调节阀

调节阀又称控制阀，它是过程系统中用动力操作去改变流体流量的装置。可见调节阀是由执行机构和阀门部件两部分组成。执行机构是调节阀的驱动装置，它按信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。阀门部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触通过执行机构推杆的位移，改变调节阀的节流面积，达到调节的目的。

调节阀工作原理

调节阀在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和角行程；按其所配执行机构使用的动力，按其功能和特性分为线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。调节阀按其能源的方式不同，主要分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、自力式调节阀四大类，它们的差别在于所配的执行机构。气动调节阀是以压缩空气为动力源，配的是气动执行机构；电动调节阀以电为动力源，配的是电动执行机构；液动调节阀以液压为动力源，配的是液动执行机构。自力式调节阀是以被调介质本身的能量来进行阀前或阀后调节。根据需要，调节阀可以配用多种的附件，使它的使用更方便，功能更完善，这些附件有阀门定位器、手轮机构、电气转换器等。

调节阀分类

调节阀的种类繁多。随着各类成套设备工艺流程和性能的改进，调节阀的种类还在不断增加，且有多种分类方法。

调节阀按自力式和驱动式分类

1）自力式调节阀

利用被调介质（液体、空气、蒸汽、天然气等）自身能量，实现介质温度、压力、流量自动调节的阀门。如自力式压力调节阀、自力式温度调节阀、自力式差压调节阀、自力式微压调节阀等。

2）驱动式调节阀

借助手动、电动、气动来操纵的调节阀。如气动调节阀、电动调节阀、（电）液动调节阀、智能调节阀、手动调节阀等。

调节阀按主要技术参数分类

1）按公称尺寸分类：

①小口径调节阀。公称尺寸≤DN40 的调节阀。

②中口径调节阀。公称尺寸DN50～DN300的调节阀。

③大口径调节阀。公称尺寸≥DN350 的调节阀。

2）按公称压力分类：

①真空调节阀。工作压力低于标大气压的调节阀。

②低压调节阀。公称压力≤PN16 的调节阀。

③中压调节阀。公称压力为 PN25～PN63的调节阀。

④高压调节阀。公称压力为 ≥PN100的调节阀。

3）按工作介质温度分类：

①高温调节阀。t＞450℃的调节阀。

②中温调节阀。120℃＜t≤450℃的调节阀。

③常温调节阀。-29℃≤t≤120℃的调节阀。

④低温调节阀。-100℃≤t＜-29℃的调节阀。

⑤超低温调节阀。t＜-100℃的调节阀。

4）按阀体材料分类：

①非金属材料调节阀。如陶瓷调节阀、玻璃钢调节阀等。

②金属材料调节阀。如铜合金调节阀、铝合金调节阀、铅合金调节阀、钛合金调节阀、蒙乃尔合金调节阀、哈氏合金调节阀、铸铁调节阀、碳素铸钢调节阀、低合金钢调节阀、高合金钢调节阀、不锈钢调节阀等。

③金属阀体衬里调节阀。如衬铅调节阀、衬聚四氟乙烯调节阀、衬搪瓷调节阀、衬胶调节阀等。

5）按与管道的连接方式分类：

①法兰连接调节阀。阀体上带有法兰，与管道采用法兰连接的调节阀。

②螺纹连接调节阀。阀体上带有内螺纹或外螺纹，与管道采用螺纹连接的调节阀。

③焊接连接调节阀。阀体上带有焊口，与管道采用焊接连接的调节阀。

④夹箍连接调节阀。阀体上带有夹口，与管道采用夹箍连接的调节阀。

⑤卡套连接调节阀。用卡套与管道连接的调节阀。

6）按操纵方式分类：

①手动调节阀。借助手轮、手柄、杠杆或链轮等，由人力来操纵的调节阀。当需要传递较大力矩时，可采用蜗杆、锥齿轮、直齿轮等减速装置。

②电动调节阀。用电动机或其他电气装置操纵的调节阀。

③气动调节阀。借助空气的压力来操纵的调节阀。

调节阀按用途和作用分类

1）流量自动调节的调节阀。升压设备压送到管道的液体的流量，可借助流量变送器测量。变送器的标准输出信号传送给调节器，调节器发生的控制信号通过阀门定位器作用在调节阀上。当有扰动作用时，如果管路中的流量下降，那么调节器使调节阀开大，直到回复为原来的流量。

2）液面自动调节阀。罐中的液面高度的信号，由变送器传送给调节器，输出值与给定值在调节器中比较，调节器输出信号作用于调节阀。当液面增高时，流量减少;相反，当液面下降时，流量增加。

3）压力自动调节的调节阀。使系统或罐中的压力保持恒定的调节阀。

4）温度自动调节的调节阀。使工艺过程保持一定温度的调节阀。

调节阀按结构型式分类

1）气动调节阀

①按气动执行机构的形式分类：

a）薄膜执行机构。又分直装式（正作用和反作用）及侧装式（正作用和反作用）。b）活塞执行机构。又分比例式（正作用和反作用）和二位式。c）长行程执行机构。d）滚动薄膜执行机构。

②按调节形式分类∶a）调节型; b）切断型; c）调节切断型。

③按移动型式分类∶a）直行程; b）角行程。

④按阀芯形状分类∶a）平板形阀芯;b）柱塞形阀芯; c）窗口形阀芯;d）套筒形阀芯;e）多级形阀芯;f）偏旋形阀芯;g）蝶形阀芯;h）球形阀芯。

⑤按流量特性分类∶ a）直线; b）等百分比;c）抛物线;d）快开。

⑥按上阀盖形式分类;a）普通型;b）散（吸）热型;c）长颈型;d）波纹管密封型。

2）电动调节阀

①按电动执行机构的形式分类∶a）角行程;b）直行程;c）多回转式。

②按附件形式分类∶a）伺服放大器; b）限位开关。

③按流量特性分类∶a）直线; b）等百分比; c）抛物线;d）快开。

④按上盖形式分类∶a）普通型;b）散（吸）热型;c）长颈型;d）波纹管密封型。

3）手动调节阀

按阀芯形状分类∶圆锥形;柱塞形;窗口形;套筒形;多级形;偏旋形;蝶形;球形或半球形。

4）（电）液动调节阀。

5）智能调节阀。

调节阀类型选择

调节阀结构型式选择

1）从使用功能上选择调节阀：

①调节功能∶要求调节阀动作平稳;开度比较小时调节性能好;选好所需的流量特性;满足可调比; 阻力小、流量比大（阀的额定流量参数与公称尺寸之比）;调节速度快。

②泄漏量与切断压差。这两者是不可分割、互相关联的两个因素。泄漏量应满足工艺要求，且有密封面可靠性的保护措施;切断压差（调节阀关闭时的压差）必须提出，让所选调节阀有足够的输出力来克服，否则会导致选择执行机构过大或过小。

③防堵。调节阀所通过的介质即使是干净的，也存在堵塞问题。这是由于管路内的氧化皮等脏物被介质带入调节阀内，造成堵塞，所以应考虑调节阀的防堵性能。通常角行程的调节阀，比直行程的调节阀防堵性能好得多，故易堵塞的场合建议选用角行程调节阀。

④耐蚀。包括耐冲蚀、汽蚀、腐蚀，主要涉及调节阀材料的选择和使用时间，同时涉及经济性问题。应该选择调节阀具有好的抗腐蚀性，且价格又合理。

⑤耐压与耐温。这涉及调节阀的公称压力、工作温度的选择。主要是恰当地选择调节阀的主体材料和内件材料。

2）综合经济效果确定调节阀类型。在满足上述使用功能的要求中，适用的调节阀有几类。此时便应综合经济效果确定某一调节阀类型。为此，至少应考虑以下四个问题∶可靠性、使用时间、维修方便，有备品备件、产品性能价格比适宜。

3）调节阀类型的选择顺序。根据调节阀的功能优劣和上述原则，调节阀的选择顺序如下∶全功能轻型调节阀→V形开口球阀→蝶阀→套筒调节阀→单座调节阀→双座调节阀→偏心旋转阀→O 形球阀→角式调节阀→三通阀→隔膜阀。

调节阀执行机构选择

输出力的考虑：

执行机构不论是哪种类型，它的输出力都是用于克服负荷的有效力。负荷主要是指不平衡力和不平衡力矩，加上摩擦力、密封力、重力等有关的力作用。

为了使调节阀能正常工作，配用的执行机构要能产生足够的输出力，来克服各种阻力，以保证严密的密封性能或灵敏的开启。

对双作用的气动、电液、电动执行机构，一般都没有复位弹簧。作用力的大小与它的运动方向无关。因此，选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力或电动机的转动力矩。

对于单作用气动执行机构，输出力与阀门的开度有关，调节阀上出现的力，也将影响运动特性。因此，要求在整个调节阀的开度范围建立力平衡。