調節(jié)閥作為自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器，其質量的好壞與設計院、生產廠家和用戶都有很密切的關系。質量不只是生產廠的問題，還應包含系統(tǒng)設計人員、生產廠家和使用人員方面的問題，它是廣義的概念。因此，提高調節(jié)閥的應用質量應從全過程來考慮，尤其是選型質量。而要提高調節(jié)閥選型質量，則必須提高調節(jié)閥從業(yè)人員的知識和應用水平，這也是舉辦本次講座的目的。 調節(jié)閥是自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器,其應用質量反映在系統(tǒng)中的調節(jié)品質上,調節(jié)閥應用的好壞,即應用質量與三個方面有關： （1） 正確選型（含計算）——系統(tǒng)設計人員； （2） 產品質量——生產廠； （3） 正確安裝、使用、維護——用戶。 所以,我們講質量不只是生產廠的問題,它是一個廣義的概念,包括系統(tǒng)設計人員、生產廠家和使用人員.下面列舉常見的應用問題，這些問題若能很好地處理，可以說你選閥就不會出現(xiàn)大的質量事故。 （1）口徑計算――小了不能滿足Qmax，大了常小開度工作，調節(jié)性能差，壽命短。 （2）校核關閉時的△P――有些根本就不作校核，造成閥關不死，打不開。 （3）校核可調比R――R 小了不能滿足流量變化范圍。 （4）確定彈簧范圍――涉及彈簧范圍、啟始工作壓力、輸出力、穩(wěn)定性、調整等。 （5）材質與結構――這里學問zui大，一個的工程設計人員，所選的閥結構和材質應是在滿足使用功能前提下，得到的是簡單的結構、（相對而言）。相反,花了很多錢，甚至引進產品,還是用不好，這種費用可差 20～30 倍。用不好的影響則更大，開開停停，造成經濟損失和產量下降，有的甚至無法投用。因此,一個有經驗的系統(tǒng)設計人員就知道閥在現(xiàn)場的重要性，一開始就重視閥的正確選型，并與我們密切配合。 （6）附件——對主體的保證和有意的補償。 也有很多成功的例子,成功首先在于他們的正確選型。這些例子都是筆者親自經歷的： （1）化八院——選用的耐鹽酸調節(jié)閥，因所選閥型和材料恰當，已使用兩年以上。 （2）化六院與沙市農藥廠——精細化工工程，多種物質混合成的強腐蝕性介質，該閥1993 年投用至今正常。 （3）化四院——選用燒堿閥，克服了燒堿蒸發(fā)系統(tǒng)高溫濃堿腐蝕與堵卡問題。 （4）化八院與內蒙吉蘭泰化工項目——水處理（脫鹽水）系統(tǒng)，以往無論國內外裝置均用襯膠蝶閥或隔膜閥，閥一直用不好。該廠改引進隔膜閥用我們?yōu)橹畬ｉT設計的水處理閥后,閥已運行了兩年多。類似的還有云南氮肥廠。 （5）核動力設計院——選用高溫高壓、0.2 秒緊急動作閥，保證了試驗裝置運行。 （6）成都化工廠――濕氯氣調節(jié)，原為美國閥，選用氯氣閥后,實現(xiàn)了國產化。 （7）什邡化工總廠――346 工程選用磷銨閥，投運兩年多正常。 （8）紅光化工廠――98％濃硝酸，選用全四氟耐蝕閥，1992 年至今運行正常。 （9）云南氮肥廠――磷酸及混和介質，選用耐腐蝕球閥代替預先準備進口的產品，產品從1992 年至今運行正常，還節(jié)約10 多萬美元。 （10）武鋼――技改選用微壓力自力式閥，解決了爐膛50mmHzO 的超低壓穩(wěn)定問題。 舉例涉及的問題和成功的例子，目的在于證明選型的重要性和技術處理的價值，以引起對調節(jié)閥選型的足夠重視。 本節(jié)講座重點比較分析了國內外調節(jié)閥應用質量上的差距與原因。如果說國內調節(jié)閥的設計水平、生產水平與*國家相比有一定差距是實際的，但是如果說有十分大的差距，就不一定符合實際了（至少筆者這樣認為）。那么，為什么國內調節(jié)閥的使用效果和時間遠不及引進產品呢？在這節(jié)，筆者將對這問題做出闡述。 如果說國內調節(jié)閥的設計水平、生產水平與*國家相比有一定差距是實際的，但是如果說有十分大的差距，就不一定符合實際了（至少筆者這樣認為）。那么，為什么國內調節(jié)閥的使用效果和時間遠不及引進產品呢？ 只要比較一下我國的調節(jié)閥計算選型表與國外計算選型表，不難發(fā)現(xiàn)，我們的內容太簡單。如美國儀表學會標準格式所列內容49 個序號，我國表格不到20 個序號，不少內容都沒有納入，必然選型不當、不全面，造成“先天不足”；再就是國內調節(jié)閥標準化程度太高，以一變應萬變，而不是“對癥下藥”，予以不同對待。僅以閥的泄漏為例，用戶反映較強烈。它不僅涉及結構的選定。還涉及不平衡力計算。誰來細致的考慮呢？沒有。既然沒有，必然造成關不死、打不開、泄漏大、密封的可靠性差（開始可以，用不到多久就不行了）等使用問題。要解決它，就必須細致的考慮，它包括： （1）根據(jù)閥的關閉壓差,計算不平衡力,以確定閥結構和執(zhí)行機構大小,首先保證關死需要的足夠的輸出力。 （2）確定*流向以利于密封。 （3）閥的結構考慮,對大壓差、大口徑閥（如 DN100 的閥，△P＝20MPa，其不平衡推力高達 Ft＝0.25π ×102×20＝15.7t），對結構的細致考慮十分重要，包括力平衡和耐汽蝕、沖蝕的考慮。 （4）不干凈介質、結垢結巴介質的防堵性能的考慮，堵住了、卡住了，又怎能密封？ （5）對強腐蝕介質，節(jié)流件的耐腐蝕性能考慮，而且必然可靠，不少閥運行不久泄漏就超標,原因就在節(jié)流件被腐蝕。 （6）對密封型式的考慮。 a.硬密封還是軟密封； b.是否需要堆焊耐磨合金，提高可靠性； c.軟密封型式及軟密封材質。 （7）泄漏等級、試驗方法、試驗壓差、驗收方法等等。 由此可見，粗糙的考慮，必然獲得粗糙的使用效果：大部份一般產品可以,所以,稍有考慮欠當和特殊場合，閥肯定用不好。 歸納起來，國內調節(jié)閥應用的主要問題是：計算、選型不全面，造成“先天不足”；生產廠家的產品太單一,不能滿足各種需求。解決的辦法是：首先把握質量的*關（也是生產廠不重視的一關）簽訂合同關，審查所選閥真正能有效的滿足工作條件和使用要求,克服“先天不足”；其次是生產廠生產的各種產品,尤其是特殊產品、變型產品以適應特殊場合的需求。要做到這兩點，無論選型人員和生產廠家都必須精通調節(jié)閥的應用。 調節(jié)閥的計算、選型究竟涉及到哪些內容? 本節(jié)講座按閥型、執(zhí)行機構、上閥蓋與填料、閥內件、附件的選定總結出了110 問，供計算、選型時參考。筆者認為如果在選型過程中根據(jù)實際工況對這些問題都一一作出了比較和選擇，那么所選的閥就八九不離十了。當然,這里面涉及到許多技術問題和實踐經驗，需要在實踐中不斷的積累。 詳細內容 （1） 驅動方式的選擇：電動、氣動、液動的決定? （2） 電動執(zhí)行機構選擇普通型還是新型的電子式結構? （3）電動執(zhí)行機構是角行程還是直行程? （4）角行程電動執(zhí)行機構是直連式還是曲柄連接式？ （5）電動執(zhí)行機構信號的決定：電Ⅱ、電Ⅲ，還是其它? （6）電動執(zhí)行機構防爆與否? （7）伺服放大器的選定? （8）是否需要位置反饋信號? （9）是否需要過載保護? （10）是否需要手操? （11）氣動執(zhí)行機構薄膜式與活塞式的選定? （12）氣動活塞執(zhí)行機構比例式與兩位式的選定? （13）氣動活塞執(zhí)行機構直行程與角行程的選定? （14）氣動活塞執(zhí)行機構有彈簧與無彈簧式的選定? （15）氣動薄膜執(zhí)行機構是單彈簧型的老式結構還是多彈簧小型新結構? （16）正作用與反作用的選定？ （17）彈簧范圍的選定（涉及計算）？ （18）工作彈簧范圍的選定（涉及計算）？ （19）是否需要加長支架？ （20）執(zhí)行機構規(guī)格的決定（涉及計算）？ （21）執(zhí)行機構規(guī)格是按標準與閥搭配還是縮小或增大？ （22）氣信號大小的選定？ （23）氣信號接口的要求？ （24）行程（或角度）的選定？ （25）氣源大小的選定？ （26）動作速度的要求？ （27）環(huán)境條件是否滿足？ （28）對顏色的要求？ （29）對重量的限制與否？ （30）對顏色的要求？ 本節(jié)講座重點總結分析調節(jié)閥正確選型所需要注意的事項,按調節(jié)閥閥型、執(zhí)行機構、材料、流量特性、作用方式、彈簧范圍、流向、填料、附件九個方面總結了調節(jié)閥選型的經驗和注意事項，對于調節(jié)閥 從業(yè)人員了解調節(jié)閥的選型知識，提高選型水平有較大的幫助作用，但限于筆者水平有限，難免有許多不足和問題，歡迎廣大讀者批評指正。 （1）確定公稱壓力，不是用Pmax 去套PN，而是由溫度、壓力、材質三個條件從表中找出相應的PN 并滿足于所選閥之PN 值。 （2）確定的閥型，其泄漏量滿足工藝要求。 （3）確定的閥型,其工作壓差應小于閥的允許壓差,如不行,則須從特殊角度考慮或另選它 （4）介質的溫度在閥的工作溫度范圍內，環(huán)境溫度符合要求。 （5）根據(jù)介質的不干凈情況考慮閥的防堵問題。 （6）根據(jù)介質的化學性能考慮閥的耐腐蝕問題。 （7）根據(jù)壓差和含硬物介質，考慮閥的沖蝕及耐磨損問題。 （8）綜合經濟效果考慮的性能、價格比。需考慮三個問題： a．結構簡單（越簡單可靠性越高）、維護方便、備件有來源； b．使用壽命； c．價格。 （9）優(yōu)選秩序。 蝶閥－單座閥－雙座閥－套筒閥－角形閥－三通閥－球閥－偏心旋轉閥－隔膜閥。 ① 要求閥動作平穩(wěn)； ② 小開度調節(jié)性能好； ③ 選好所需的流量特性； ④ 滿足可調比； ⑤ 阻力小、流量比大（閥的額定流量參數(shù)與公稱通徑之比）； ⑥ 調節(jié)速度。 這是不可分割、互相的兩個因素。泄漏量應滿足工藝要求，且有密封面的可靠性的保護措施；切斷壓差（閥關閉時的壓差）必須提出來（遺憾的是許多設計院的調節(jié)閥計算規(guī)格書中無此參數(shù)），讓所選閥有足夠的輸出力來克服它，否則會導致執(zhí)行機構選大或選小。 即使是干凈的介質，也存在堵塞問題，這就是管道內的不干凈東西被介質帶人調節(jié)閥內，造成堵卡，這是常見的故障，所以應考慮閥的防堵性能。通常角行程類的調節(jié)閥比直行程類的調節(jié)閥防堵性能好得多，故以后角行程類的調節(jié)閥使用將會越來越多。 它包括耐沖蝕、汽蝕、腐蝕。主要涉及到材料的選用和閥的使用壽命問題，同時，涉及到經濟性問題。此問題的實質應該是所選閥具有較好的耐蝕性能且價格合理。如能選全四氟閥就不應該選全耐蝕合金閥；能選反汽蝕效果較好、結構簡單的角形高壓閥（滿足兩年左右使用壽命），就不應該選結構復雜、價格貴的其它高壓閥。 這涉及調節(jié)閥的公稱壓力、工作溫度的選定。 耐壓方面,如果只是壓力高并不困難,主要是壓差大會產生汽蝕； 耐溫方面,通常解決 450℃以下是十分容易的,450～600℃也不困難,但到 600℃以上時,矛盾就會突出；當溫度在80℃時的切斷類調節(jié)閥選用軟密封材料通常是不可取的,應該考慮硬密封切斷。 附表：《常用材質的工作溫度、工作壓力與PN 關系表》。 此問題非常直觀，一定是外觀好、重量輕的閥受使用廠家歡迎。這里要改變一種偏見，認為調節(jié)閥是個“老大粗”，重一點或外觀差一點，沒什么了不起?，F(xiàn)在我們十分重視它，從而提出了調節(jié)閥應該具有小型化、輕型化、儀表化的特征。 在滿足上述使用功能的要求中，適用的閥有幾類，此時便應綜合經濟效果確定某一閥型,為此,我們認為,至少應該考慮以下四個問題： 1）高可靠性。 ①結構簡單； ②可靠性高。這里需要改變過去片面追求性能指標，忽視可靠性的錯誤作法。 2）使用壽命長。 3）維護方便，備品備件有來源。 4）產品價格適宜，性能價格較好。 根據(jù)調節(jié)閥的功能優(yōu)劣和上述觀點，特提供調節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： ①全功能超輕型調節(jié)閥 ②蝶閥 ③套筒閥 ④單座閥 ⑤雙座閥 ⑥偏心旋轉閥 ⑦球閥 ⑧角形閥 ⑨三通閥 ⑩隔膜閥 在這些調節(jié)閥中,我們認為應該盡量不選用隔膜閥,其理由是隔膜是一個極不可靠的零件,使其隔膜閥也成為了可靠性差的產品。 （1）zui簡單的是氣動薄膜式，其次是活塞式，zui后是電動式。 （2）電動執(zhí)行機構主要優(yōu)點是驅動源（電源）方便，但價格高，可靠性、防水防爆不如氣動執(zhí)行機構，所以應優(yōu)先選用氣動式。 （3）老電動執(zhí)行機構笨重,我們已有電子式精小型高可靠性的電動執(zhí)行機構提供（價格相應高）. （4）老的 ZMA、ZMB 薄膜執(zhí)行機構可以淘汰,由多彈簧輕型執(zhí)行機構代之（性能提高,重量、高度下降約30％）。 （5）活塞執(zhí)行機構品種規(guī)格較多，老的、又大又笨的建議不再選用，而選用輕的新的結構。 執(zhí)行機構選擇的主要考慮因素是： ① 可靠性； ② 經濟性； ③ 動作平穩(wěn)、足夠的輸出力； ④ 重量外觀； ⑤ 結構簡單、維護方便。 （1）可靠性方面 氣動執(zhí)行機構簡單可靠：老式電動執(zhí)行機構可靠性差是它過去的一貫弱點,然而在90 年代電子式執(zhí)行機構的發(fā)展*解決了這一問題，可以在5～10 年內免維修，它的可靠性甚至超過了氣動執(zhí)行機構。正由于此，筆者認為，它將成為下世紀調節(jié)閥的主流。 （2）驅動源 氣動執(zhí)行機構的zui大不足就是需另設置氣源站，增加了費用；電動閥的驅動源隨地可取。 （3）價格方面 氣動執(zhí)行機構必須附加閥門定位器，再加上氣源，其費用與電動閥不相上下（進口電氣閥門定位器與進口電子式執(zhí)行機構價格相當；國產定位器與國產電動執(zhí)行器不相上下）。 （4）推力和剛度 兩者相當。 （5）防火防爆 "氣動執(zhí)行機構+電氣閥門定位器"略好于電動執(zhí)行機構。 （1）在可能的情況下，建議選用進口電子式執(zhí)行機構配國產閥（如全功能超輕型閥），以用于國產化場合、新建項目等。 （2）薄膜執(zhí)行機構雖存在推力不夠、剛度小、尺寸大的缺限，但其結構簡單，所以，目前仍是使用zui多的執(zhí)行機構。但這里我們強調的是選用ZHA、ZHB 型的精小型薄膜執(zhí)行機構去代替ZMA、ZMB 型的老式薄膜執(zhí)行機構，以獲得更輕的重量、更小的尺寸和大的輸出力。 （3）活塞執(zhí)行機構選擇注意方面： ① 氣動薄膜執(zhí)行機構推力不夠時,選用活塞執(zhí)行機構來提高輸出力;對大壓差的調節(jié)閥（如中壓蒸汽切斷）,當DN≥100 時，我們建議選用單密封的調節(jié)閥（單座閥或單座套筒閥），保證閥有較好的切斷性能，但此時，壓差對閥芯的不平衡力增大，宜選活塞執(zhí)行機構；當DN≥200 時，甚至要選雙層活塞執(zhí)行機構； ② 對普通調節(jié)閥，還可選用活塞執(zhí)行機構去代替薄膜執(zhí)行機構，使執(zhí)行機構的尺寸大大減小，就此觀點而言，氣動活塞調節(jié)閥使用會更多； ③ 對角行程類調節(jié)閥，其角行程執(zhí)行機構的結構型式很多，使之復雜化，應首先考慮結構簡單、動作自如、尺寸小、推力大的執(zhí)行機構，典型的結構是雙活塞齒輪齒條轉動式。值得強調的是，傳統(tǒng)的“直行程活塞執(zhí)行機構+角鐵+曲柄連桿”方式應該淘汰。 （1）閥體耐壓等級、使用溫度和耐腐蝕性能等方面應不低于工藝連接管道的要求，并應優(yōu)先選用制造廠定型產品。 （2）水蒸汽或含水較多的濕氣體和易燃易爆介質，不宜選用鑄鐵閥。 （3）環(huán)境溫度低于－20℃時（尤其是北方），不宜選用鑄鐵閥。 （4）對汽蝕、沖蝕較為嚴重的介質溫度與壓差構成的直角坐標中,其溫度為300℃,壓差為1．5MPa 兩點連線以外的區(qū)域時,對節(jié)流密封面應選用耐磨材料,如鈷基合金或表面堆焊司特萊合金等。 （5）對強腐蝕性介質，選用耐蝕合金必須根據(jù)介質的種類、濃度、溫度、壓力的不同，選擇合適的耐腐蝕材料。 （6）閥體與節(jié)流件分別對待,閥體內壁節(jié)流速度小并允許有一定的腐蝕,其腐蝕率可以在每年lmm 左右；節(jié)流件受到高速沖刷、腐蝕會弓[起泄漏增大，其腐蝕率應小于每年0.1mm。 （7）對襯里材料（橡膠、塑料）的選擇時該工作介質的溫度、壓力、濃度都必須滿足該材料的使用范圍，并考慮閥動作時對它物理、機械的破壞（如剪切破壞）。 （8）真空閥不宜選用閥體內襯橡膠、塑料結構。 （9）水處理系統(tǒng)的兩位切斷閥不宜選用襯橡膠材料。 （10）典型介質的典型耐蝕合金材料選擇： a．硫酸：316L，哈氏合金，20 號合金。 b．硝酸：鋁，C4 鋼，C6 鋼。 c．鹽酸：哈氏B。 d．*：蒙乃爾。 e．醋酸、甲酸：316L、哈氏合金。 f．磷酸：因可鎳爾、哈氏合金。 g．尿素：316L。 h．燒堿：蒙乃爾。 i．氯氣：哈氏C。 j. 海水：因可鎳爾，316L。 （11）到目前為止，zui的耐腐蝕材料是四氟，稱為“耐蝕王”。因此，應首先選用全四氟耐腐蝕閥（華林所產品），不得已的情況下（如溫度>180℃，PN＞1．6）才選用合金。 這是調節(jié)閥材料選擇的主要內容。在強腐蝕類的介質中選用耐腐蝕合金閥時，必須根據(jù)其濃度、溫度、壓力三者結合起來才能選用相應的材質，這方面有專門的耐腐蝕數(shù)據(jù)手冊。 附表：《常見耐腐蝕材料表》 氟塑料成功地用在耐腐蝕閥上 由于選用耐腐蝕合金不僅價格昂貴，而且針對性特別強，如果溫度、濃度、成分稍有改變，就有可能不耐腐蝕了，所以在沒有實踐和試驗證明時不可盲目的選用，否則導致選材不當，這也是 80 年代前耐腐蝕閥還是個老大難的原因所在。因此，人們在不斷地探索將非金屬材料用在耐腐蝕場合。zui典型的材料是橡膠和塑料，由此產生了襯膠的蝶閥、襯膠隔膜閥、襯膠的截止閥，還有玻璃鋼的球閥、陶瓷球閥等。其中襯膠的調節(jié)閥在50 年代就開始使用，在60 年代成為當時的主要的耐腐蝕調節(jié)閥，起到了較大的作用。在七十年代末至 80 年代初，耐腐蝕合金閥使用多了起來，陶瓷類調節(jié)閥 因太硬、易碎，使用zui少，效果zui差。真正的突破還是在 80 年代，氟塑料成功地用在了調節(jié)閥上，由此產生了襯氟塑料的調節(jié)閥（閥的品種有單座閥、蝶閥、O 型球閥、V 型球閥）。至目前，氟塑料除融狀堿金屬、高溫三氟化氯及氟元素等個別介質對它有腐蝕外，其它介質對它幾乎沒有腐蝕，故被稱為“耐腐蝕王”，由它制造的閥也就成了“”的耐腐蝕調節(jié)閥。但其缺點就是耐溫僅能在 180℃以內、耐壓僅能到2.5MPa、耐沖蝕性能差，故要求壓差越小越好，通常在7.6MPa 內。這一條件已經覆蓋了強腐蝕場合90％以上。正由于此，耐腐蝕問題不再是老大難了。 對汽蝕、沖蝕嚴重的閥，如高壓差介質，含固體顆粒的介質必須考慮耐磨損問題；對切斷類硬密封調節(jié)閥，也必須保護密封面，防止和減小沖蝕，可選用的zui常用的耐磨材料是司特萊合金。 下面提供的是初步的選擇，詳細的選擇見專門資料： （1）S＞0.6 時選對數(shù)特性。 （2）小開度工作、不平衡力變化大時選對數(shù)特性。 （3）要求的被調參數(shù)反映速度快時選直線，慢時選對數(shù)。 （4）壓力調節(jié)系統(tǒng)可選直線特性。 （5）液位調節(jié)系統(tǒng)可選直線特性。 傳統(tǒng)的流量特性設計理論都是按閥上壓降不變的理想狀況來設計定型的,也是用這種方法向用戶提供 調節(jié)閥固有流量特性的。這種閥上壓降不變，即 S＝1 的理想流量特性在實際工作中永遠不會存在。實際工作中，S＜1，工作特性偏離理想特性，嚴重地產生畸變。為了保證流量特性有較好的調節(jié)品質，人們按 傳統(tǒng)的流量特性理論，要求實際工作情況向理想情況靠攏，以犧牲能耗來換取，提出S 應等于0.3～0.6。 S＜0.3，實際工作特性畸變得不好使用。那么,為什么我們不可以將閥的固有特性向實際工作特性來靠攏呢？為什么提供實際工作中不存在的特性，讓其在使用中嚴重畸變呢？為什么不可以按實際工作特性來討論以減小這種畸變呢？由此可見，傳統(tǒng)的理想與實際相脫離的設計與應用理論，從思想方法上看就存在著嚴重問題。因此，我們應該研究實際工作中具有代表性的，典型的S 值，提供在這些S 值下的直線和對數(shù)流量特性等，使閥固有特性盡可能與工作特性相吻合。這種理想與實際相結合的方法將帶來如下優(yōu)點和實用意義： （1）閥提供的固有特性與實際工作特性更加接近，畸變減小，調節(jié)性能提高。 （2）按低 S 來設計閥的固有特性,打破傳統(tǒng)的犧牲能耗來換取調節(jié)品質的高 S 運行理論,可大大節(jié)省系統(tǒng)能耗。據(jù)此理論,S 可以在 0.05～0.15 之間,與原高 S 運行相比,可節(jié)省能耗 15％～22％.這對于我國能源緊張的今天,有較好的使用價值和社會效益。 （3）隨著計算機的應用,研究這種理論可使調節(jié)閥特性很容易根據(jù)不同 S 值實現(xiàn)在線整定、補償, 根據(jù)系統(tǒng)需要獲得較佳的工作特性。這種閥華林公司正在研究之中。 （4）有利于產品制造。目前,調節(jié)閥流量特性誤差是工廠zui難達到的性能指標。然而,使用中因畸變厲害,從來沒有用戶提出過流量特性誤差影響使用和調節(jié)的問題.因為即使提供的流量特性誤差為 0,到實際工作中,畸變得已經一塌糊涂.因此，原流量特性誤差的把關是只抓住其次要矛盾,忽視了實際工作中畸變厲害這一主要矛盾.采用常用典型 S 值下的工作特性為閥的固有特性,不但抓住了主要矛盾,保證了調節(jié)性能,而且這種試驗更簡化,也有利于產品制造。 所謂節(jié)能調節(jié)閥，其實質就是保證在低S 運行下調節(jié)閥有較理想的流量特性問題。 能否在低 S 下運行，傳統(tǒng)的討論都是僵持在閥的固有流量特性這個問題上。S 值太小，主要影響兩個調節(jié)品質指標，一是可調范圍減小，二是流量特性畸變。因此，作出結論，為保證調節(jié)閥節(jié)品質，S 應取大一些，一般為0.3～0.6，從而否定了低S 運行的問題。 上述爭論不休的問題,實際上只要根據(jù)前面所談到的理想與實際相結合的流量特性設計方法,在閥上做文章,也就顯得十分簡單了.由工作流量特性方程式,將S＝0.1 代入,即可得到S＝0.1 的節(jié)能調節(jié)閥流量特性。 在我們的試驗中,通過修正閥芯曲面或套筒窗口的形狀和尺寸,便很方便地解決了所謂的低S 流量特性畸變的問題。實際可調比可達 30,實際流量特性滿足了國標對流量特性誤差考核的要求,*同普通閥一樣.于是一種只在理想固有特性上討論,把S 定在0.3 以上,通過提高閥上壓降,犧牲能耗來換取調節(jié)品質的傳統(tǒng)的方法被打破了。通過對閥的小小修正來解決問題,不僅簡單易行,而且還節(jié)約了大量能耗。 由于選擇方法較多，不必一一闡述。這里，推薦根據(jù)流量特性的使用特點得出的一種直觀選擇流量特性的參考表。 （1）根據(jù)S 值確定閥固有特性M 根據(jù)下表選定的工作特性，再根據(jù)S 值確定閥固有特性（即理想特性），見下表。 （2）根據(jù)不平衡力作用方向確定閥固有特性 ①不平衡力變化為“－”ft（作用方向將閥芯壓開）時，按通常方法即按上述方法確定。 ②不平衡力變化為“＋”ft（作用方向將閥芯壓閉）時，選用對數(shù)特性。 （1）國外常用故障下開或關來表示，即故障開、故障關，與我國的氣開、氣閉表示正好相反，故障開對應氣閉閥，故障關對應氣開閥。 （2）新的輕型閥、精小型閥已不強調執(zhí)行機械的正作用、反作用了，因而必須在尾注上標明。B（氣閉）； K（氣開）。 氣動調節(jié)閥按作用方式不同,分為氣開閥與氣閉閥兩種。氣開閥隨著信號壓力的增加而打開,無信號時, 閥處于關閉狀態(tài)。氣閉閥即隨著信號壓力的增加,閥逐漸關閉,無信號時,閥處于全開狀態(tài)。氣開、氣閉閥的選擇主要從生產安全角度考慮。當系統(tǒng)因故障等原因使信號壓力中斷時（即閥處于無信號壓力的情況下時），考慮閥應處于全開還是關閉狀態(tài)才能避免損壞設備和保護工作人員。若閥處全開位置危害性小，則應選氣閉閥；反之，應選氣開閥。 選定了調節(jié)閥作用方式之后，即可決定氣動薄膜執(zhí)行機構的作用方式，即決定正作用或反作用執(zhí)行機構的問題。 傳統(tǒng)的執(zhí)行機構與閥體部件的配用情況見表5～3。依據(jù)所選的氣開閥或氣閉閥，從該表中即可決定執(zhí)行機構的作用方式及型號。 值得強調的是，對氣開閥采用倒裝閥芯去配正作用執(zhí)行機構，現(xiàn)在看來是極不可取的。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)行機構解決，這樣既簡單、又方便（理由是改動閥比改反作用執(zhí)行機構復雜得多）。 （1）首先是選擇彈簧范圍，還要確定工作彈簧范圍。 （2）確定工作彈簧范圍涉及計算輸出力去克服不平衡力。若有困難，應將條件（主要是閥關閉時的壓差） 告訴制造廠，協(xié)助計算并調好彈簧和工作范圍出廠（目前，不少廠家根本不做計算）。 從閥的穩(wěn)定性上選擇，彈簧應該是越硬越好，如選用 40～200KPa、60～180KPa 的彈簧,它不僅克服 輕微振蕩、克服摩擦力，而且能使閥芯住復運動自如。 由于執(zhí)行機構的輸出力是執(zhí)行機構總的合力減去彈簧的張力、摩擦力、彈簧越軟，其輸出力就越大。所以，從輸出力上考慮應該選擇軟彈簧（即小的彈簧范圍）。 若從穩(wěn)定性上選擇，要選用彈簧范圍大的硬彈簧；若從輸出力來看，又應該選用彈簧范圍小的軟彈簧，兩者互為矛盾，因此應予以綜合考慮。在滿足輸出力的情況下,盡量選用范圍大的硬彈簧。筆者建議，對薄膜閥充分利用定位器250KPa 的氣源，選用60～180KPa 的彈簧。它對氣開閥有60KPa 的輸出力，對氣閉閥有250－180＝70KPa 的輸出力，其彈簧范圍Pr 為180－60＝120KPa。再看傳統(tǒng)的20～100KPa 的彈簧配 140KPa 的氣源時的輸出力；氣開閥為20KPa，氣閉閥與140－100＝40KPa，其彈簧范圍Pr＝100－20＝80KPa。由此不難看出，無論從輸出力、剛度上講，我們建議選擇 60～180KPa 的彈簧范圍遠遠*于常規(guī)彈簧范圍。 若遇大口徑、大壓差、含顆粒等場合時，其彈簧范圍的選定通過詳細計算來滿足。 彈簧是氣動調節(jié)閥的主要零件,彈簧范圍是指一臺閥在靜態(tài)啟動時的膜室壓力到走*行程時的膜室壓力，字母用Pr 表示。如Pr 為20～100KPa，表示這臺閥靜態(tài)啟動時膜室壓力是20KPa，關閉時的膜室壓力是100KPa。常用的彈簧范圍有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa„由于氣動儀表的標準信號是 20～100KPa,因此傳統(tǒng)的調節(jié)閥理論把與氣動儀表標準信號一致的彈簧范圍（20～ 100KPa）定義成標準彈簧范圍.調節(jié)閥廠家按20～100KPa 作為標準來出廠,這是十分錯誤的。 為了保證調節(jié)閥正常關閉和啟動，就必須用執(zhí)行機構的輸出力克服壓差對閥芯產生的不平衡力，我們知道，對氣閉閥膜室信號壓力首先保證閥的關閉到位，然后再繼續(xù)增加的這部分力，才把閥芯壓緊在閥座上，克服壓差把閥芯頂開。我們又知道，不帶定位器調節(jié)閥的zui大信號壓力是 100KPa,它所對應的 20～ 100KPa 的彈簧范圍只能保證閥芯走到位,再也沒有一個克服壓差的力量，閥工作時必然關不嚴，造成內漏。為此，就必須調整或改變彈簧范圍,但是,把它說成“標準彈簧范圍”就出問題了,因為是標準就不能改動。如果我們堅持標準,按“標準彈簧范圍”來調整，那么,它又怎么能投用呢?在現(xiàn)實中,卻有許多使用廠家和安裝公司；都堅持按"標準彈簧范圍",20～100KPa 來調整和驗收調節(jié)閥，又確實發(fā)生閥關不嚴的問題。錯誤的根源就在此。 正確的提法應該是“設計彈簧范圍”，是我們設計生產彈簧的零件參數(shù)。工作時根據(jù)氣開氣閉還要作出相應的調整，我們稱為工作彈簧范圍。仍以上述為例，設計彈范圍20～100KPa，對氣閉閥我們可以將工作彈簧范圍調到10～90KPa，這樣就有10KPa，作用在膜室的有效面積Ae 上；又如氣開閥,有氣打開,無氣時閥關閉,此時克服壓差靠的是彈簧的預緊力。為了克服更大的壓差,需調緊預緊力，還需帶定位器,若定位器氣源為140KPa,我們可以將設計彈簧范圍20～100KPa 調緊到50～130KPa，此時輸出力為50Kpa×Ae。如果把20～100KPa 作為標準彈簧固定的話，就只有20Kpa×Ae，帶定位器也失去作用。由此可見，氣開閥帶定位器也必須調高彈簧范圍的起點壓力才能提高執(zhí)行機構的輸出力。 對不帶定位器的場合，氣閉閥我們還可以設計 20～80KPa,這樣不帶定位器仍有 20KPa.Ae 的輸出力。所以彈簧范圍應根據(jù)氣開氣閉、帶定位器與否、壓差產生的不平衡力作用的方向，三者結合起來才能設計出相適應的彈簧。為什么國外設計的彈簧很多，高達十幾種，就是此道理。由此可見，標準彈簧范圍的提法是錯誤的，它讓人們在“標準”二字上而不能改動，誤導人們死套 20～100KPa 來調校，結果造成無輸出力或輸出力不夠。正確的提法應是：將“標準彈簧范圍”提法取消，改為“設計彈簧范圍”。其中20～ 100KPa 的彈簧范圍稱為常用彈簧范圍。 （1）在節(jié)流口，介質對著閥芯開方向流為流開，向關方向流為流閉。 （2）流向的選擇主要是單密封類調節(jié)閥，有單座閥類、角閥類、單密封套筒閥三個大類?；鼮橐?guī)定流向（如雙座閥、V 球）和任意流動（如O 球）。 （3）當dg＞15 時，通常選流開，當dg≤15 的小口徑閥，尤其是高壓閥可選流閉，以提高壽命。 （4）對兩位開關閥可選流閉。 （5）若流閉型閥產生振蕩，改過來，流開型即可消除。 對ds＞dg 的調節(jié)閥，不同流向，可引起Ft 作用方向的改變，它將帶來如下影響： （1）對穩(wěn)定性的影響：前面已經分析了，“－” Ft 時閥穩(wěn)定，“＋” Ft 時穩(wěn)定性差。 （2）對閥芯密封性能的影響："－"Ft 時,閥芯密封力FO＝F－Ft,"＋"Ft 時,不平衡力本身是將閥芯壓閉的,從而增加了密封比壓?？梢娗罢呙芊饬π?密封性能差；后者密封力大,密封性能好。 （3）對許用壓力、許用壓差的影響：由于流向的改變，使閥桿端壓力為P1 或P2，前者不平衡力比后者小，使許用壓力、許用壓差改變，P1 在閥桿端比P2 在閥桿端[△P]大（ds＜dg 時＝。在同樣閥芯裝配上，流閉型的許用壓力、許用壓差較流開型大（ds≤dg，因其輸出力大）。 為說明這一問題，首先從流體力學上分析一下流體對不同繞流物的阻力情況。在下圖中,飛機機翼是在風洞里試驗的,風速為210 英里每小時。當圓頭朝上時,阻力為1 個單位;將機翼倒180°,使尖尾朝前，阻力則為前者的2 倍。我們把前一情況模擬為流閉型，后一情況模擬為流開型，即可得到流閉型比流開型阻力小的結論.其主要原因在于大頭朝前時產生的渦流區(qū)遠小于大頭向后產生的渦流區(qū),因此大頭向前的阻力小于大頭向后的阻力.現(xiàn)在回到調節(jié)閥中,因流閉型阻力比流開型小,故流閉型的流量系數(shù)比流開型大, 一般可提高10％～15％左右.同時,也提高了閥的可調范圍。由于一般調節(jié)閥的流量系數(shù)、流量特性是在流開型狀態(tài)下由試驗確定的,即流開型具有標準的流量系數(shù)和理想流量特性.因此,選用流閉型可得到比標準流量系數(shù)大10％～15％。另一方面,因這一差別主要發(fā)生在大開度上,它可以補償S 值影響,就是說,流閉型大開度流量增加,適當?shù)販p小了特性曲線的畸變。 調節(jié)閥流阻力模擬 由于介質流動方向改變,因而介質對閥芯、閥座產生的沖刷和汽蝕發(fā)生了變化.對流開型,介質從閥芯尖的一頭往大的一端流動，沖刷和汽蝕直接作用在密封面上,同時,介質一旦經過節(jié)流口后,流速突然減慢, 相當于突然擴大,使壓力急劇回升,因此,汽蝕作用較強,致使密封面很快被破壞。故流開型使用壽命短。見下圖a。對流閉型，與上述情況相反，汽蝕和沖刷主要作用在密封面下面。同時,介質需要流經閥座后才突然擴大使壓力急劇回升。因此,在流經閥座通道過程中,相當于逐步擴大,壓力恢復慢,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。故流閉型使用壽命長。見下圖 b。實踐證明,在嚴重沖刷和汽蝕條件下,選用流閉型比流開型使用壽命長 1/4～1/2 倍以上,若長期在小開度上工作,可相差數(shù)倍以上。 流向對閥芯使用壽命的影響圖 （1）對產生閃蒸的臨界壓差△Pc 的影響。由于流閉型阻力小，流開型阻力大，因此，在節(jié)流時前者阻力小，壓力恢復大，即壓力損失小，后者阻力大，壓力損失大。如果我們讓壓力下降的zui低點正好等于該介質的飽和蒸氣壓 Pv 值，此時在閥上的壓降就正好等于產生閃蒸的臨界壓差△Pc，見下圖。從圖中我們可以明顯地看出：流閉型△Pc1 小，流開型△Pc2 大，即流閉型比流開型易產生閃蒸。由計算△Pc＝FL2（P1 －PV） （a） 流閉型（b） 流開型 流向對△Pc 的影響 可見其中FL 反映了壓力在節(jié)流口的恢復程度。查表知道： 單座閥流閉型FL＝0.8，流開型FL＝0.9； 角形閥流閉型FL＝0.5～0.8，流開型FL＝0.85～0.9。 因此流閉型FL 值小，故△Pc 小。 （2）對“自潔”作用性能的影響。對角形調節(jié)閥,流閉型介質往下流動（側進底出）,有沖刷和"清洗" 的作用,故"自潔"作用好；流開型,介質往上流動（底進側出）,介質中的易沉淀物易堆積在上容腔死區(qū)內,造成堵塞現(xiàn)象,故"自潔"作用差.這就是調節(jié)閥用于易堵塞場合時應選流閉型的原因所在。 （3）對閥桿密封性能的影響。當 P2 處于閥桿端時，閥桿密封性好，P1 在閥桿端時，閥桿密封性較前 者差，特別是在高壓差時更為突出。 一般調節(jié)閥對流向的要求可分為3 種情況： ① 對流向沒有要求，即為任意流向，如球閥、普通蝶閥； ② 規(guī)定了某一方向，一般不得改變，如三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡孔的套筒閥； ③ 根據(jù)工作條件,存在流向的選擇問題.這一類閥主要為單座閥、單密封的調節(jié)閥,如單座閥.角型閥、高壓閥、無平衡孔的單密封套筒閥等.后面一類閥怎樣選擇呢？為了便于應用,把前面流向對工作性能的影響分析、歸納在一個表中，并以此為選擇根據(jù)得出調節(jié)閥流向選擇,見下表。 從上表中可以看出,兩種流向各有利弊,在具體選擇時,應根據(jù)閥工作的主工矛盾來決定之。 結合到閥的具體結構時： ①高壓閥，dg≤20 時，通常壓力大，壓差高，汽蝕沖刷嚴重，應選流閉型；dg>20 時，因存在穩(wěn)定性問題，應根據(jù)情況決定。 ②角型閥,對高粘度、懸浮液、含固體顆粒介質,要求"自潔"性能好,應選流閉型；僅為角形連接時,可選流開型。 ③單座閥，通常選流開型。 ④小流量調節(jié)閥，通常選流開型，當沖刷厲害時，可選流閉型。 ⑤單密封套筒閥，通常選流開型，有“自潔”要求時，可選流閉型。 ⑥對兩位型調節(jié)閥（單座閥、角形閥、套筒閥等，快開流量特性），應選流閉型；當出現(xiàn)水擊、喘振時應改用流開型。其中，當選用流閉型且ds＜dg 時，閥存在穩(wěn)定性較差問題。 還應注意以下幾點： ①zui小工作開度大于20～30％以上。 ②選用剛度大的彈簧（推薦選用0.6～1.8×100KPa 范圍的彈簧）。 ③選用對數(shù)流量特性。 需要糾正一下國內在流向概念上存在的錯誤。過去流向的劃分除按流動方向來定義外，還從不平衡力的作用方向來定義。認為，“－”ft 的作用是將閥芯頂開的，故稱流開型;“＋”ft 的作用是將閥芯壓閉的，故稱流閉型。從上圖中看出,在同一種流向的情況下,ft 可能是“＋”,也可能是“－”,自相矛盾。因此，正確的劃分只能從流動方向來定義。從后一種錯誤的定義出發(fā),進一步得出的流開型恒為“－”ft，故穩(wěn)定性好,流閉型恒為“＋”ft，故穩(wěn)定性差的結論也是不全面的。這一錯誤概念帶來不少問題。如在高壓閥應用上，認為流閉型恒為“+”ft，故籠統(tǒng)地定為流開型,結果,大量高壓差下使用的小口徑高壓閥使用壽命極短.作者根據(jù)本書對不平衡力和流向的分析中提出的問題,將 dg≤20 的小口徑高壓閥改為流閉型,穩(wěn)定性不變,卻使高壓閥使用壽命得以明顯提高,有的提高了十幾倍。 （1）調節(jié)閥常用的是四氟“V”形填料和石墨“O”形填料。 （2）四氟填料摩擦小，但耐溫差，壽命短；石墨填料摩擦大，但耐溫好，壽命長；高溫下和帶定位器的閥建議選石墨填料。 （3）若四氟填料常換，可以考慮用石墨填料。 目前，柔性石墨填料應用越來越廣泛，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，經濟性也好。如高溫蝶閥、高溫高壓調節(jié)閥均采用這種結構。這樣一來,生產廠將有柔性石墨填料和四氟填料兩種供選用。四氟、石墨填料的比較,選擇見下表。 （1）調節(jié)閥的附件主要有：定位器、轉換器、繼動器、增壓閥、保位閥、減壓閥、過濾器、油霧器、行程開關、位置發(fā)訊器、電磁閥、手輪機構。 （2）附件起補充功能和保證閥運行的作用。必要的就增加，不必要的不增加。不必要時增加附件會提高價格并降低可靠性。 （3）定位器的主要功能是提高輸出力和動作速度，不需要這些功能時，可不帶，不是帶了定位器就好。 （4）對快速響應系統(tǒng)，不要閥動作快，可選轉換器。 （5）嚴格的防爆場合，可選：電氣轉換器＋氣動定位器。 （6）電磁閥應選擇可靠的產品，防止要它動作時不動作。 （7）重要場合建議不用手輪機構，防止人為誤動作。 （8）由生產廠家提供并總成在閥上供貨，以保證系統(tǒng)和總成聯(lián)接的可靠性。 （9）訂貨時，應提供附件的名稱、型號、規(guī)格、輸入信號、輸出信號等。 （10）再重申：請注意這些“小東西”的重要性，尤其是可靠性，若必要時，華林所可配套日本氣動元件，如電磁閥。 定位器是提高調節(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與輸入量比較，即閥位信號直接與閥位比較。在不帶定位器時，閥位信號為氣動壓力。