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自世界上第一台调节阀问世一百多年来,伴随着工业自动化的发展,调节阀自身技术也有了飞跃发展。气动调节阀是使用范围最广,使用量最大的调节阀。随着不断的发明改进,调节阀及其气动执行机构的新结构和新产品越来越多,面对各种各样的调节阀的新结构新产品,如何正确地选择调节阀?衡量调节阀好坏的标准是什么?我们选用调节阀的最基本要求是什么?要回答这些问题,我们还是从认识分析它的结构、原理开始。
1. 气动调节阀的分类
1.1 按调节阀的动作方式分类
a. 直行程调节阀 b. 角行程调节阀
1.2 按调节阀调节方式分类
a. 调节型 b. 切断型
1.3 按调节阀执行机构型式分类
a. 气动薄膜调节阀 b. 气动活塞调节阀
2.对调节阀调节品质的最基本要求
不考虑控制系统及阀门定位器等附件的技术优劣的影响,仅就调节阀自身两大主体部分——阀门和执行机构来说,衡量调节阀调节品质好坏的最基本项目有两项:
a. 固有流量特性和工作流量特性
b. 调节性能指标
2.1 固有流量特性和工作流量特性
固有流量特性是指在恒压差下,阀门的流量与阀门的额定行程之间的关系。
按IEC标准,固有流量特性有:等百分比、线性、抛物线和快开四种。
工作流量特性是指在阀门的工况条件下,阀门的压差受到行程变化、开度变化的影响而非恒值时,阀门的流量与阀门的额定行程之间的关系。
2.2 调节性能指标
调节性能指标是指调节阀在工况条件下对输入信号作出响应,引起阀内件相对变化的性能,越能对小信号作出响应,其性能指标越好。衡量性能好坏的指标有:死区、分辨率(基本误差)和响应时间等主要指标,而使调节性能变差的主要因素是摩擦力,包括阀内节流件的摩擦力和执行机构的摩擦力。
3. 调节阀结构型式对调节品质的影响
下面以图表形式对调节阀的结构特点进行分析。
表1. 主要阀型的结构特点
阀型 结构特点 影响调节性能的摩擦力指数(注1)
填料材质(注2) 关闭位置节流件自锁力 关闭位置密封圈变形压紧力 阀座密封圈的恒压紧力 摩擦力指数合计
填料对阀杆摩擦力
单座阀 流量系数小、关闭性能好、允许压差小。 PTFE 0 0 0 1
1
双座阀 流量系数大、关闭性能差、允许压差大。 PTFE 0 0 0 1
1
套筒阀 单座式 结构特点分别同单座阀、双座阀。 PTFE 0 0 0 1
双座式 1
低负载蝶阀 A、B型 流量系数大、关闭性能差、适用于大口径调节。 柔性石墨 0 0 0 3
C型 流量系数大、关闭性能较好、适用于泄漏要求小的大口径调节。 3
偏心蝶阀 双偏心 流量系数大、关闭性能好、适用于大口径调节、切断。 柔性石墨 15 5 0 25
三偏心 5 20 0 25
偏心旋转阀 流量系数小、关闭性能好、适用于中小口径调节。 柔性石墨 10 0 0 15
5
球阀 标准的O形通道只能作切断阀,特殊的V形、矩形通道可作调节阀。 PTFE 0 0 8 10
2
表2. 气动执行机构的结构特点
型式 结构特点 影响调节性能的摩擦力指数 合计 影响调节性能的间隙
密封圈对输出轴 密封圈对活塞 传动间隙 连接间隙
气动薄膜执行机构
(直行程) 膜片运动时与膜盖之间无摩擦,适用于气源压力0.4MPa以下。 1 0 1 无 无
气动活塞执行机构
(角行程) 密封圈对输出轴和活塞均有预压力。适用于气源压力0.4~0.7MPa ,对气源要求高,体积较气动薄膜小。
3 7 10 有 有
结论:
从阀门与执行机构的结构特点,可分析得出如下结论:
1.气动薄膜(直行程)调节阀可以很容易获得工况所需的流量特性;其结构产生的摩擦力很小,因而调节性能最好(配定位器时死区、基本误差
≤1%)。
2.气动活塞(角行程)调节阀其结构产生的摩擦力较大,调节性能较差,不适宜用于调节系统要求高的场合。
调节阀主要阀型的选型推荐意见(注3)
阀 型 适用 规格 应 用 场 合
气动薄膜单座调节阀 ≤DN200 工作压差较小、泄漏量低、调节精度要求高
气动薄膜双座调节阀 ≤DN200 工作压差较大、泄漏量较低、调节精度要求高
气动薄膜套筒调节阀 ≤DN200 工作压差较大、泄漏量较低、调节精度要求高、噪声低
气动活塞低负载蝶阀 >DN200 工作压差较小、泄漏量较低、调节精度要求高
气动活塞高性能蝶阀
(双偏心) DN100~DN400 关闭性能要求高、允许压差较大;小开度调节性能差、避免小开度工作
气动活塞三偏心蝶阀 >DN400 关闭性能要求高、允许压差较大;小开度调节性能差、避免小开度工作
气动活塞偏心旋转阀 DN50~DN300 关闭性能要求高、允许压差较大;小开度调节性能差、避免小开度工作
气动活塞调节球阀 DN15~DN200 关闭性能要求高、允许压差较大,可用于一般介质的调节、切断
注1:将单座调节阀PTFE填料对阀杆的摩擦力指数定为1来表示摩擦力大小的程度,指数越大,摩擦力越大。该指数为常规值,随制造单位不同的工艺参数会有所变化。
注2:填料材质只是应用范围最广的通常配置,实际上可能选择配置其它材质的填料。
注3:以上选型推荐意见不涉及工作温度、材料选择、介质腐蚀性等因素,它们对所选阀型的影响是同等的。
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