調節閥的工作原理
調節閥用于調節工業自動化過程控制領域中的介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數。根據自動化系統中的控制信號，自動調節閥門的開度，從而實現介質流量、壓力、溫度和液位的調節。調節閥通常由電動執行機構或氣動執行機構與閥體兩部分共同組成。直行程主要有直通單座式和直通雙座式兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。角行程主要有：V型電動調節球閥、電動蝶閥、通風調節閥、偏心蝶閥等。流通能力Cv值是調節閥選型的主要參數之一，調節閥的流通能力的定義為：當調節閥全開時，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3時，每小時流徑調節閥的流量數，稱為流通能力，也稱流量系數，以Cv表示，單位為t/h，液體的Cv值按下式計算。根據流通能力Cv值大小查表，就可以確定調節閥的公稱通徑DN。在現代化工廠的自動控制中，調節閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要＊某些zui終控制元件去完成。zui終控制元件可以認為是自動控制的“體力”。在調節器的低能量級和執行流動流體控制所需的高能級功能之間，zui終控制元件完成了必要的功率放大作用。

調節閥的發展歷程
調節閥的發展自20世紀初始至今已有八十年的歷史，先后產生了十個大類的調節閥產品、自力式閥和定位器等，20年代：原始的穩定壓力用的調節閥問世。 30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產品V型調節球閥問世。 40年代：出現定位器，調節閥新品種進一步產生，出現隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩臺單座閥投入系統。60年代：在國內對上述產品進行了系列化的改進設計和標準化、規范化后，國內才才有了完整系列產品。現在我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產品仍然是六十年代水平的產品。這時，國外開始推出了第八種結構調節閥——套筒閥。 70年代：又一種新結構的產品——偏心旋轉閥問世（第九大類結構的調節閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛應用。70年代末，國內聯合設計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產品系列。 80年代：改革開放期間，中國成功引進了石化裝置和調節閥技術，使套筒閥、偏心旋轉閥得到了推廣使用,尤其是套筒閥,大有取代單、雙座閥之勢,其使用越來越廣。80年代末,調節閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調節閥，它們在結構方面，將單彈簧的氣動薄膜執行機構改為多彈簧式薄膜執行機構，閥的結構只是改進，不是改變。它的突出特點是使調節閥的重量和高度下降30%，流量系數提高30%。90年代的調節閥重點是在可靠性、特殊疑難產品的攻關、改進、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結構的產品——全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——*具備全功能的產品，故此，可由一種產品代替眾多功能上不齊全的產品，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破——比主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70～80％，比精小型閥還輕40～50％；可靠性的突破——解決了傳統調節閥等各種不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產品的問世，使中國的調節閥技術和應用水平達到了九十年代末*水平；它是對調節閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀調節閥的主流。

調節閥型式與應用
調節閥是zui終控制元件的zui廣泛使用的型式。其他的zui終控制元件包括計量泵、調節擋板和百葉窗式擋板（一種蝶閥的變型）、可變斜度的風扇葉片、電流調節裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。盡管調節閥得到廣泛的使用，調節系統中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統中，調節閥經受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及zui少的維修量。調節閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個壓力降，壓力降是由改變閥門阻力或“摩擦”所引起的。這一壓力降低過程通常稱為“節流”。對于氣體，它接近于等溫絕熱狀態，偏差取決于氣體的非理想程度（焦耳一湯姆遜效應）。在液體的情況下，壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗，這兩種情況都把壓力轉化為熱能，導致溫度略為升高。常見的控制回路包括三個主要部分，*部分是敏感元件，它通常是一個變送器。它是一個能夠用來測量被調工藝參數的裝置，這類參數如壓力、液位或溫度。變送器的輸出被送到調節儀表——調節器，它確定并測量給定值或期望值與工藝參數的實際值之間的偏差，一個接一個地把校正信號送出給zui終控制元件——調節閥。閥門改變了流體的流量，使工藝參數達到了期望值。在氣動調節系統中，調節器輸出的氣動信號可以直接驅動彈簧一薄膜式執行機構或者活塞式執行機構，使閥門動作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應當在室外的設備中加以干燥，以防止凍結，并應凈化和過濾。當一個氣動調節閥和電動調節器配套使用時，可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉換器。壓縮空氣的供氣系統可以和用于全氣動的調節系統一樣來考慮。在調節理論的術語中，調節閥既有靜態特性，又有動態特性，因而它影響整個控制回路成敗。靜態特性或增益項是閥的流量特性，它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結構、執行機構的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質。
動態特性是由執行機構或閥門定位器一執行機構組合決定的。對于較慢的生產過程，如溫度控制或液位控制，閥的動態特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統，如液體的流量控制，調節閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統的專家才需要關心調節閥的動態持性，關于應用閥門定位器的正規考慮如第9章中所討論的，將滿足大多數調節閥裝置的需要。
　　自動調節閥的歷史可追溯到自力式調壓閥，它包括一個帶有重物桿的球形閥，重物用來平衡閥芯力，從而得到某種程度的調節，另一種早期的自力式調壓閿的形式是壓力平衡式調壓閥。工藝過程的壓力用管線接到彈簧薄膜調壓閥的薄膜氣室上。無論是減壓閥、閥后壓力式調壓閥或是差壓調壓閥都筆夠從這種基型閥門的變更而制造出來。
　　氣動變送器和調節器的出現，就必然地導致氣動詞節閥的應用。它們本質上是減壓閥或閥后壓力式調壓閥，改用儀表壓縮空氣來代替工藝過程的流體。現在許多生產減壓閥的公司已經發展成為調節閥制造廠。調節閥的應用從數量上和復雜性方面繼續不斷地得到發展，許多閥門的閥體和附件的改進可以用來解決各種各樣的問題。本手冊的意圖是使工程們熟悉調節閥的結紙醉金迷和因素，幫助儀表工程師在應用中選用的閥體、執行機構和附件。
　　調節閥屬于控制閥系列，主要作用是調節介質的壓力、流量、溫度等等參數，是工藝環路中zui終的控制元件。調節閥按行程特點可分為：直行程和角行程。直行程包括：單座閥、雙座閥、套筒閥、角形閥、三通閥、隔膜閥；角行程包括：蝶閥、球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕型調節閥。調節閥按驅動方式可分為：氣動調節閥、電動調節閥和液動調節閥；按調節形式可分為：調節型、切斷型、調節切斷型；按流量特性可分為：線性、等百分比、拋物線、快開。調節閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質、泥漿、油品等介質。

調節閥流量與特性
　　調節閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質流經調節閥的相對流量與它的開度之間關系。調節閥的流量特性有線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。調節閥等百分比特性、調節閥線性特性、調節閥拋物線特性。
三種注量特性的意義如下：
（1）等百分比特性（對數）
　　等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關系，在行程的每一點上單位行程變化所引起的流量的變化與此點的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優點是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調節精度。
（2）線性特性（線性）
　　線性特性的相對行程和相對流量成直線關系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。
（3）拋物線特性
　　流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。
　　從上述三種特性的分析可以看出，就其調節性能上講，以等百分比特性為*，其調節穩定，調節性能好。而拋物線特性又比線性特性的調節性能好，可根據使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。
（4）流量系數Kv
調節閥的流量系數Kv，是調節閥的重要參數，它反映調節閥通過流體的能力，也就是調節閥的容量。根據調節閥流量系數Kv的計算，就可以確定選擇調節閥的口徑。為了正確選擇調節閥的口徑，必須正確計算出調節閥的額定流量系數Kv值。調節閥額定流量系數Kv的定義是：在規定條件下，即閥的兩端壓差為10Pa，流體的密度為lg/cm，額定行程時流經調節閥以m/h或t/h的流量數。

電動調節閥的作用
電動調節閥是工業自動化過程控制中的重要執行單元儀表。隨著工業領域的自動化程度越來越高， 正被越來越多的應用在各種工業生產領域中。與傳統的氣動調節閥相比具有明顯的優點：節能（只在工作時才消耗電能），環保（無碳排放），安裝快捷方便（無需復雜的氣動管路和氣泵工作站）。由電動執行機構和調節閥連接組合后經過機械連接裝配、調試安裝構成電動調節閥。通過接收工業自動化控制系統的信號（如：4~20mA）來驅動閥門改變閥芯和閥座之間的截面積大小控制管道介質的流量、溫度、壓力等工藝參數。實現自動化調節功能。電動調節閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質流經電動調節閥的相對流量與它的開度之間關系。電動調節閥zui適宜安裝為工作活塞上端在水平管線下部。溫度傳感器可安裝在任何位置，整個長度必須浸入到被控介質中。 隨著我國工業的迅速發展，電動調節閥在冶金、石油化工等領域的應用越來越廣泛，其穩定性、可靠性也顯得越來越重要，它的工作狀態的好壞將直接影響自動控制過程，本文將詳細闡述電動調節閥的使用和維修。
安裝使用注意事項
　　新設計、安裝的控制系統，為了確保調節閥在開車時能正常工作，并使系統安全運行，新閥在安裝之前，應首先檢查閥上的銘牌標記是否與設計要求相符。同時還應對以下項目進行調試。
　　基本誤差限；全行程偏差；回差；死區；泄漏量（在要求嚴格的場合時進行）。
　　如果是對原系統中調節閥進行了大修，除了對上述各項進行校驗外，還應對舊閥的填料函和連接處等部位進行密封性檢查。
　　在現場使用中，很多往往不是因為調節閥本身質量所引起，而是對調節閥的安裝使用不當所造成，如安裝環境、安裝位置及方向不當或者是管路不清潔等原因所致。因此電動調節閥在安裝使用時要注意以下幾方面：
　　（1）調節閥屬于現場儀表，要求環境溫度應在－25～60℃范圍，相對濕度≤95%。如果是安裝在露天或高溫場合，應采取防水、降溫措施。在有震源的地方要遠離振源或增加防振措施。
　　（2）調節閥一般應垂直安裝，特殊情況下可以傾斜，如傾斜角度很大或者閥本身自重太大時對閥應增加支承件保護。
　?。?）安裝調節閥的管道一般不要離地面或地板太高，在管道高度大于2 m時應盡量設置平臺，以利于操作手輪和便于進行維修。
　?。?）調節閥安裝前應對管路進行清洗，排除污物和焊渣。安裝后，為保證不使雜質殘留在閥體內，還應再次對閥門進行清洗，即通入介質時應使所有閥門開啟，以免雜質卡住。在使用手輪機構后，應恢復到原來的空檔位置。
　?。?）為了使調節閥在發生故障或維修的情況下使生產過程能繼續進行，調節閥應加旁通管路。
　　同時還應特別注意，調節閥的安裝位置是否符合工藝過程的要求。
　　（6）電動調節閥的電氣部分安裝應根據有關電氣設備施工要求進行。如是隔爆型產品應按《爆炸危險場所電氣設備安裝規范》要求進行安裝。如現場導線采用SBH型或其它六芯或八芯、外徑為11.3 mm左右的膠皮安裝電纜線。在使用維修中，在易爆場所嚴禁通電開蓋維修和對隔爆面進行撬打。同時在拆裝中不要磕傷或劃傷隔爆面，檢修后要還原成原來的隔爆要求狀態。
　?。?）執行機構的減速器拆修后應注意加油潤滑，低速電機一般不要拆洗加油。裝配后還應檢查閥位與閥位開度指示是否相符。

氣動調節閥的特點
氣動調節閥是石油、化工、電力、冶金等工業企業廣泛使用的工業過程控制儀表之一。通常由氣動執行機構和調節閥連接安裝調試后形成的組合儀表。氣動調節閥就是以壓縮空氣為動力源，以氣缸為執行器，并借助于電氣閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥等附件去驅動閥門，實現開關量或比例式調節，接收工業自動化控制系統的控制信號來完成調節管道介質的：流量、壓力、溫度等各種工藝參數。氣動調節閥的特點就是控制簡單，反應快速，且本質安全，不需另外再采取防爆措施。氣動調節閥動作分氣開型和氣關型兩種。氣開型（Air to Open） 是當膜頭上空氣壓力增加時，閥門向增加開度方向動作，當達到輸入氣壓上*，閥門處于全開狀態。反過來，當空氣壓力減小時，閥門向關閉方向動作，在沒有輸入空氣時，閥門全閉。
氣動調節閥的維修：
氣動調節閥準確正常地工作對保證工藝裝置的正常運行和安全生產有著十分重要的意義。因此加強氣動調節閥的維修是必要的。
一、檢修時的重點檢查部位
1、檢查間體內壁：在高壓差和有腐蝕性介質的場合，閥體內壁、隔膜閥的隔膜經常受到介質的沖擊和腐蝕，必須重點檢查耐壓耐腐情況；
2、檢查閥座：因工作時介質滲入，固定閥座用的螺紋內表面易受腐蝕而使閥座松弛；
3、檢查閥芯：閥芯是調節閥的可動部件之一，受介質的沖蝕較為嚴重，檢修時要認真檢查閥芯各部是否被腐蝕、磨損，特別是在高壓差的情況下，閥芯的磨損因空化引起的汽蝕現象更為嚴重。損壞嚴重的閥芯應予更換；檢查密封填料：檢查盤根石棉繩是否干燥，如采用聚四氟乙烯填料。
4、檢查執行機構中的橡膠薄膜是否老化，是否有龜裂現象。
二、氣動用調節閥的日常維護
　　當調節閥采用石墨一石棉為填料時，大約三個月應在填料上添加一次潤滑油，以保證調節閥靈活好用。如發現填料壓帽壓得很低，則應補充填料，如發現聚四氟乙燥填料硬化，則應及時更換；應在巡回檢查中注意調節閥的運行情況，檢查閥位指示器和調節器輸出是否吻合；對有定位器的調節閥要經常檢查氣源，發現問題及時處理；應經常保持調節閥的衛生以及各部件完整好用。

自力式調節閥種類
自力式調節閥依靠流經閥內介質自身的壓力、溫度作為能源驅動閥門自動工作，不需要外接電源和二次儀表。這種自力式調節閥都利用閥輸出端的反饋信號（壓力、壓差、溫度）通過信號管傳遞到執行機構驅動閥瓣改變閥門的開度，達到調節壓力、流量、溫度的目的。這種調節閥又分為直接作用式和間接作用式兩種。直接作用式又稱為彈簧負載式，其結構內有彈性元如：件彈簧、波紋管、波紋管式的溫包等，利用彈性力與反饋信號平衡的原理。 間接作用式調節閥，增加了一個指揮器（先導閥）它起到對反饋信號的放大作用然后通過執行機構，驅動主閥閥瓣運動達到改變閥開度的目的。自力式調節閥是一個新的自力式調節閥種類。相對于手動調節閥，它的優點是能夠自動調節；相對于電動調節閥，它的優點是不需要外部動力。應用實踐證明，在閉式水循環系統（如熱水供暖系統、空調冷凍水系統）中，正確使用這種閥門，可以很方便地實現系統的流量分配；可以實現系統的動態平衡；可以大大簡化系統的調試工作；可以穩定泵的工作狀態等。
自力式調節閥種類
1、壓力調節閥，反饋信號就是閥的出口壓力，通過信號管引入執行機構。
2、是流量調節閥，閥的出口處就有一個孔板（或者是其他阻力裝置）由孔板兩端取出壓差信號引入執行機構。
3、溫度調節閥，閥的出口就有溫度傳感器（或者溫包）通過溫度傳感器內介質的熱脹冷縮驅動執行機構。

調節閥安裝與維護
調節閥是工業生產中非常常用和特別重要的控制設備，它工作正常與否直接關系到整個裝置的生產正常與否。目前，隨著調節閥技術的日新月異，調節閥的生產廠家及形式非常繁多，功能也各有不同，以下著重介紹各種型式的調節閥在安裝及投運前應注意的共性問題。
1、調節閥安裝前的進貨檢驗調節閥的進貨檢驗是一個非常重要的環節，以確認調節閥到貨情況是否滿足設計要求。調節閥的每項技術要求均應達到設計要求，但在進貨檢驗時應著重檢查如下幾項內容。
2、閥體/閥內件規格此項內容主要包括：閥型號、閥型式、公稱通徑、閥座尺寸、閥芯形式、流量特性、泄漏等級、閥體材質、閥芯材質、閥座材質、CV值、法蘭標準等級尺寸及密封面形式等，只要發現其中有一樣內容與設計不符均應征得設計的確定和認可。
3、執行機構部分此項內容主要應檢查執行機構型號、型式、作用形式、彈簧范圍、供氣壓力等。
4、定位器部分此項內容主要檢查定位器的輸入信號、氣源壓力、電氣和氣源接口尺寸和防爆等級，其中防爆等級不得低于設計等級要求。
5、附件根據調節閥的設計技術要求仔細清理各項附件，如過濾減壓閥、閥位開關、電磁閥、手輪機構、工具。以上各項內容的檢驗可以通過清理、計量器具、查看銘牌以及的檢測手段（如法蘭及螺栓材質可通過光譜分析來鑒別）等方法來實現。
6、調節閥水壓試驗閥體的水壓試驗包括閥體的耐壓試驗和閥芯全關時的泄漏試驗。通常情況下，當設計壓力超過10MPa的調節閥，閥體必須進行耐壓試驗以檢驗閥體本身和上閥蓋的耐壓情況。

調節閥制造與標準
標準編號 標準中文名稱 標準英文名稱
GB/T4213-1992  氣動調節閥 Pneumatic industrial process control valves
GB10869-1989  電站調節閥技術條件 Specification of control valves for fossil power stations
JB/T7228-1994  風量調節閥 　
JB/T57182-1994  氣動調節閥產品質量分等 　
JB/T57218-1994（2005復審）  氣動調節閥可靠性要求與考核方法 　
HG/T3237-1989  橡膠機械用自力式壓力調節閥 　
NF C46-503-1999  工業過程調節閥.第2-1部分:流量.在安裝條件下液體流量的截面方程 （Industrial-process control valves. Part 2-1 : flow capacity. Sizing equations for fluid flow under installed conditions.）
NF C46-502-1993  工業過程用調節閥.第1部分:術語和概論  （Industrial-process control valves. Part 1 : control valve terminology and general considerations.）
NF C46-506-1990  工業過程用調節閥.流量.流量的特性和校正的固有系數 （Industrial-process control valves. Flow capacity. Inherent flow characteristics and rangeability.）
NF C46-525-1991  工業過程用調節閥,調節閥門的限定柵屏  （Industrial-process control valves. Control valve data sheet.）
NF M62-301-4-2001  密封罩用組件.第4部分:通風和氣體清潔系統（如:過濾器和疏水閥）的安全和調節閥門以及控制和保護裝置 （Components for containment enclosures - Part 4 : ventilation and gas-cleaning systems such as filters, traps, safety and regulation valves, control and protection devices.）
ANSI/UL 144-2001  液化石油氣壓力調節閥的安全標準 （Standard for Safety for Pressure-Regulating Valves for LP Gas）
EN ISO 5135-1998  聲學　在混響室中測定空調終端設備、空調終端單元、阻尼器和調節閥門的噪聲功率級 Acoustics - Determination of sound power levels of noise from air-terminal devices, air-terminal units, dampers and valves by measurement in a reverberation room （ISO 5135:1997）
EN 88/prA2-2001  入口壓力200毫巴以下的燃氣器具的壓力調節閥 修改A2 Pressure governors for gas appliances for inlet pressures up to 200 mbar; Amendment prA2
prEN 14129-2001  液化石油汽（LGP）罐壓力調節閥 Pressure relief valves for LPG tanks
EN 88-1991+A1-1996  入口壓力200毫巴以下的燃氣器具的壓力調節閥 Pressure governors for gas appliances for inlet pressures up to 200 mbar
DIN V 19259-2-1999  設備文獻.調節閥用帶分類示意圖的數據類型 （Documentation of devices - Standard data element types with associated classification for valves）
DIN EN 60534-6-1-1998  工業流程控制閥.第6部分:調節閥門驅動的位置調節器固定用安裝細節.第1節:行程驅動上位置調節器的安裝 （Industrial-process control valves - Part 6: Mounting details for attachment of positioners to control valves - Section 1: Postioner mounting on linear actuators （IEC 60534-6-1:1997）; German version EN 60534-6-1:1997）
DIN 3163-1974  公稱壓力25的冷卻劑循環直通調節閥 （Control through valves for refrigerant circuits, nominal pressure 25 bar）
DIN 32730-1993  取暖裝置中水和蒸氣用具有安全功能的調節閥.安全技術要求和檢驗 （Valves with a safety function for water and steam in heating systems; safety requirements and testing）
DIN 58600-2003  呼吸保護器.德國消防隊用自調需氧量氧氣調節閥與獨立開路壓縮空氣呼吸器面罩之間的插塞連接 （Respiratory protective devices - Plug-in connection between lung governed demand valve and facepiece for self-contained open-circuit compressed air breathing apparatus for use by German fire brigade）
UL 144-1999  液化石油氣調節閥  （LP-gas regulators ）
UL 17-1994  燃油設備用通風孔或煙囪連接器調節閥門  （Vent or chimney connector dampers for oil-fired appliances ）
JIS B8387-2000  液壓動力.四孔調節閥門和四孔方向控制閥門.02,03,05尺寸.夾持尺寸 （Hydraulic fluid power -- Four-port modular stack valves and four-port directional control valves, sizes 02, 03 and 05 -- Clamping dimensions）
IEEE 1189-1996  固定設備用調節閥鉛酸（VRLA）蓄電池的選擇指南 （Guide for selection of valve-regulated lead-acid （VRLA） batteries for stationary applications）
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