氣動調節閥選型分析

氣動調節閥又叫控制閥，在工業自動化過程控制領域中，通過接受調節控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數的控制元件。一般由執行機構和閥門組成。如果按行程特點，調節閥可分為直行程和角行程；按其所配執行機構使用的動力，按其功能和特性分為線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調節閥的閥體,閥內件結構形式和材質,是提高調節品質和延長閥的使用壽命的關鍵.本文首先分析調節閥的分類以及主要功能,其次介紹調節閥的選型,從選型的思路,選型的原則,選型的方法進行介紹.

氣動調節閥的選型方法
 
1)根據工藝條件，選擇合適的調節閥結構和類型。

2)根據工藝對象，選擇合適的流量特性。

3)根據工藝參數，計算流量系數，選擇閥的口徑。

4)根據工藝要求，選擇材料和輔助裝置。

下面針對以上4點加以論述。

一、氣動調節閥選型分析結構和類型

氣動調節閥是由氣動執行機構和閥兩部分組成的，氣動執行機構是接收輸入的氣源信號，產生相應的推力，使推桿發生位移，推動閥門動作；而閥是指與管路聯接的閥體組件部分，它接受執行機構的推桿推力，改變閥桿位移，從而改變閥門開度，控制流體流量的變化。氣動調節閥按其行程可分為直行程和角行程兩種，按其結構類型分直通單座閥、直通雙座閥、高壓閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉閥等。其中直通閥比較常見，單座閥泄漏量較小，但閥前后壓差不能太大，而雙座閥正好與之相反。高壓閥適合于高靜壓和高壓差的介質測量，但在高壓差情況下，流體對材料沖刷和氣蝕嚴重，一般要考慮閥芯和閥座的材質，以提高其使用壽命。在高壓差、高黏度、含懸浮物和顆粒狀物質流體的控制中可選用角形閥。隔膜閥更適用于強酸、強堿等強腐蝕性介質的控制。蝶閥適用于大流量、低壓差的氣體介質。套筒閥采用平衡型閥芯結構，具有低噪聲的特點，是應用較為廣泛的閥之一。

一、氣動調節閥選型分析關于閥體
1、常壓差的場合，選用的流體壓力不平衡型的頂部導向型單向調節閥，是一種體積小，結構簡單但卻能適應苛刻工況條件的單座調節閥。由于采用不平衡型閥芯，與精小型設計的多彈簧薄膜式執行機構組合后，外型大為縮小。由于沒有采用流體壓力平衡結構，該系列調節閥特別適用于各種流體。

2、高壓及高壓差場合選用雙座調節閥，但是如果對閥座的泄漏量要求比較高時要選用套筒單座調節閥。

3、當調節系統對調節閥的噪音大于85分貝時應該選用降噪音調節閥。

4、對于壓力較低，流量范圍比較大的場合應該選用可調節球閥。

5、對流體沖刷比較嚴重或者工作在閃針狀態下的閥門原則上采用縮進，閥芯、閥座全部用司太萊合金堆焊。

6、對于在強酸強堿介質下工作的調節閥要采取耐腐蝕措施，如選型上采用耐腐蝕不銹鋼或者法體采用全部內襯聚四氟乙烯以達到防腐蝕的目的。所有閥門和執行機構都使用防風沙噴涂，所有螺栓螺母采用抗腐蝕外層以適用新疆地區。

7、調節閥的閥體、閥內件及密封件的材質及耐壓等級應符合其安裝處的工藝條件及現場的環境要求。調節閥上帶有就地機械指示裝置，可就地指示閥門的開度。

8、調節閥的配管接頭以及配套法蘭、螺母（120%）、螺母（120%）、墊片（200%）配套。配對法蘭材質必須與工藝管道材質*一致，便于現場施工過程中的焊接。

9、標志和銘牌每臺閥都有不銹鋼銘牌，銘牌應處于易于觀察的位置，銘牌應包含以下內容。

1）制造廠的名稱

2）閥門的位號、制造番號和型號

3）閥體的材質、尺寸、壓力等級

調節閥選型要根據現場提供的介質、流量、閥簽發后的壓力、溫度、粘度、工藝管徑等參數，經過原生產廠家原裝軟件計算，并且*符合設計各項要求
氣動調節閥有氣開與氣關兩種類型。確定調節閥開關方式的原則是：當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全。如果閥門在信號中斷后處于打開位置，流體不中斷則選用氣關閥；如果閥門在信號壓力中斷后處于關閉位置，流體不通過，則選用氣開閥。如加熱爐的燃料氣或燃料油管路上的調節閥，應選用氣開閥，當信號中斷后，閥自動關閉，燃料被切斷，以免爐溫過高而發生事故；鍋爐進水管路上的調節閥，應選用氣關閥，當信號中斷后，閥自動打開，仍然向鍋爐內送水，可以避免鍋爐燒干。

二、氣動調節閥選型分析的流量特性

調節閥的流量特性是指介質流過閥的相對流量Q與閥芯相對行程己(閥門的相對開度)之間的函數關系：當調節閥兩端壓差△P保持不變時，閥的流量特性稱為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比(對數)、拋物線和快開等4種類型。在生產中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。拋物線特性介于直線和等百之間，一般用等百特性來代替。快開特性主要用于二位式控制。

在一般情況下，閥兩端壓差不可能永遠保持不變，這時閥的固有流量特性就會發生畸變，閥在實際工作條件下的特性稱之為工作流量特性。這時在確定流量特性時要引入一個稱為閥阻比的系數S。對于一個簡單的控制系統，它是由控制對象、變送器、調節器和調節閥幾個基本環節組成的，系統的總放大系數K=K1K2K3K4K5；K1~K5分別表示變送器、調節器、執行機構、閥、控制對象的放大系數。在負荷變動的情況下，要使控制系統能保持預定的控制指標，希望總放大系數在控制系統的整個操作范圍內保持不變。一般來說，在一個確定的系統里，K1~K3的系數是固定不變的，只有對象的放大系數X5隨負荷的變化而變化，為此選擇適當的流量特性來豐I、償對象特性的變化，保證K4K5的乘積是個常數就保證了系統的總放大系數K是個穩定值。

2)從工藝配管情況分析

調節閥總是與管道、設備連在一起使用的，管道阻力的存在必然會使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應根據對象的特性，選擇合適的工作特性，再根據配管情況選擇相應閥的固有流量特性。考慮工藝配管情況時，可參照表3—1來選擇閥的固有特性。襯氟蝶閥

3)從負荷變化情況分析

直線特性調節閥在小開度時流量相對變化量大，過于靈敏，容易引起振蕩，閥芯閥座易損壞，故在S值小、負荷變化幅度大的場合不宜采用。等百分比閥的放大系數隨閥門行程增大而增大，流量相對變化量恒定不變。

三、氣動調節閥選型分析的口徑

調節閥口徑的確定是在計算閥流量系數CV的基礎上進行的。流量系數的定義是指在閥門全開條件下確定完CV值以后，要對調節閥的開度進行驗算，要求流量時閥開度不大于90%，流量時開度不小于10%。在正常工況下，閥門開度應在15%~85%之間。根據CV值確定調節閥口徑。

氣動調節閥的選型注意事項
1、明確氣動調節閥在設備或裝置中的用途，確定氣動調節閥的工作條件：適用介質、工作壓力、工作溫度等等。

2、確定與氣動調節閥連接管道的公稱通徑和連接方式：法蘭、螺紋、焊接等。

3、確定氣動調節閥的型式：閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、節流閥、安全閥、減壓閥、蒸汽疏水閥、等。

4、確定動作方式可分為：直行程和角行程兩種方式。

5、選擇氣動調節閥的種類：閉路氣動調節閥、調節氣動調節閥、安全氣動調節閥等。

6、確定氣動調節閥的參數：對于自動氣動調節閥，根據不同需要先確定允許流阻、排放能力、背壓等，再確定管道的公稱通徑和閥座孔的直徑。

7、確定操作氣動調節閥的方式：手動、電動、電磁、氣動或液動、電氣聯動或電液聯動等。

8、根據管線輸送的介質、工作壓力、工作溫度確定所選氣動調節閥的殼體和內件的材料：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、不銹耐酸鋼、銅合金等。

9、確定下使用注意事項。

四、氣動調節閥選型分析的材料和輔助裝置

調節閥的閥體一般選用鑄鐵材質，其耐壓等級、使用溫度范圍、耐腐蝕等方面應不低于對工藝管道的要求，但在介質為易燃易爆的流體時應作特殊考慮。閥芯、閥座材質的選用應考慮到流體中是否有固體顆粒產生的磨損和氣蝕作用對閥內件的沖擊。一般對于非腐蝕性流體，常選用不銹鋼；對于腐蝕性較強的流體，可選用哈氏合金；對于沖擊、振動、磨損嚴重的流體，可選用堆焊硬質合金或噴涂材質。另外當操作介質溫度高于+200℃時，要選擇帶散熱片的上閥蓋。

調節閥的輔助裝置主要有閥門定位器、電磁閥、回訊開關、過濾減壓器、保位閥等。

閥門定位器是調節閥的一個重要附件，常見的有氣動閥門定位器和電氣閥門定位器兩種。它主要用于：

1)高壓差的場合；

2)高壓、高溫或低溫介質的場合；

3)介質中含有固體懸浮物或黏性流體的場合；

4)調節閥口徑較大的場合；

5)實現分程控制；

6)改善調節閥的流量特性。

電磁閥的作用是快速地切斷和接通氣源，使閥處于*通、斷的位置，多用于安全放空閥。回訊開關是需要在控制室實時監測到閥位的信號才選用的。保位閥的選擇是根據工藝狀況，當氣源切斷時，閥位要求保持在一定的位置上，但這種情況不多見。

氣動調節閥選型分析關于附件
1、電氣閥門定位器應接收4～20mADC的模擬信號，電源電壓24VDC。基本誤差≤±0.1%；不靈敏區微調范圍：0.3~10%；耗氣量：《3NL/min（與供氣壓力無關）。

2、定位器是整個調節閥的靈魂和心臟，直接影響到調節閥的可靠性，原則上在調劑閥選型時定位器盡量選用進口原裝。同時，對于不同的地區要分別選用普通型、高溫型和低溫型。

3、調節閥的電氣閥門定位器、氣動執行機構、空氣過濾減壓閥等作為調節閥的一個組成部分，由工裝配套，向業主統一供貨，并在調節閥發貨前由工廠進行組裝并對全部功能進行合格測試。

4、過濾減壓閥選用根據調節閥所配執行機構的大小要滿足供氣量要求。根據工作環境分常溫型、高溫型和低溫型。

5、定位器的所有電氣部分都應能滿足現場防護等級的要求。

氣動調節閥選型分析
調節閥是自動控制系統中一個重要的環節，若選擇計算不準確，使用維護不得當，將直接影響控制系統的控制質量，甚至造成嚴重的生產事故。為此，對調節閥的正確選用、安裝和維修等各項工作都必須高度重視。隨著工業自動化的發展，對氣動調節閥的要求越來越高，這些要求包括：新結構、新材料、高性能、與計算機通訊以及*的動態性能等。因此，對新型調節閥的研究和學習是一項艱巨而重要的任務。

氣動調節閥的產品類型很多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執行機構匹配，也可以與電動執行機構或其他執行機構匹配。那么我們如何選擇從這些多種多樣的調節閥中選擇呢，調節閥的閥體類型選擇閥體的選擇是調節閥選擇中環節，所以在具體選擇時，可從以下幾方面考慮: