上海滬工閥門(mén)廠(chǎng)（集團）有限公司

1 概述

在電廠(chǎng)自動(dòng)控制系統中，調節閥是常見(jiàn)的一種執行器。自動(dòng)控制系統中先進(jìn)的控制理論、卓越的設計理念、獨特的控制算法和復雜的控制策略均由執行器對被控對象進(jìn)行作用的。因此，正確選取調節閥的結構形式、流量特性和流通能力，以及執行機構的輸出力矩、推力與行程，對于自動(dòng)控制系統的安全性、穩定性、經(jīng)濟性和可靠性有著(zhù)十分重要的作用。選型與計算相比，選型的難度更大，出現的問(wèn)題更多，對此應該特別重視。

2 調節閥分類(lèi)

調節閥按結構特征可分為 9 大類(lèi)。

① 直通單座調節閥 該閥應用最廣，具有泄漏小，許用壓差小，流路復雜，結構簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，故適用于密封要求嚴格，工作壓差小的場(chǎng)合，但小規格的閥（DN < 20mm）也可用于壓差較大的場(chǎng)合。應用中應注意校對許用壓差，防止閥門(mén)關(guān)不嚴。

② 直通雙座調節閥 該閥具有泄漏大，許用壓差大的特點(diǎn)，故適用于泄漏要求不嚴，工作壓差大的場(chǎng)合，選型時(shí)應注意該閥泄漏量大是否能滿(mǎn)足過(guò)程控制要求。

③ 套筒閥 套筒閥分為單密封和雙密封 2 種結構，前者類(lèi)似于單座閥，適用于單座閥場(chǎng)合。后者類(lèi)似于雙座閥，適用于雙座閥場(chǎng)合。套筒閥還具有穩定性好，裝卸方便的特點(diǎn)，但價(jià)格比單和雙座閥高 50%~200%，還需要專(zhuān)用的纏繞密封墊。該閥是僅次于單和雙座閥而應用較為廣泛的閥門(mén)。

④ 角型閥 節流形式相當于單座閥，但閥體流路簡(jiǎn)單，適用于泄漏要求小，壓差小的及要求直角配管的場(chǎng)合。

⑤ 三通閥 它具有 3 個(gè)通道，可代替 2 個(gè)直通單座閥用于分流和合流及兩相流溫度差 ≤ 150℃ 的場(chǎng)合。當 DN ≤ 80mm 時(shí)，合流閥可用于分流場(chǎng)合。

⑥ 隔膜閥 流路簡(jiǎn)單，隔膜具有一定的耐蝕性能，適用于帶雜質(zhì)的介質(zhì)、弱腐蝕介質(zhì)的 2 位切斷場(chǎng)合。

⑦ 蝶閥 它相當于取一直管段做閥體，且閥體又相當于閥座，故“自潔”性能好，體積小，質(zhì)量輕，適用于帶雜質(zhì)的介質(zhì)和大口徑、大流量和高壓差的場(chǎng)合。當 DN>300mm 時(shí)，通常選用蝶閥。

⑧ 球閥 O 形球閥全開(kāi)時(shí)為無(wú)阻調節閥，“自潔”性能最佳，適用于雜質(zhì)較多及含纖維介質(zhì)的兩位切斷場(chǎng)合。V 形球閥具有近似等百分比的調節特性，適用于帶雜質(zhì)和含纖維介質(zhì)可調比較大的調節場(chǎng)合，但該閥價(jià)格較高。

⑨ 偏心旋轉閥 該閥介于蝶閥和球閥之間，“自潔”性能好，調節性能好，亦可切斷，故適用于帶雜質(zhì)的介質(zhì)和泄漏要求小的調節場(chǎng)合，但該閥價(jià)格較高。

這 9 類(lèi)產(chǎn)品中，前 6 種為直行程調節閥，后 3 種為角行程調節閥。用戶(hù)必須弄清楚它們的特點(diǎn)和注意事項。各類(lèi)變型和改進(jìn)型產(chǎn)品都是以這 9 類(lèi)產(chǎn)品為基礎的，弄清這 9 大類(lèi)產(chǎn)品就容易掌握其他產(chǎn)品的應用了。

3 選型

調節閥選型最基本的條件是要滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程的溫度、壓力、液位、流量及密封性要求，閥門(mén)的工作壓差 ＜ 需用壓差。還需考慮閥門(mén)的使用壽命、可靠性、動(dòng)作速度、流量特性、作用方式、流向、執行機構形式、輸出力矩、剛度、彈簧范圍、材質(zhì)及經(jīng)濟性等。在滿(mǎn)足過(guò)程控制要求的前提下，所選的閥門(mén)應簡(jiǎn)單、可靠、價(jià)廉、壽命長(cháng)、維修方便和備件來(lái)源及時(shí)可靠。避免單純追求好的結構、材質(zhì)和附件，而忽略了對可靠性和經(jīng)濟性的考慮。

調節閥選型應提供的工藝參數有溫度和壓力，正常流量時(shí)的壓差及切斷時(shí)的壓差，流體特性有腐蝕性、粘度、溫度變化對流體特性的影響，系統要求有泄漏量、可調比、動(dòng)作速度、頻率、線(xiàn)性及噪聲等參數。

4 選材

① 閥體 閥體耐壓等級、使用溫度、耐腐蝕性能等方面應不低于工藝連接管道要求，并優(yōu)先選用定型產(chǎn)品。水蒸汽、含水較多的濕氣體介質(zhì)和環(huán)境溫度低于 -20℃ 時(shí)，不宜選用鑄鐵閥門(mén)。

② 內件 非腐蝕性介質(zhì)一般選用 1Cr18Ni9Ti 或其他不銹鋼。對汽蝕和沖蝕較為嚴重，其介質(zhì)在直角坐標系中的溫度與壓差曲線(xiàn)上，溫度為 300℃，壓差為 115MPa 兩點(diǎn)連線(xiàn)以外的區域時(shí)，應選用耐磨材料，如鈷基合金或表面堆焊史太萊合金等。對硬密封切斷閥，為提高密封面可靠性，應選用耐磨合金。當密封要求十分嚴格時(shí)，應選用軟密封（四氟、橡膠）。

③ 溫度 當介質(zhì)溫度 <-60℃ 時(shí)，選用銅或 1Cr18Ni9Ti。溫度在 450~600℃ 時(shí)，選用鈦或鉬不銹鋼。當介質(zhì)溫度 >600℃ 時(shí)，應選用耐高溫高強度合金。

5 閥蓋與閥桿密封

通常情況下，介質(zhì)溫度 <200℃ 時(shí)，閥桿密封選用 V 形四氟填料，普通型閥蓋。介質(zhì)溫度 <450℃ 時(shí)，閥桿密封選用 V 形四氟填料，但必須是散熱閥蓋。對直行程類(lèi)閥，若帶有定位器附件時(shí)，對介質(zhì)溫度 ≤450℃ 高溫閥，仍可選用普通型閥蓋，但閥桿密封必須選用石墨填料。介質(zhì)溫度 >400℃ 時(shí)，需選用散熱型閥蓋，閥桿密封為石墨填料。為增加閥桿密封的可靠性，可選用雙層填料結構。

6 定位器

在如下情況應選用定位器：

1. 電動(dòng)儀表控制氣動(dòng)閥，且為慢速響應系統時(shí)。
2. 需要提高薄膜執行機構輸出力的場(chǎng)合。
3. 緩慢過(guò)程需要提高調節閥響應速度的場(chǎng)合，如溫度、液位及分析等參數。
4. 需要克服摩擦力，減小過(guò)大的回差造成調節品質(zhì)差的場(chǎng)合，如低溫或采用柔性石墨填料的調節閥。
5. 調節器比例帶很寬，但又要求閥小信號有響應時(shí)，采用無(wú)彈簧執行機構調節的系統。帶定位器適用的閥，通常選用 20~100kPa 的彈簧，但為了提高輸出力，可選用氣源壓力 PS=250kPa。對氣開(kāi)閥可選用 60~180kPa 的彈簧，以增加起點(diǎn)執行機構的輸出力。對氣閉閥可選用 20~100kPa 的彈簧，以增加關(guān)閉時(shí)執行機構輸出力。

7 安裝

① 一般要求 調節閥應垂直立式安裝在水平管道上，公稱(chēng)通徑 DN≥50mm 的調節閥，其閥前后管道上應有永久性支架。閥門(mén)的安裝位置應方便操作維修，必要時(shí)應設置平臺，上、下部分還應留有足夠的空間，以便在維修時(shí)取下執行機構和閥內件，以及閥的下法蘭和堵蓋。當調節閥安裝在振動(dòng)場(chǎng)合時(shí)，應考慮防振措施。未安裝閥門(mén)定位器的調節閥，膜頭上最好安裝指示控制信號的小型壓力表。調節閥應先檢查校驗，并在管道吹掃后安裝，其連接形式應符合制造廠(chǎng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的規定。

② 安全性 閥門(mén)在操作的各個(gè)環(huán)節中（即安裝、試驗、操作和維修），應首先注意人員和設備的安全性。由于閥門(mén)切斷后，其壓力還可保持一段時(shí)間，因此應有降壓的安全措施，如安裝放空閥或排放閥。對液體介質(zhì)，應安裝一個(gè)能夠限制流量的放空閥，以防過(guò)快打開(kāi)放空閥時(shí)水擊所造成的危害。對蒸汽管線(xiàn)，在接近調節閥的上下兩端應當保溫。壓力波動(dòng)嚴重的地方，應安裝管線(xiàn)緩沖器。

③ 配管 調節閥配管通徑盡量與閥通徑一致，其入口直管段長(cháng)度 >10 倍管道通徑，出口直管段應為 3~5 倍管道通徑。閥門(mén)進(jìn)出口取壓點(diǎn)的位置為閥前 2 倍管道通徑與閥后 3 倍管道通徑處。調節閥在管道上必須按流動(dòng)方向箭頭安裝，避免過(guò)大的安裝應力。

④ 手動(dòng)操作 閥門(mén)的安裝位置應便于人工操作，并應讓操作人員能夠看到指示器（如液位計）上顯示的參數，還應考慮卸下調節閥手輪機構和定位器等附件的側面空間。

對大口徑和高空安裝的調節閥，要考慮到維護時(shí)操作人員有卸下連接螺栓的位置和操作人員的工作位置。

⑤ 信號配件 調節閥信號的配管和配線(xiàn)方案應滿(mǎn)足調節系統的要求。配管宜采用 <6×1 紫銅管，大膜頭調節閥和氣動(dòng)閥宜采用 <8×1 紫銅管。

8 現場(chǎng)檢測

調節閥的性能指標很多，除安裝前核對產(chǎn)品的檢定和測試證明書(shū)外，還應在現場(chǎng)對如下項目進(jìn)行重點(diǎn)檢測和調校。

① 基本誤差 將 20~100kPa 信號平穩地增大或減小，輸入氣室（或定位器）內，測量各點(diǎn)所對應的行程值，計算出信號 2 行程關(guān)系與理論值之間的各點(diǎn)誤差，其最大值即為基本誤差。試驗點(diǎn)應按信號范圍的 0%、25%、50%、75% 和 100% 5 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，測量?jì)x表基本誤差應限于被測閥門(mén)基本誤差限的 1/4。

② 回差與始終點(diǎn)偏差 回差與始終點(diǎn)偏差的檢測方法與基本誤差檢測方法相同。在同一輸入信號上測得的正反行程的最大差值即回差。信號上限（始點(diǎn)）處的基本誤差即為始點(diǎn)偏差。信號下限（終點(diǎn)）處的基本誤差即為終點(diǎn)偏差。

③ 泄漏試驗 通常試驗介質(zhì)為常溫水，當閥的壓差小于 350kPa 時(shí)，實(shí)驗壓力按 350kPa 做，當閥的工作壓差大于 350kPa 時(shí)按允許壓差做。實(shí)驗介質(zhì)應按規定流向進(jìn)入閥內，閥出口可直接連通大氣或連接出口通大氣的低壓頭損失的測量裝置，在確認閥和下游各連接管完全充滿(mǎn)介質(zhì)后，方可測取泄漏量。對主要閥門(mén)，還要做強壓試驗。

④ 附件 對配套定位器的閥，在運輸和安裝過(guò)程中，很容易碰動(dòng)定位器的反饋板和氣源接頭。因此，在安裝和投運前均應現場(chǎng)調試。

9 現場(chǎng)維護

調節閥必須進(jìn)行經(jīng)常維護和定期檢修，尤其對使用條件惡劣和重要場(chǎng)合更應重視維修工作。對于使用在高壓差和腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合的調節閥，閥體內壁和隔膜經(jīng)常受到介質(zhì)的沖擊和腐蝕，應重點(diǎn)檢查耐壓及耐腐蝕情況。固定閥座用的螺紋，其內表面易受腐蝕而使閥座松動(dòng)，應重點(diǎn)檢查此部位。對高壓差下工作的閥還應檢查閥座密封面是否被沖蝕和汽蝕。閥瓣受介質(zhì)的沖刷和腐蝕最嚴重，檢修時(shí)要認真檢查閥瓣是否被腐蝕和磨損。在高壓差的情況下，閥瓣因汽蝕磨損更嚴重。檢查膜片、O 形圈、聚四氟乙烯填料、密封潤滑油脂和其他密封墊是否裂化或老化，配合面是否損壞，必要時(shí)應更換。檢查附件以保證調節閥正常運行。

10 常見(jiàn)故障處理

調節閥現場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題是關(guān)不嚴，打不開(kāi)，回差大，泄漏大，振動(dòng)和振蕩等。

① 閥瓣關(guān)不嚴 對氣閉閥解決辦法是增大氣源壓力或調松彈簧預緊力（即降低氣室外起點(diǎn)壓力）。對氣開(kāi)閥的解決方法是增大彈簧預緊力，同時(shí)增大氣源壓力。

② 推桿動(dòng)作遲鈍或不動(dòng)作 檢驗膜片、滾動(dòng)膜片和墊片是否老化或破裂引起漏氣。

③ 回差大 推桿是否彎曲，填料壓蓋是否壓得太緊，尤其是石墨填料，閥瓣導向是否有傷。解決辦法是更換閥桿、填料和強力執行機構，并增大導向間隙。

④ 閥的全行程不夠 松開(kāi)閥桿連接螺母，將閥桿向外旋或向內伸。使全行程偏差值超過(guò)允許值，再將螺母并緊。

⑤ 閥小開(kāi)度穩定性差 現場(chǎng)首先檢查是否流向裝反了，或閥選得太大。解決辦法改流開(kāi)安裝，縮小閥芯尺寸。

⑥ 閥的動(dòng)作不穩定 定位器故障、輸出管線(xiàn)漏氣、執行機構剛度小或流體壓力變化造成推力不足。解決辦法是維修定位器和管線(xiàn)，改用剛度大的執行機構。

⑦ 泄漏量大 檢查密封面是否劃傷，閥座與閥桿連接螺紋是否松動(dòng)，閥關(guān)閉時(shí)壓差是否大于執行機構的輸出力。解決辦法是更換密封面，并緊閥座，更換高輸出力的執行機構。

⑧ 急劇振動(dòng) 當所選閥頻率與系統頻率相同時(shí)，便會(huì )發(fā)生急劇振動(dòng)，發(fā)生這種現象的幾率約 1%。解決辦法是更換不同結構的閥。

⑨ 振蕩 是由于閥處于小開(kāi)度工作或流向為流閉型所致。解決辦法是避免小開(kāi)度工作，改流開(kāi)型工作。

11 結語(yǔ)

隨著(zhù)機組容量的增大及自動(dòng)化程度的提高，自動(dòng)控制系統中的調節閥越來(lái)越重要。正確選擇、使用及維護調節閥，不僅能使自控系統穩定運行，減輕操作人員的勞動(dòng)強度，而且能有效減少機組運行參數的偏差，提高機組的經(jīng)濟性。