氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析
調(diào)節(jié)閥同孔板一樣，是局部阻力元件。與孔板不同的是，調(diào)節(jié)閥的節(jié)流面積可以由閥芯的移動(dòng)來(lái)改變，是可變的節(jié)流元件。因此，可以將調(diào)節(jié)閥模擬成孔板節(jié)流形式。對(duì)于不可壓縮流體，根據(jù)伯努利方程，調(diào)節(jié)閥的流量方程式為式中，v1，v2——節(jié)流前后流體速度；p1，p2——節(jié)流前后流體壓力；A——節(jié)流管件截面積；qVg——體積流量；ε——阻力系數(shù)；g——重力加速度；ρ——流體密度；γF——重度；KV，CV——流量系數(shù)，國(guó)內(nèi)一般用KV表示，國(guó)際上用CV表示。調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門(mén)兩部分組成，本文以氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為例，按其執(zhí)機(jī)構(gòu)形式可分為薄膜式調(diào)節(jié)閥、活塞式調(diào)節(jié)閥和長(zhǎng)行程調(diào)節(jié)閥；按閥體結(jié)構(gòu)形式可分為單座閥、雙座閥、角閥、三通閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥、球閥、快速切斷閥等。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型需要綜合考慮多個(gè)因素，以下是德特森詳細(xì)的選型步驟和要點(diǎn)：
流量要求
（1）首先要明確所需的流量范圍。流量是選型的關(guān)鍵因素之一，它決定了調(diào)節(jié)閥的口徑大小。根據(jù)工藝過(guò)程中的最大流量、正常流量和最小流量來(lái)確定調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)（Cv 值）。流量系數(shù) Cv 是表示調(diào)節(jié)閥流通能力的參數(shù)，它與閥門(mén)的結(jié)構(gòu)、口徑等因素有關(guān)。
（2）例如，在化工生產(chǎn)的流體輸送過(guò)程中，如果已知最大流量為 100m3/h，正常流量為 60m3/h，最小流量為 10m3/h，就需要根據(jù)這些流量數(shù)據(jù)和流體的性質(zhì)（如密度、粘度等）來(lái)計(jì)算所需的 Cv 值。可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式或?qū)I(yè)的流量計(jì)算軟件來(lái)確定合適的 Cv 值，進(jìn)而選擇合適口徑的調(diào)節(jié)閥。
壓力參數(shù)
（1）考慮閥門(mén)入口和出口的壓力。入口壓力（P1）和出口壓力（P2）的差值（ΔP = P1 - P2）對(duì)調(diào)節(jié)閥的性能有重要影響。在選型時(shí)，要注意閥門(mén)的額定壓力等級(jí)是否能夠滿足工藝要求。同時(shí)，還需要考慮壓力恢復(fù)系數(shù)（FL），它反映了閥門(mén)在節(jié)流過(guò)程中壓力恢復(fù)的能力。
（2）例如，在蒸汽系統(tǒng)中，入口壓力為 1.0MPa，出口壓力為 0.6MPa，那么 ΔP = 0.4MPa。不同結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥其壓力恢復(fù)系數(shù)不同，對(duì)于一些高壓力恢復(fù)的閥門(mén)（如球閥），在選型時(shí)要特別注意避免產(chǎn)生氣蝕等現(xiàn)象，因?yàn)闅馕g會(huì)損壞閥門(mén)并影響其性能。
溫度范圍
（1）確定調(diào)節(jié)閥所處的工作溫度范圍。溫度會(huì)影響閥門(mén)材料的選擇和一些部件的性能。例如，在高溫環(huán)境下，需要選擇耐高溫的材料來(lái)制作閥體、閥芯和密封件等；在低溫環(huán)境下，要考慮材料的低溫韌性，防止閥門(mén)部件變脆。
（2）如果調(diào)節(jié)閥用于熱水供應(yīng)系統(tǒng)，溫度范圍可能在 60 - 100℃；而如果用于工業(yè)爐的燃?xì)庹{(diào)節(jié)，溫度可能高達(dá)幾甚至上千度。對(duì)于高溫應(yīng)用，可能需要選擇合金鋼或陶瓷等耐高溫材料；對(duì)于低溫應(yīng)用，不銹鋼或特殊的低溫合金材料可能是合適的選擇。
流體類型
（1）明確流體是液體、氣體還是蒸汽。不同類型的流體其物理性質(zhì)（如密度、粘度、可壓縮性等）不同，對(duì)調(diào)節(jié)閥的要求也不同。例如，液體的密度較大，在通過(guò)閥門(mén)時(shí)需要考慮閥門(mén)的阻力和流量特性；氣體是可壓縮的，其流量計(jì)算和閥門(mén)選型方法與液體有所不同；蒸汽則具有高溫高壓的特點(diǎn)，且在節(jié)流過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生相變。
（2）對(duì)于液體流體，如輸送水、油等，要根據(jù)液體的粘度來(lái)選擇合適的閥門(mén)結(jié)構(gòu)和流量特性曲線。對(duì)于粘度較高的液體，可能需要選擇流通能力較大的閥門(mén)或者采用特殊的閥芯設(shè)計(jì)來(lái)減小阻力。對(duì)于氣體和蒸汽，要考慮其可壓縮性，在流量計(jì)算和選型時(shí)采用相應(yīng)的修正方法。
腐蝕性
（1）考慮流體的腐蝕性。如果流體具有腐蝕性，需要選擇耐腐蝕的材料來(lái)制作閥門(mén)。例如，對(duì)于酸性流體，可能需要使用不銹鋼、哈氏合金或塑料（如聚四氟乙烯）等耐腐蝕材料。同時(shí)，要注意閥門(mén)的密封部位，確保其能夠抵抗流體的腐蝕，防止泄漏。
（2）在化工行業(yè)中，經(jīng)常會(huì)遇到各種腐蝕性流體，如鹽酸、硫酸等。對(duì)于含有這些腐蝕性介質(zhì)的工藝流程，在選型時(shí)要仔細(xì)評(píng)估閥門(mén)材料的耐腐蝕性?？梢圆殚啿牧系母g手冊(cè)或者咨詢閥門(mén)制造商，以確定合的耐腐蝕材料。
含固體顆粒情況
（1）如果流體中含有固體顆粒，要考慮顆粒對(duì)閥門(mén)的磨損和堵塞問(wèn)題。對(duì)于含有少量固體顆粒的流體，可以選擇具有耐磨涂層或硬質(zhì)合金閥芯的調(diào)節(jié)閥；對(duì)于含有大量固體顆粒的流體，可能需要在閥門(mén)前設(shè)置過(guò)濾器，或者選擇特殊的抗堵塞閥門(mén)結(jié)構(gòu)，如偏心旋轉(zhuǎn)閥或 V 型球閥。
（2）例如，在礦山的尾礦漿輸送系統(tǒng)中，礦漿中含有大量的固體顆粒，此時(shí)選擇具有良好抗磨損和抗堵塞性能的調(diào)節(jié)閥是非常重要的，否則閥門(mén)可能會(huì)很快被磨損或堵塞，影響正常的生產(chǎn)流程。
控制精度
（1）根據(jù)工藝過(guò)程對(duì)控制精度的要求來(lái)選擇調(diào)節(jié)閥的類型和特性。例如，在一些精密的化工反應(yīng)過(guò)程中，需要對(duì)流量或壓力進(jìn)行精確控制，此時(shí)可以選擇具有線性流量特性的調(diào)節(jié)閥，并且配合高精度的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)精確的控制。
（2）線性流量特性是指閥門(mén)的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度成線性關(guān)系，這種特性使得閥門(mén)在小開(kāi)度和大開(kāi)度時(shí)都能有較為均勻的流量變化，有利于精確控制。另外，一些先進(jìn)的調(diào)節(jié)閥還具有智能控制功能，可以通過(guò)內(nèi)置的傳感器和控制器實(shí)現(xiàn)更高精度的調(diào)節(jié)。
響應(yīng)速度
（1）考慮閥門(mén)對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)速度。在一些快速反應(yīng)的工藝過(guò)程中，如自動(dòng)化的生產(chǎn)線或緊急切斷系統(tǒng)，需要調(diào)節(jié)閥能夠快速響應(yīng)控制信號(hào)，及時(shí)調(diào)整流量或壓力。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的響應(yīng)速度與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能有關(guān)，包括氣缸的大小、氣源壓力和閥門(mén)的慣性等因素。
（2）例如，在緊急切斷天然氣輸送管道的應(yīng)用中，要求氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠在幾秒鐘內(nèi)關(guān)閉，以防止天然氣泄漏。此時(shí)需要選擇具有快速響應(yīng)性能的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且優(yōu)化閥門(mén)的結(jié)構(gòu)，減小其慣性，以滿足快速響應(yīng)的要求。
閥門(mén)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1）不同結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有不同的特點(diǎn)。例如，單座調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，泄漏量小，但在大壓差情況下可能會(huì)產(chǎn)生不平衡力，影響閥門(mén)的調(diào)節(jié)性能；雙座調(diào)節(jié)閥可以承受較大的壓差，因?yàn)槠溟y芯上下的不平衡力可以相互抵消一部分，但泄漏量相對(duì)較大。
（2）蝶閥的流通能力大，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于大口徑和低壓差的場(chǎng)合；球閥的密封性好，流量特性接近等百分比，適用于對(duì)流量控制精度要求較高的場(chǎng)合；偏心旋轉(zhuǎn)閥則具有良好的調(diào)節(jié)性能和抗堵塞能力，適用于含有固體顆粒的流體。
選型建議
根據(jù)工藝參數(shù)、流體性質(zhì)和控制要求綜合考慮選擇合適的閥門(mén)結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于流量較大、壓差較小的液體輸送系統(tǒng)，蝶閥可能是一個(gè)較好的選擇；對(duì)于需要精確控制流量且流體較為清潔的場(chǎng)合，球閥或具有線性流量特性的單座調(diào)節(jié)閥可能更合適；對(duì)于含有固體顆粒的流體，偏心旋轉(zhuǎn)閥或 V 型球閥是值得考慮的。
輸出力要求
（1）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力要能夠滿足閥門(mén)在最大工作壓差下的開(kāi)啟和關(guān)閉要求。輸出力的大小與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣缸直徑、氣源壓力等因素有關(guān)。根據(jù)閥門(mén)的口徑、工作壓差和摩擦力等因素計(jì)算所需的輸出力，然后選擇合適的氣缸直徑。
（2）例如，對(duì)于一個(gè)較大口徑的調(diào)節(jié)閥，在高工作壓差下，需要較大的力來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉閥門(mén)。通過(guò)計(jì)算閥門(mén)的不平衡力和摩擦力，結(jié)合氣源壓力，確定所需的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣缸直徑，以確保有足夠的輸出力來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)。
行程要求
（1）確定閥門(mén)的行程要求，即閥門(mén)從全關(guān)到全開(kāi)所需的位移量。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程要與閥門(mén)的行程相匹配。不同類型的閥門(mén)行程不同，例如，一般的直行程調(diào)節(jié)閥行程可能在幾毫米到幾十毫米之間，而角行程閥門(mén)（如蝶閥、球閥）的行程通常是 90° 或其他角度。
（2）根據(jù)閥門(mén)的行程選擇合適的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，確保其能夠準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)閥門(mén)從全關(guān)到全開(kāi)，并且在控制信號(hào)的作用下能夠精確地定位在所需的開(kāi)度位置。
2 氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析的計(jì)算選型
2.1 初選閥型
閥型選擇重要且復(fù)雜，初選閥型主要包括計(jì)算流量系數(shù)、預(yù)估噪聲等，初步選擇閥體結(jié)構(gòu)型式。若計(jì)算不符合要求，還應(yīng)重新選閥型，并重復(fù)計(jì)算，直到滿足要求。
2.1.1 確定工藝條件
調(diào)節(jié)閥的選型首先要確定使用條件，包括介質(zhì)性質(zhì)及主要物化參數(shù)，流量、壓力、溫度等工藝參數(shù)，配管情況(型式、閥前后管徑、系統(tǒng)阻力計(jì)算等)，自控對(duì)象類型及特點(diǎn)，調(diào)節(jié)性能要求等，初選閥型的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合可參考表1所列內(nèi)容。
初選閥型的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合
單座閥(VP,JP):泄漏量小，允許壓差小，JP型閥具有體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。適用于一般流體，要求泄漏量小或切斷場(chǎng)合；
雙座閥(VN):不平衡力小，允許壓差較單座閥大；流路復(fù)雜，流量系數(shù)比VP型閥大；泄漏量大；適用于壓差較大，對(duì)泄漏量要求不嚴(yán)的一般流體；
套筒閥(VM,JM):穩(wěn)定性好，允許壓差較大，易維護(hù)；適用于一般流體；
角形閥(VS):流路簡(jiǎn)單，便于自凈和清洗；適用于高黏度、含顆粒等的介質(zhì)，特別適用于要求直角連接場(chǎng)合偏心旋轉(zhuǎn)閥；
偏心旋轉(zhuǎn)閥(VZ)體積小、質(zhì)量輕、密封性強(qiáng)；適用于泄漏量小，允許壓差較大場(chǎng)合；
蝶閥(vw):結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、流量系數(shù)大、價(jià)格低；適用于大流量、低壓力、泄漏量要求不高的場(chǎng)合，尤其適用于濃濁漿狀及含懸浮顆粒的流體控制；
球閥(VP,JP)結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、流量系數(shù)大、密封性好；適用于要求切斷及紙漿、污水和含有纖維質(zhì)、顆粒物等介質(zhì)控制。
2.1.2 調(diào)節(jié)閥閥型初選
根據(jù)2.1.1條中選定的閥型，確定調(diào)節(jié)閥流向及流量特性，見(jiàn)表2所列，查詢產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或有關(guān)資料，查取所需的管徑、壓力等級(jí)等參數(shù)及閥特性參數(shù)，如液體壓力恢復(fù)系數(shù)FL，壓差比系數(shù)XT等。不同廠家對(duì)調(diào)節(jié)閥FL，XT的取值略有差別，可參考《調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算指南》[1]和廠家樣本確定的FL和XT取值。
本系列產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)型、調(diào)節(jié)切斷型、波紋管密封型、夾套保溫型等多種品種。產(chǎn)品公稱壓力等級(jí)有PN10、16、40、64；閥體口徑范圍DN20~400。適用流體溫由-200℃~560℃范圍內(nèi)多種檔次。泄漏量標(biāo)準(zhǔn)有IV級(jí)或VI級(jí)。流量特性為線性或等百分比。多種多樣的品種規(guī)格可供選擇。
氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)
調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)
| 公稱通徑mm | 20 | 25 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | |||||||
| 閥座直徑mm | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 可與本公司 商洽生產(chǎn) | |||
| 額定流量 系數(shù)Kv | 直線 | 1.8 | 2.8 | 4.4 | 6.9 | 11 | 17.6 | 27.5 | 44 | 69 | 110 | 176 | 275 | 440 | 690 | 1000 | 1600 | |||
| 等百分比 | 1.6 | 2.5 | 4 | 6.3 | 10 | 16 | 25 | 40 | 63 | 100 | 160 | 250 | 400 | 630 | 900 | 1440 | ||||
| 公稱壓力MPa | 0.6 1.6 4.0 6.4 | |||||||||||||||||||
| 行程mm | 10 | 16 | 25 | 40 | 60 | 100 | ||||||||||||||
| 流量特性 | 直線、等百分比、快開(kāi)型 | |||||||||||||||||||
| 介質(zhì)溫度℃ | -15～200(常溫型)、-40～+250、-40～+450(中溫型)、-100～+200(低溫型) | |||||||||||||||||||
| 法蘭尺寸 | 鑄鐵法蘭尺寸按JB78、鑄鋼法蘭尺寸按JB79 | |||||||||||||||||||
| 法蘭形式 | 法蘭密封面形式按JB77,其中鑄鐵法蘭按光滑式,鑄鋼法蘭按凹式 | |||||||||||||||||||
| 閥體材質(zhì) | PN (MPa) | 0.6,1.6 | HT200、WCB(ZG230-450) | |||||||||||||||||
| 4.0,6.4 | WCB(ZG230-450)、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | |||||||||||||||||||
| 閥芯材質(zhì) | 1Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti | |||||||||||||||||||
| 上閥蓋形式 | 普通式(常溫型)、熱片式(中溫型)、低溫型 | |||||||||||||||||||
| 可調(diào)比R | 50:1 | |||||||||||||||||||
| 氣源接頭 | M16×1.5 | |||||||||||||||||||
注：可為用戶提供ANSI、JIS法蘭的產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度也可按用戶需要確定。
氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)
| 型號(hào) | ZHA-22 ZHB-22 | ZHA-23 ZHB-23 | ZHB-34 ZHB-34 | ZHA-45 ZHB-45 | ZHA-56 ZHB-56 |
| 有效面積cm2 | 350 | 350 | 560 | 900 | 1600 |
| 行程mm | 16 | 25 | 40 | 60 | 100 |
| 彈簧范圍KPa | 20～100(標(biāo)準(zhǔn)):40～200; 80～240; 20～60; 60～100 | ||||
性能指標(biāo)
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo)值 | 項(xiàng)目 | 指標(biāo)值 | ||||
| 基本誤差% | 不帶定位器 | ±5.0 | 始終點(diǎn) 偏差% | 氣關(guān) | 不帶定位器 | 始點(diǎn) | ±5.0 |
| 帶定位器 | ±1.0 | 終點(diǎn) | ±2.5 | ||||
| 回差% | 不帶定位器 | ≤3.0 | 帶定位器 | 始點(diǎn) | ±1.0 | ||
| 終點(diǎn) | ±1.0 | ||||||
| 帶定位器 | ≤1.0 | 氣開(kāi) | 不帶定位器 | 始點(diǎn) | ±2.5 | ||
| 終點(diǎn) | ±5.0 | ||||||
| 死區(qū)% | 不帶定位器 | ≤3.0 | 帶定位器 | 始點(diǎn) | ±1.0 | ||
| 終點(diǎn) | ±1.0 | ||||||
| 帶定位器 | ≤0.4 | 允許泄漏量L/h | 1×10-4×閥額定容量 | ||||
| 額定行程偏差% | ±2.5 | ||||||
注：本產(chǎn)品執(zhí)行GB/T4213-92國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
允許壓差 MPa
| 開(kāi)關(guān)方式 | 執(zhí)行機(jī)構(gòu)型號(hào) | 彈簧范圍KPa | 氣源壓力KPa | 需要附件 | 公稱通徑(閥座直徑)mm | |||||||||||||||
| 25 | 25 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | ||||||||||
| (10) | (12) | (15) | (20) | (32) | (40) | (125) | (150) | |||||||||||||
| 氣 關(guān) | ZHA -22 | 20～100 20～100 40～200 | 140 250 140 | P 或 R | 6.4 6.4 6.4 | 5.94 6.4 6.4 | 3.34 6.4 6.4 | 3.34 6.4 6.4 | 2.14 6.4 6.4 | |||||||||||
| ZHA -23 | 20～100 20～100 40～200 | 140 250 400 | P 或 R | 1.31 6.09 6.4 | 0.84 3.9 5.26 | 0.53 2.5 3.39 | ||||||||||||||
| ZHA -34 | 20～100 20～100 40～200 | 140 250 400 | P 或 R | 0.51 2.36 3.21 | 0.33 1.56 2.12 | 0.21 1.0 1.35 | ||||||||||||||
| ZHA -45 | 20～100 20～100 40～200 | 140 250 400 | P 或 R | 0.22 1.02 1.39 | 0.15 0.71 0.97 | 0.08 0.40 0.54 | ||||||||||||||
| ZHA -56 | 20～100 20～100 40～200 | 140 250 400 | P 或 R | 0.10 0.38 0.52 | 0.07 0.26 0.36 | |||||||||||||||
| 氣 開(kāi) | ZHB -22 | 20～100 40～200 80～240 | 140 250 400 | P 或 R | 4.46 6.4 6.4 | 3.09 6.4 6.4 | 1.98 5.94 6.4 | 1.11 3.34 6.4 | 0.71 2.14 4.99 | |||||||||||
| ZHB -23 | 20～100 40～200 80～240 | 140 250 400 | P | 0.44 1.37 3.05 | 0.28 0.84 1.95 | 0.18 0.53 1.25 | ||||||||||||||
| ZHB -34 | 20～100 40～200 80～240 | 140 250 400 | P 或 R | 0.17 0.51 1.18 | 0.11 0.33 0.78 | 0.07 0.21 0.5 | ||||||||||||||
| ZHB -45 | 20～100 40～200 80～240 | 140 250 400 | P 或 R | 0.07 0.22 0.51 | 0.05 0.15 0.35 | 0.028 0.08 0.20 | ||||||||||||||
| ZHA -56 | 20～100 20～100 40～200 | 140 250 400 | P 或 R | 0.10 0.15 0.20 | 0.07 0.10 0.14 | |||||||||||||||
注：1)P-閥門(mén)定位器;R-壓力繼動(dòng)器;
2)允許壓差為閥關(guān)閉P2=0狀態(tài)下,P的最大值;
3)如果允許壓差不清楚或最大工作壓差超出列表范圍請(qǐng)與我們聯(lián)系。
可配附件： 定位器、空氣過(guò)濾減壓器、保位閥、行程開(kāi)關(guān)、閥位傳送器、電磁閥、手輪機(jī)構(gòu)等 外形尺寸mm
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主要零件材料
| 零件名稱 | 材料 | 溫度范圍 |
| 閥體上閥蓋 | HT200 | -20～200℃ |
| ZG230-450 | -40～450℃ | |
| ZG1Cr18Ni9Ti | -250～550℃ | |
| ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | -250～550℃ | |
| 閥芯、閥座 | 1Cr18Ni9 | -250～550℃ |
| 0Cr18Ni12Mo2Ti | -250～550℃ | |
| 填 料 | 聚四氟乙烯 | -40～200℃ |
| 膜 片 | 丁晴橡膠夾增強(qiáng)滌淪織物 | |
| 壓縮彈簧 | 60Si2Mn | |
| 膜 蓋 | A3 |
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在安裝前，需要認(rèn)真清除管道內(nèi)焊渣和其它雜物;在安裝后，應(yīng)使閥芯處于最大開(kāi)度，并對(duì)管道和調(diào)節(jié)閥再次進(jìn)行清洗，以防雜物卡住和損傷節(jié)流件。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)按作用方式不同，分為氣開(kāi)間與氣閉觸兩種.氣開(kāi)閥隨著信號(hào)壓力的增加而打開(kāi),無(wú)信號(hào)時(shí).閥處于關(guān)閉狀態(tài).氣閉閥即隨信號(hào)壓力的増加,閥逐漸關(guān)閉，無(wú)信號(hào)時(shí). 閥處于全開(kāi)狀態(tài).
開(kāi)、氣閉個(gè)的選擇主要從生產(chǎn)安全角度考慮.當(dāng)系統(tǒng)因故障等質(zhì)因使信號(hào)壓力中斷時(shí) 《即閥處于無(wú)信號(hào)壓力的情況下時(shí)）.號(hào)埋閥底處于全開(kāi)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.若同處全開(kāi)位置危害性小，則應(yīng)選反之，應(yīng)選氣開(kāi)閥?
傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體部件的配用情況見(jiàn)表 .依據(jù)所選的氣開(kāi)閣或氣閉閥.從該表中即可決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式及型號(hào).
值得強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)氣開(kāi)閥采用倒裝發(fā)芯去配正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu).現(xiàn)在看來(lái)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(jiǎn)單、又方 便（理由是改動(dòng)閥比改反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)雜多）.
彈簧是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的主要零件。彈簧范圍是指一臺(tái)閥在靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)的膜室壓力到走 行程時(shí)的膜室壓力，字母用 Pr表示.如Pr為2O-1OOKPa,表示這臺(tái)閥靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)膜室壓力 是20KPa.關(guān)閉時(shí)的膜室壓力是lOOKPa.常用的彈簧范圍有20?lOOKPa、20-60KPa. 60- lOOKPa, 60?180KPa、40-200KPa…由于氣動(dòng)儀表的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是20-lOOKPa.因此傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥理論把與與動(dòng)儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一致的彈簧范圍（20?lOOKPa）定義成標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍.調(diào)節(jié)閥廠家按20?lOOKPa作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)出廠,這是十分緒誤的.
為了保證調(diào)節(jié)閥正常關(guān)閉和啟動(dòng).就必須用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力克服壓差對(duì)閣芯產(chǎn)生的不平衡力、我們知道,對(duì)氣閉閥膜室信號(hào)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。克服壓差把間芯頂開(kāi).我們又知道.不帶定位器調(diào)節(jié)閥的最大信號(hào)壓力是lOOKPa.它所對(duì)應(yīng)的20?lOOKPa的彈簧范圍只能保證閥芯走到位，再也沒(méi)有一個(gè)克服壓差的力量，閥工作時(shí)必然關(guān)不嚴(yán),造成內(nèi)漏，為此.就必須調(diào)整或改變彈簧范圖.但是，把它說(shuō)成“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范囤"就出問(wèn)題了?因?yàn)槭菢?biāo)準(zhǔn)就不能改動(dòng).如果我們堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)， 按“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍"來(lái)調(diào)整，那么，它又怎么能投用呢?在現(xiàn)實(shí)中.卻有許多使用廠家和安裝 公司：都堅(jiān)持按“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍"20?lOOKPa來(lái)調(diào)整和驗(yàn)收調(diào)節(jié)閥.又確實(shí)發(fā)生閥關(guān)不嚴(yán)的 問(wèn)題 錯(cuò)誤的根源就在此.
正確的提法應(yīng)該是“設(shè)計(jì)彈簧范圍。是我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)彈簧的零件參數(shù) 工作時(shí)根據(jù)氣開(kāi)氣閉還要作出相應(yīng)的調(diào)挺.我們稱為工作彈簧范圍.仍以上述為例.設(shè)計(jì)彈范圍20?lOOKPa. 對(duì)氣閉閥我們可以將工作彈簧范圍調(diào)到!0-90KPa,這樣就有l(wèi)OKPa.作用在膜室的有效而積Ac上；又如氣開(kāi)閥，有氣打開(kāi)，無(wú)氣時(shí)閥關(guān)閉，此時(shí)克服壓差界的是弾簧的預(yù)緊力.為了 克服更大的壓需調(diào)緊預(yù)緊力，還需帶定位器.若定位器氣源為l40KPa.我們可以將設(shè)計(jì)彈簧范圍20 lOOKPa調(diào)緊到50?130KPa,此時(shí)輸出力為50KpaXAe.如果把20?1OOKPa 作為標(biāo)準(zhǔn)彈簧固定的話?就只有20KpaXAe,帶定位器也失去作用.由此可見(jiàn)，氣開(kāi)閥帶定 位器也必須調(diào)高彈簧范圍的起點(diǎn)壓力才能提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸岀力.
對(duì)不帯定位器的場(chǎng)、氣閉閥我們還可以設(shè)計(jì)20?80KPa,這樣不帶定位器仍有20KPa.Ae 的輸出力.所以彈黃他用應(yīng)根據(jù)氣開(kāi)氣閉、帶定位器與否、壓差產(chǎn)生的不平衡力作用的方向， 三看姑合起來(lái)才能設(shè)計(jì)出相適應(yīng)的彈簧“為什么國(guó)外設(shè)計(jì)的彈簧很多.高達(dá)十幾種,就是此 道理.由此可見(jiàn).標(biāo)范圍的提法是鉗誤的,它讓人們?cè)?#8226;•標(biāo)準(zhǔn)"二字上而不能改動(dòng). 誤導(dǎo)人們死套20?lOOKPa來(lái)調(diào)校.結(jié)果造成無(wú)輸出力或輸出力不夠.正確的提法應(yīng)足：將“標(biāo) 準(zhǔn)彈簣范圍"提法取消，改為“設(shè)計(jì)彈簧ffiffl-.其中20?lOOKPa的彈簧范圍稱為常用范圍.
彈簧范圍的選擇主要從圏的穏定性、輸出力兩方面考慮.
1） 閥的穩(wěn)定性上選擇
從閥的穩(wěn)定性上選擇.彈簧應(yīng)該是越硬越好.如選用40?200KPa?60?180KPa的彈簧. 它不僅克服輕微振蕩、克服摩擦力，而且能使閥芯往復(fù)運(yùn)動(dòng)自如.
2） 從輸出力上選擇
由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的愉出力是執(zhí)行機(jī)構(gòu)總的合力減去彈簧的張力、廉擦力、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）?
3） 從綜合性能上選定彈賛范圍
若從穩(wěn)定性上選務(wù),要選用彈簧范圍大的硬彈黃：若從輸出力來(lái)看.又應(yīng)該選用彈簧范圍小的軟彈黃?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，盡景選用范圍大的硬彈簧.筆者建議.對(duì)薄膜閥充分利用定位器25OKPa的氣源，選用60-180KPa的彈簧?.它對(duì)氣開(kāi)閥有60KPa的輸出力，對(duì)氣閉閥有250— 18O=7OKPn的輸出力，其彈簧范圍 Pr為180-60= 120KPa.再看傳統(tǒng)的20?lOOKPa的彈簧配l40KPa的氣源時(shí)的輸出力；，開(kāi)閥為20KPa?氣閉閥與140-100= 40KPa.其彈簧葩圍Pr=100-20=80KPa.由此不難看出. 無(wú)論從輸出力、剛度上講.我們建議選擇60~l80KPa的彈簧范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)于常規(guī)彈簧范圍
4）特殊情況彈簧范圍的選擇
若遇大口徑、大壓差、含顆粒等場(chǎng)合時(shí)，其弾簧范圍的選定通過(guò)詳細(xì)計(jì)算來(lái)滿足。
流動(dòng)方向改變對(duì)使用壽命的影響
由于介質(zhì)流動(dòng)方向改變，因而介質(zhì)對(duì)閥芯、閥座產(chǎn)生的沖刷和汽蝕發(fā)生了變化,對(duì)流開(kāi) 型，介質(zhì)從閥芯尖的一頭往大的一端流動(dòng)，沖刷和汽蝕丑接作用在密封而上，同時(shí),介質(zhì)一 旦經(jīng)過(guò)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), 致使密封而很快被破壞.故流開(kāi)型使用壽命短。見(jiàn)圖5-5 (a).對(duì)流團(tuán)型.與上述情況相反， 汽蝕和沖刷主要作用在密封而下面.同時(shí).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，在流經(jīng)閥座通道過(guò)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 壽命比.見(jiàn)圖5-5 (b).實(shí)踐證明，在嚴(yán)重沖刷和汽蝕條件下，選用流閉型比流開(kāi)型使用壽 命長(zhǎng)1/4?1/2倍以上，若長(zhǎng)期在小開(kāi)度上工作，可相差數(shù)倍以上
流開(kāi)－流閉是對(duì)介質(zhì)而言的。在節(jié)流口介質(zhì)的流動(dòng)方向向著閥門(mén)打開(kāi)方向流動(dòng)時(shí)稱為流開(kāi)型，反之，向著閥門(mén)的關(guān)閉方向流動(dòng)時(shí)為流閉型。
目前，柔性石墨填料應(yīng)用越來(lái)越廣泛.特別是在高溫情況下，選用這種填料，密封可靠，并可省去散熱片.經(jīng)濟(jì)性也好.如高溫蝶閥、髙溫高壓調(diào)節(jié)閥均采用這種結(jié)構(gòu).這樣一來(lái).生產(chǎn)廠將有柔性石墨填料和四氯填料兩種供選用，四氟石墨填料的比較，選擇見(jiàn)表
氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析結(jié)論：
由于石墨填料耐磨、耐蝕、耐溫，使用壽命長(zhǎng)，是四氟填料壽命的2?3倍，所以建議盡可能選用石墨填料， 尤其是旋轉(zhuǎn)類調(diào)節(jié)閥、超高溫調(diào) 節(jié)閥、帶定位器使用的調(diào)節(jié)閥.
調(diào)節(jié)閥附件的正確選擇應(yīng)該是對(duì)閥的功能、安全、可靠性的有益?？窈脱a(bǔ)充，怛如果選型不當(dāng)，就會(huì)帶來(lái)許多副作用，因此.在選擇時(shí)應(yīng)予以高度重視?
1)定位器的工作原理：
定位器是提高調(diào)節(jié)閥性能的重要手段之一。定位器利用閉環(huán)原理.將輸出量閥位反饋回來(lái)與輸入量比較，即閥位信號(hào)直接與岡位比較。在不帶定位器時(shí)，閥位信號(hào)為氣動(dòng)壓力.它作用在膜片上產(chǎn)生推力，與彈簧張力和閥的軸向作用力平衡.因此，在此力一定的情況下. 若摩擦力、不平衡力等發(fā)生變化，必然引起彈簧張力的變化，而使行程發(fā)生變化，即不帶定位器時(shí).閥位信號(hào)壓力不是直接閥位比較.而是力的平衡，故精度低，不平衡力變化大，閥位變化也大?因此.選用定位器能大大地提高閥的精度.同時(shí).因氣源壓力大，還能提高閥 允許用壓差，而且還具有加快閥動(dòng)作，改變作用方式、改變流量特性等功能.
2)定位器的主要作用
⑴它可以將全部氣源壓力送到調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜室內(nèi).使氣源壓力得到充分利用. 以此提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力，相應(yīng)閥能切斷更大的壓差.
(1)由于是靠位置來(lái)反饋，當(dāng)摩擦力較大時(shí),便產(chǎn)生較大的回差，定位器便可改變輸出壓力使閥定在相應(yīng)的位置上，“定位器"其名的得來(lái)，就是這個(gè)道理.所以,它又具有提高閥的位置精度的作用.
(2)定位器將整個(gè)氣源送到膜室，當(dāng)膜室壓力使楠運(yùn)動(dòng)并走在相應(yīng)的位置時(shí).氣源被切換. 閥便穩(wěn)定在某位置上，即是說(shuō)，閥的供氣速度快，閥的動(dòng)作速度加快?
(3)電氣轉(zhuǎn)換器的作用，能用電信號(hào)來(lái)控制氣動(dòng)閥(電氣轉(zhuǎn)換器就只有這一功能)。
3)定位器與轉(zhuǎn)換器的比較與選擇
從上述作用中不難看出，定位器具有提高輸出力、提高位置精度、提高動(dòng)作速度和電氣 轉(zhuǎn)換四大作用；而電氣轉(zhuǎn)換器就只有電氣轉(zhuǎn)換功能.兩者比較，宜苜選定位器.定位器的選 用場(chǎng)合詳見(jiàn)表
氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析安裝調(diào)節(jié)閥時(shí)應(yīng)該特別注意以下幾點(diǎn)：
1、調(diào)節(jié)閥應(yīng)垂直安裝在水平管道上，如在特殊情況下需要水平和傾斜安裝時(shí)，一般要加支撐。
2、當(dāng)選定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑與工藝管徑不同時(shí)，應(yīng)加裝異徑接頭進(jìn)行連接。
3、安裝場(chǎng)地應(yīng)有較好的環(huán)境條件，環(huán)境溫度應(yīng)在-25～55℃。
4、盡量避免安裝在有振源的場(chǎng)合，否則應(yīng)采取必要的防振加固措施。
5、安裝時(shí)，必須使閥體上或法蘭上的箭頭方向指向介質(zhì)方向。
6、安裝前，需要認(rèn)真清除管道內(nèi)焊渣和其它雜物;在安裝后，應(yīng)使閥芯處于最大開(kāi)度，并對(duì)管道和調(diào)節(jié)閥再次進(jìn)行清洗，以防雜物卡住和損傷節(jié)流件。
7、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在便于維護(hù)、修理的位置。
8、閥前直管段應(yīng)盡可能長(zhǎng)。
9、出口配管應(yīng)用3～5倍管道直徑的直管段。
10、為了確保調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不致影響生產(chǎn)和發(fā)生安全事故，一般都需要安裝旁路和旁路閥。調(diào)節(jié)閥前、后需安裝截止閥，對(duì)于高溫、高壓、易凍、黏稠介質(zhì)，還要安裝導(dǎo)淋閥。旁路閥不能安裝在調(diào)節(jié)閥的正上方，以免旁路閥內(nèi)腐蝕性介質(zhì)泄漏至調(diào)節(jié)閥上。
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