調(diào)節(jié)閥作為自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器，其質(zhì)量的好壞與設計院、生產(chǎn)廠家和用戶都有很密切的關系。質(zhì)量不只是生產(chǎn)廠的問題，還應包含系統(tǒng)設計人員、生產(chǎn)廠家和使用人員方面的問題，它是廣義的概念。因此，提高調(diào)節(jié)閥的應用質(zhì)量應從全過程來考慮，尤其是選型質(zhì)量。而要提高調(diào)節(jié)閥選型質(zhì)量，則必須提高調(diào)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(diào)節(jié)閥是自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器,其應用質(zhì)量反映在系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)品質(zhì)上,調(diào)節(jié)閥應用的好壞,即應用質(zhì)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(chǎn)品質(zhì)量——生產(chǎn)廠； （3） 正確安裝、使用、維護——用戶。 所以,我們講質(zhì)量不只是生產(chǎn)廠的問題,它是一個廣義的概念,包括系統(tǒng)設計人員、生產(chǎn)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(zhì)量事故。 （1）口徑計算――小了不能滿足Qmax，大了常小開度工作，調(diào)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(diào)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(diào)整等。 （5）材質(zhì)與結(jié)構――這里學問zui大，一個的工程設計人員，所選的閥結(jié)構和材質(zhì)應是在滿足使用功能前提下，得到的是簡單的結(jié)構、（相對而言）。相反,花了很多錢，甚至引進產(chǎn)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(jīng)濟損失和產(chǎn)量下降，有的甚至無法投用。因此,一個有經(jīng)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(jīng)歷的： （1）化八院——選用的耐鹽酸調(diào)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(nóng)藥廠——精細化工工程，多種物質(zhì)混合成的強腐蝕性介質(zhì)，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(nèi)蒙吉蘭泰化工項目——水處理（脫鹽水）系統(tǒng)，以往無論國內(nèi)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(diào)節(jié)，原為美國閥，選用氯氣閥后,實現(xiàn)了國產(chǎn)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(zhì)，選用耐腐蝕球閥代替預先準備進口的產(chǎn)品，產(chǎn)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(diào)節(jié)閥選型的足夠重視。 本節(jié)講座重點比較分析了國內(nèi)外調(diào)節(jié)閥應用質(zhì)量上的差距與原因。如果說國內(nèi)調(diào)節(jié)閥的設計水平、生產(chǎn)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(nèi)調(diào)節(jié)閥的使用效果和時間遠不及引進產(chǎn)品呢？在這節(jié)，筆者將對這問題做出闡述。 如果說國內(nèi)調(diào)節(jié)閥的設計水平、生產(chǎn)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(nèi)調(diào)節(jié)閥的使用效果和時間遠不及引進產(chǎn)品呢？ 只要比較一下我國的調(diào)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(nèi)容太簡單。如美國儀表學會標準格式所列內(nèi)容49 個序號，我國表格不到20 個序號，不少內(nèi)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(nèi)調(diào)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(zhì)、結(jié)垢結(jié)巴介質(zhì)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(zhì)，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(zhì)。 （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(chǎn)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(nèi)調(diào)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(chǎn)廠家的產(chǎn)品太單一,不能滿足各種需求。解決的辦法是：首先把握質(zhì)量的*關（也是生產(chǎn)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(chǎn)廠生產(chǎn)的各種產(chǎn)品,尤其是特殊產(chǎn)品、變型產(chǎn)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(chǎn)廠家都必須精通調(diào)節(jié)閥的應用。 調(diào)節(jié)閥的計算、選型究竟涉及到哪些內(nèi)容? 本節(jié)講座按閥型、執(zhí)行機構、上閥蓋與填料、閥內(nèi)件、附件的選定總結(jié)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(jīng)驗，需要在實踐中不斷的積累。 詳細內(nèi)容 （1） 驅(qū)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(jié)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(jié)構還是多彈簧小型新結(jié)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(jié)分析調(diào)節(jié)閥正確選型所需要注意的事項,按調(diào)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(jié)了調(diào)節(jié)閥選型的經(jīng)驗和注意事項，對于調(diào)節(jié)閥 從業(yè)人員了解調(diào)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(zhì)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(zhì)的溫度在閥的工作溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度符合要求。 （5）根據(jù)介質(zhì)的不干凈情況考慮閥的防堵問題。 （6）根據(jù)介質(zhì)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(zhì)，考慮閥的沖蝕及耐磨損問題。 （8）綜合經(jīng)濟效果考慮的性能、價格比。需考慮三個問題： a．結(jié)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(zhuǎn)閥－隔膜閥。 ① 要求閥動作平穩(wěn)； ② 小開度調(diào)節(jié)性能好； ③ 選好所需的流量特性； ④ 滿足可調(diào)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(diào)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(diào)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(zhì)，也存在堵塞問題，這就是管道內(nèi)的不干凈東西被介質(zhì)帶人調(diào)節(jié)閥內(nèi)，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(diào)節(jié)閥比直行程類的調(diào)節(jié)閥防堵性能好得多，故以后角行程類的調(diào)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(jīng)濟性問題。此問題的實質(zhì)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(jié)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(jié)構復雜、價格貴的其它高壓閥。 這涉及調(diào)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(chǎn)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(diào)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(zhì)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(diào)節(jié)閥是個“老大粗”，重一點或外觀差一點，沒什么了不起。現(xiàn)在我們十分重視它，從而提出了調(diào)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(jīng)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(jié)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(chǎn)品價格適宜，性能價格較好。 根據(jù)調(diào)節(jié)閥的功能優(yōu)劣和上述觀點，特提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： ①全功能超輕型調(diào)節(jié)閥 ②蝶閥 ③套筒閥 ④單座閥 ⑤雙座閥 ⑥偏心旋轉(zhuǎn)閥 ⑦球閥 ⑧角形閥 ⑨三通閥 ⑩隔膜閥 在這些調(diào)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(chǎn)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(qū)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(jié)構。 執(zhí)行機構選擇的主要考慮因素是： ① 可靠性； ② 經(jīng)濟性； ③ 動作平穩(wěn)、足夠的輸出力； ④ 重量外觀； ⑤ 結(jié)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(nèi)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(diào)節(jié)閥的主流。 （2）驅(qū)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(qū)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(chǎn)定位器與國產(chǎn)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(chǎn)閥（如全功能超輕型閥），以用于國產(chǎn)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(jié)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)節(jié)閥使用會更多； ③ 對角行程類調(diào)節(jié)閥，其角行程執(zhí)行機構的結(jié)構型式很多，使之復雜化，應首先考慮結(jié)構簡單、動作自如、尺寸小、推力大的執(zhí)行機構，典型的結(jié)構是雙活塞齒輪齒條轉(zhuǎn)動式。值得強調(diào)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(chǎn)品。 （2）水蒸汽或含水較多的濕氣體和易燃易爆介質(zhì)，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(zhì)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(zhì)，選用耐蝕合金必須根據(jù)介質(zhì)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(nèi)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(zhì)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(nèi)襯橡膠、塑料結(jié)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(zhì)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．氫氟酸：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(chǎn)品），不得已的情況下（如溫度>180℃，PN＞1．6）才選用合金。 這是調(diào)節(jié)閥材料選擇的主要內(nèi)容。在強腐蝕類的介質(zhì)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(jié)合起來才能選用相應的材質(zhì)，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(chǎn)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)節(jié)閥上，由此產(chǎn)生了襯氟塑料的調(diào)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(zhì)對它有腐蝕外，其它介質(zhì)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(diào)節(jié)閥。但其缺點就是耐溫僅能在 180℃以內(nèi)、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(nèi)。這一條件已經(jīng)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(zhì)，含固體顆粒的介質(zhì)必須考慮耐磨損問題；對切斷類硬密封調(diào)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(diào)參數(shù)反映速度快時選直線，慢時選對數(shù)。 （4）壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可選直線特性。 （5）液位調(diào)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(diào)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(chǎn)生畸變。為了保證流量特性有較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，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?qū)嶋H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(jié)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(diào)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(diào)節(jié)品質(zhì)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(diào)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(chǎn)品制造。目前,調(diào)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(diào)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(jīng)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(diào)節(jié)性能,而且這種試驗更簡化,也有利于產(chǎn)品制造。 所謂節(jié)能調(diào)節(jié)閥，其實質(zhì)就是保證在低S 運行下調(diào)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(diào)節(jié)品質(zhì)指標，一是可調(diào)范圍減小，二是流量特性畸變。因此，作出結(jié)論，為保證調(diào)節(jié)閥節(jié)品質(zhì)，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(jié)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(diào)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(diào)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(diào)節(jié)品質(zhì)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?qū)㈤y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?qū)㈤y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(diào)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(diào)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(chǎn)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(chǎn)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(diào)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(nèi)漏。為此，就必須調(diào)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(diào)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(diào)整和驗收調(diào)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(chǎn)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(chǎn)生的不平衡力作用的方向，三者結(jié)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(diào)校，結(jié)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(zhì)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(diào)節(jié)閥，有單座閥類、角閥類、單密封套筒閥三個大類。基它為規(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(chǎn)生振蕩，改過來，流開型即可消除。 對ds＞dg 的調(diào)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(jīng)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。可見前者密封力小,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(jié)論.其主要原因在于大頭朝前時產(chǎn)生的渦流區(qū)遠小于大頭向后產(chǎn)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(diào)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(diào)范圍。由于一般調(diào)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(diào)節(jié)閥流阻力模擬 由于介質(zhì)流動方向改變,因而介質(zhì)對閥芯、閥座產(chǎn)生的沖刷和汽蝕發(fā)生了變化.對流開型,介質(zhì)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(zhì)一旦經(jīng)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(zhì)需要流經(jīng)閥座后才突然擴大使壓力急劇回升。因此,在流經(jīng)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?qū)﹂y芯使用壽命的影響圖 （1）對產(chǎn)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(zhì)的飽和蒸氣壓 Pv 值，此時在閥上的壓降就正好等于產(chǎn)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(chǎn)生閃蒸。由計算△Pc＝FL2（P1 －PV） （a） 流閉型（b） 流開型 流向?qū)Α鱌c 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(diào)節(jié)閥,流閉型介質(zhì)往下流動（側(cè)進底出）,有沖刷和"清洗" 的作用,故"自潔"作用好；流開型,介質(zhì)往上流動（底進側(cè)出）,介質(zhì)中的易沉淀物易堆積在上容腔死區(qū)內(nèi),造成堵塞現(xiàn)象,故"自潔"作用差.這就是調(diào)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(diào)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(diào)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?qū)ぷ餍阅艿挠绊懛治觥w納在一個表中，并以此為選擇根據(jù)得出調(diào)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(jié)合到閥的具體結(jié)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(zhì),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(diào)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(diào)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(nèi)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(jié)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(jié)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(diào)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(jīng)濟性也好。如高溫蝶閥、高溫高壓調(diào)節(jié)閥均采用這種結(jié)構。這樣一來,生產(chǎn)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(diào)節(jié)閥的附件主要有：定位器、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器。 （5）嚴格的防爆場合，可選：電氣轉(zhuǎn)換器＋氣動定位器。 （6）電磁閥應選擇可靠的產(chǎn)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(chǎn)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(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。