈壓縮空氣為動力，接收4~20毫安電信號或20~氣信號，驅(qū)動閥體運(yùn)動不銹鋼減壓閥，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的作用。為了改善閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力和被調(diào)介質(zhì)工況（溫度、壓力）變化引起的影響，使用閥門定位器與調(diào)節(jié)閥配套，從而使閥門位置能按調(diào)節(jié)信號精確定位。

為了機(jī)組安全運(yùn)行，一些重要的閥門設(shè)計(jì)有電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件，確保調(diào)節(jié)閥在失電、失信號或失氣情況下實(shí)現(xiàn)快開（關(guān)）或保位功能（三斷自鎖保護(hù)功能），滿足工藝系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。

氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類：

按功能：兩位式，調(diào)節(jié)式；

按氣缸結(jié)構(gòu)：薄膜式，活塞式；

按閥桿移動方式：直行程，角行程；

按閥桿移動方向：正作用，反作用；

按作用方式：單作用，雙作用；

按氣動失效模式分：失氣開－氣關(guān)，失氣關(guān)－氣開。

控制閥的三斷保護(hù)：

控制閥的三斷保護(hù)指：斷氣源保護(hù)、斷電源保護(hù)、斷信號源保護(hù)。是滿足工藝系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。與電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件組合使用。

控制閥應(yīng)用示意圖（如下圖）：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要組成部件：

隔膜或活塞：隔膜/活塞是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的承壓部件，它的作用是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)成一個密閉的壓力腔室，給閥桿一個驅(qū)動力，從而驅(qū)動閥桿能向上或者向下運(yùn)動。

彈簧：彈簧是執(zhí)行機(jī)構(gòu)重要的組成部分。彈簧力是閥門的驅(qū)動力，在失去壓縮空氣時(shí)，是靠彈簧力來開/關(guān)閥門的。在通入壓縮空氣時(shí)，氣壓壓縮或拉伸彈簧，克服彈簧力來開/關(guān)閥門。（見下動圖）

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

氣動桿，連軸器。

閥體主要組成部件有：閥籠；閥瓣；閥座（密封環(huán)）；

閥桿；閥籠壓環(huán)。

主要附件：

電磁閥－根據(jù)系統(tǒng)邏輯保護(hù)關(guān)系控制閥門動作；

減壓閥－保證供氣氣壓；

過濾器－凈化來自空氣壓縮機(jī)的氣源；

電流/氣壓轉(zhuǎn)換器（I/P）－使控制點(diǎn)的電信號適用于氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

定位器－改善調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)和動態(tài)特性；

流量放大器－增大進(jìn)入閥門隔膜氣腔的氣流量。

氣動保位閥－保證重要閥門在氣源突然中斷時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對調(diào)節(jié)閥行程的自鎖；

快速泄壓閥－使閥門在失氣后快速回到安全位置；

限位開關(guān)－顯示閥門到達(dá)全開全關(guān)狀態(tài)。

閥門定位器

是氣動調(diào)節(jié)閥的核心部件，起閥門定位作用。它將閥桿位移信號作為反饋測量信號,以DCS或控制器輸出作為設(shè)定信號，進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有偏差時(shí)，定位器輸出控制信號到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，建立閥桿位移與控制器輸出信號之間的一一對應(yīng)關(guān)系。因此，閥門定位器是以閥桿位移為測量信號，以控制器輸出為設(shè)定信號的反饋控制系統(tǒng)。

定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣定位器、電－氣閥門定位器和智能式閥門定位器。

定位器的輸入信號是標(biāo)準(zhǔn)氣信號，例如，20~氣信號，其輸出信號也是標(biāo)準(zhǔn)的氣信號。電氣閥門定位器的輸入信號是標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號，例如， 4~20mA電流。（見下動圖）

信號或1~5V電壓信號等，在電氣閥門定位器內(nèi)部將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號驅(qū)動控制閥。智能電氣閥門定位器帶CPU，可處理有關(guān)智能運(yùn)算，它將DCS輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的氣信號，根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時(shí)閥桿摩擦力，抵消介質(zhì)壓力波動而產(chǎn)生的不平衡力，使閥門開度對應(yīng)于DCS輸出的電流信號。并且可以進(jìn)行智能組態(tài)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，達(dá)到改善控制閥性能的目的。

定位器工作原理如下：

以薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用的定位器為例簡述氣定位器工作原理(如下圖)：

氣定位器是按力平衡原理工作的。當(dāng)進(jìn)入波紋管的信號壓力增加時(shí)，杠桿2繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，使杠桿末端擋板靠近噴嘴,使噴嘴節(jié)流、背壓,這樣使得工作氣源經(jīng)氣動放大器后進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜壓力增加，推動連桿并帶動平板一起向下移動，也使得擺桿向下壓，偏心凸輪隨之逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，推動滾輪使杠桿1向左運(yùn)動，將反饋彈簧拉伸，當(dāng)彈簧對杠桿2的拉力和信號壓力作用在波紋管上的力達(dá)到平衡時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡，此時(shí)一定的信號壓力就對應(yīng)一定的閥門位置。（見上圖）

電-氣式定位器：是在氣定位器的基礎(chǔ)上將電氣轉(zhuǎn)換元件集成到定位器上，將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號驅(qū)動控制閥，方便了控制。與氣動定位器相比，用戶只需要給標(biāo)準(zhǔn)的信號即可（一般是4~20mA電流信號）。

目前智能型閥門定位器在電廠中應(yīng)用最為廣泛，相對于機(jī)械式定位器，智能型定位器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)量小、調(diào)校迅速，在調(diào)節(jié)時(shí)間上不存在滯后，調(diào)節(jié)精確等優(yōu)點(diǎn)。主要生產(chǎn)廠家有ABB、西門子、、梅索尼蘭等。

快速泄壓閥：

工作原理：當(dāng)信號氣壓正常供氣的時(shí)候,泄壓側(cè)被膜片緊緊蓋住，氣壓能源源不斷地通向氣動頭;當(dāng)信號氣壓為零時(shí)，氣動頭內(nèi)的氣壓反向頂開隔膜由多孔出口快速泄掉。使閥門在失氣后快速回到安全位置（見下圖）。

減壓閥：

減壓閥工作原理：壓縮空氣由輸入端進(jìn)入壓力室，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后通過閥芯進(jìn)入輸出腔室。輸出腔室有一小孔與彈簧腔室相連，使輸出氣壓直接作用于彈簧膜片上，當(dāng)輸出氣壓大于膜片上彈簧壓力時(shí)，膜片向上移動，帶動閥芯向上移動，輸入氣源被閥芯隔斷，輸出腔室內(nèi)的壓縮空氣通過膜片和閥芯頂部之間間隙進(jìn)入排空腔室由放氣孔排出，使輸出壓力減小。當(dāng)輸出氣壓小于膜片上彈簧壓力時(shí)，膜片向下移動，輸入氣源通過閥芯和閥座之間間隙進(jìn)入輸出腔室，使輸出腔室內(nèi)的壓力上升。只有當(dāng)輸出壓力與彈簧壓力一致時(shí)，閥芯和閥座間隙固定，輸出壓力穩(wěn)定。因此只要調(diào)整減壓閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，就控制輸出壓力。（見下圖）

氣動放大器：

工作原理：定位器輸出信號氣壓從上部進(jìn)入放大器，壓迫上膜片A產(chǎn)生向下推力F1，推動金屬架C 向下移動，迫使閥芯向下移，使輸出氣壓發(fā)生改變，輸出氣壓作用于下膜片B產(chǎn)生向上推力F2，因?yàn)樯舷履て嗟龋栽诮饘偌蹸達(dá)到平衡時(shí)P1=P2。因此，定位器通過放大器輸出到閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空氣流量增加，而壓力不變。當(dāng)P1減小，P2>P1時(shí)，金屬架向上移動與閥塞之間產(chǎn)生間隙，氣室B中空氣從排氣口排出；隨后閥塞在回座彈簧的作用下向上移動，減小與氣流室接觸面之間的間隙，進(jìn)氣減少，氣室B中壓力減小，直到P2=P1時(shí)達(dá)到平衡。

氣動保位閥：氣動保位閥是閥位保護(hù)裝置。當(dāng)閥門氣源中斷，或氣源供給發(fā)生故障時(shí)不銹鋼減壓閥，氣動保位閥能夠自動切斷調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥氣室，或定位器輸出與調(diào)節(jié)閥氣室之間的通道，使調(diào)節(jié)閥的閥位保持原來的控制位置，避免調(diào)節(jié)閥因失氣導(dǎo)致閥門開度突變對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生的擾動，保證調(diào)節(jié)回路中工藝參數(shù)不變。這樣介質(zhì)的被調(diào)作用不中斷，故障消除后，氣動保位閥立刻恢復(fù)正常位置。

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