调节阀
一、简介
调节阀又名控制阀，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***终控制元件。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，可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种；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、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。调节阀常用分类：气动调节阀，电动调节阀，液动调节阀，自力式调节阀。
二、阀体类型
调节阀的阀体种类很多，常用的阀体种类有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等。
在具体选择时，可做如下考虑：
(1)阀芯形状结构
主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。
(2)耐磨损性
当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时，阀的内部材料要坚硬。
(3)耐腐蚀性
由于介质具有腐蚀性，尽量选择结构简单阀门。
(4)介质的温度、压力
当介质的温度、压力高且变化大时，应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门，当温度≥250℃时应加散热器。
(5)防止闪蒸和空化
闪蒸和空化只产生在液体介质。在实际生产过程中，闪蒸和空化会形成振动和噪声，缩短阀门的使用寿命，因此在选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。
三、分类
调节阀按行程特点可分为：直行程和角行程。直行程包括：单座阀、双座阀、套筒阀、笼式阀、角形阀、三通阀、隔膜阀；角行程包括：蝶阀、球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。
调节阀按驱动方式可分为：手动调节阀、气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀，即以压缩空气为动力源的气动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质（如油等）压力为动力的液动调节阀。
按调节形式可分为：调节型、切断型、调节切断型；
按流量特性可分为：线性、对数型（百分比）、抛物线、快开。
四、维护保养
调节阀的维护与一般仪表的维护类似，可分为被动性维护、预防性维护和预见性维护。被动性维护是当调节阀等设备出现故障时才进行维护的一种维护方法。由于设备发生故障才维护，因此常常造成生产过程停车，严重时甚至出现设备损坏或人员伤亡等。被动性维护是生产过程所不希望的维护，预防性维护是根据过去的运行经验，按时间进行维护的一种维护方法。例如，常用的定期维护就是预防性维护，它根据不同设备的运行情况制定相应的维护时间表，在设备还没有出现故障时就进行维护。由于故障没有发生就进行维护，因此，可大大降低故障发生概率。但这种维护方法并没有将当前使用的该调节阀实际情况进行分析，常常对还可以使用一定时间的调节阀进行拆装和检查，浪费了时间和资源。预见性维护从当前使用的调节阀数据分析出发，预见该调节阀的状态，从而使调节阀得到***大限度的利用。
调节阀日常维护工作内容：
调节阀日常维护工作内容分为巡回检查和定期维护两部分，巡回检查工作内容如下。
1、向当班工艺操作人员了解调节阀的运行情况。
2、查看调节阀和有关附件的供给能源(气源、液压油或电源)
3、检查液压油系统运行情况。
4、检查调节阀的各静、动密封点有无泄漏。
5、检查调节阀连接管线和接头有无松动或腐蚀。
6、检查调节阀有无异常声音和较大振动，检查供给情况。
7、检查调节阀的动作是否灵活，在控制信号变化时是否及时变化
8、侦听阀芯、阀座有无异常振动或杂音。
9、发现问题及时联系处理。
10、做好巡回检查的记录，并归档。
定期维护工作内容如下：
1、定期对调节阀外部进行清洁工作。
2、定期对调节阀填料函和其他密封部件进行调整，必要时应更换密封部件，保持静、动密封点的密封性。
3、定期对需润滑的部件添加润滑油。
4、定期对气源或液压过滤系统进行排污和清洁工作。
5、定期检查各连接点的连接情况，腐蚀情况，必要时应更换连接件。
调节阀的定期校验
调节阀预见性维护工作尚未开展的单位，应对调节阀进行定期校验。定期校验工作是预防性维护工作。
根据不同工艺生产过程，调节阀的定期校验应有不同的校验周期。可结合制造商提供的资料确定各调节阀定期校验的周期。通常可在工艺生产过程进行大修的同时进行。一些调节阀应用在高压、高压降或腐蚀性较强的场合时，检验周期要缩短。
检验的内容主要是调节阀静态性能测试，必要时可增加相应的测试项目，例如调节阀流量特性的测试等。定期校验需要有关测试设备和仪器，还需要有更换的部件，因此，通常可委托制造厂商完成。
调节阀日常检查和保养工作包括下列内容：
1、消除应力。由于安装或组合不当造成各种应力。例如，高温介质产生热应力，安装时紧．固力不平衡造成应力等。应力的不平衡作用在调节阀上，使调节阀阀杆、导向件变形，不能正确与阀座对中造成泄漏，变差增大等。因此，在日常维修中应进行消除应力的维修工作。
2、清除铁锈和污物。经常检查调节阀连接管道内有无铁锈、焊渣、污物等，发现后应及时清除。因为这些污物会造成调节阀阀芯和阀座的磨损，影响调节阀的正常运行。通常，可在调节阀前加装过滤网等过滤装置，并定期清洗。
3、检查调节阀支撑。调节阀支撑使调节阀的各部件处于不受重力等影响的位置。如果支撑不当会造成调节阀阀杆与阀座不能对中，使变差增大，密封性能下降。因此，应检查调节阀支撑是否合适。
4、清除气源、液压油等供应能源的污物。气源、液压源是调节阀运行的能量来源。仪用压缩空气、液压油中所含的杂质会堵塞节流孔和管道，造成故障。因此，定期检查气源、液压油，定期对过滤装置进行排污十分重要。
5、齿轮传动装置的检查。对手轮机构、电动执行器和液动执行器的齿轮传动装置应定期检查，添加润滑剂，防止咬卡现象发生。应检查制动和限位装置是否灵活好用。
6、填料函检查。应检查填料的磨损情况和压紧力，定期更换填料函，保证填料能够在起到密封的同时，减少其摩擦力的影口向。对无油润滑的填料函不应添加润滑油。
7、安全运行的检查。对在爆炸性危险场所使用的调节阀和有关附件应检查其安全运行情况例如，密封盖是否拧紧，安全栅的运行情况，电源供应情况等，保证调节阀及有关附件能够安全运行。
8、运输和保管。调节阀在运输和保管期间，应用专用支架固定，防止松动；安装在调节阀上的有关附件，如阀门定位器、手轮机构等应牢固，应防止与调节阀连接的反馈杆等部件受到外力损伤；各连接接口应用塑料膜封套，防止外物侵入；调节阀的连接口可用配套法兰和盲板密封，也可采用黏性纸密封，防止外物侵入。运输时应 加装牢固的木箱，并采取防风沙、雨水和粉尘等恶劣运输环境条件的影响。运输和保管的环境条件应满足产品说明书要求。
调节阀和附件日常维修的主要内容如下：
1、气动执行机构膜片的更换。气动薄膜执行机构的膜片在运行过程中受到伸缩，因此，容易疲劳损坏。更换时应采用同规格的橡胶膜片，固紧时应使膜片受力均匀，防止泄漏和压坏膜片。
2、 研磨。阀芯与阀座之间在运行一定时间后造成泄漏，汽缸的活塞与缸体之间也会造成内部泄漏，这时应进行研磨。可进行手工研磨、机械磨削、镀层处理和镶套等方法，研磨用的金刚砂粒度应合适，研磨力应均匀和合适。经研磨后，应进行抛光，并满足所需光洁度和精度要求，满足阀芯与阀座的对中要求等，在总装后需进行密封性测试。
3、填料函更换。。填料函更换时应采用******型的填料函，更换时应小心将填料勾出，正确拆除填料，防止对阀杆造成损伤。新填料函的安装应按照说明书要求，切口应错位，防止阀杆的螺纹对填料的刮伤，填料的压紧力应均匀和合适，防止造成应力和增大摩擦力。
4、传动部件的更换。调节阀和附件中的传动部件如果部分磨损可进行部件更换、修复等。在更换和修复后应保证传动灵活，传动间隙尽量小。
5、气动放大器的清洗。因仪用压缩空气内的污物造成气动放大器的节流孔堵塞时应对节流孔进行清洗，可采用合适的钢丝进行疏通和清洗。回装时，放大器膜片应受力均匀，防止造成堵塞或泄漏。可通过调节钢珠的压紧力调整放大器增益，防止共振。
五、工作原理
调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。
调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节阀通常分为直通单座式调节阀和直通双座式调节阀两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。
六、分类
按用途和作用分类：
a.两位阀：主要用于关闭或接通介质；
b.调节阀：主要用于调节系统。选阀时，需要确定调节阀的流量特性；
c.分流阀：用于分配或混合介质；
d.切断阀：通常指泄漏率小于十万分之一的阀。
按主要参数分类：
1 按压力分类
(1）真空阀：工作压力低于标准大气压；
(2)低压阀：公称压力PN≤1.6MPa；
(3）中压阀：PN2.5～6.4MPa；
(4)高压阀：PN10.0～80.0MPa，通常为PN22、PN32；
(5）超高压阀：PN≥100MPa。
2 按介质工作温度分类
(1)高温阀：t>450℃；
(2）中温阀：220℃≤t≤450℃；
(3)常温阀：－40℃≤t≤220℃；④低温阀：－200℃≤t≤－40℃。
用途来分：
(1）软密封切断阀；
(2）硬密封切断阀；
(3）耐磨调节阀；
(4）耐腐蚀调节阀；
(5）全四氟耐蚀调节阀
(6）全耐蚀合金调节阀；
(7）紧急动作切断或放空阀；
(8）防堵调节阀；
(9）耐蚀防堵切断阀；
(10）保温夹套阀；
(11）大压降切断阀；
(12）小流量调节阀；
(13）大口径调节阀；
(14）大可调比调节阀；
(15）低S节能调节阀；
(16）低噪音阀；
(17）精小型调节阀；
(18）衬里（橡胶、四氟、陶瓷）调节阀；
(19）水处理专用球阀；
(20）烧碱专用阀；
(21）磷铵专用阀；
(22）氯气调节阀；
(23）波纹管密封阀……
按驱动能源分类：
(1)气动调节阀；
(2)电动调节阀；
(3）液动调节阀。
结构形式分类：
（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 按电动职称机构的形式分类：（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。按阀芯性状分类：圆锥形；柱塞形；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）智能调机阀。
六、处理方法
清洗法：
管路中的焊渣、铁锈、渣子等在节流口、导向部位、下阀盖平衡孔内造成堵塞或卡住使阀芯曲面、导向面产生拉伤和划痕、密封面上产生压痕等。这经常发生于新投运系统和大修后投运初期。这是***常见的故障。遇此情况，须***卸开进行清洗，除掉渣物，如密封面受到损伤还应研磨；同时将底塞打开，以冲掉从平衡孔掉入下阀盖内的渣物，并对管路进行冲洗。投运前，让调节阀全开，介质流动一段时间后再纳入正常运行。
外接冲刷法：
对一些易沉淀、含有固体颗粒的介质采用普通阀调节时，经常在节流口、导向处堵塞，可在下阀盖底塞处外接冲刷气体和蒸汽。当阀产生堵塞或卡住时，打开外接的气体或蒸气阀门，即可在不动调节阀的情况下完成冲洗工作，使阀正常运行。
安装管道过滤器法：
对*********的调节阀，尤其是超小流量调节阀，其节流间隙特小，介质中不能有一点点渣物。遇此情况堵塞，***好在阀前管道上安装一个过滤器，以保证介质顺利通过。带定位器使用的调节阀，定位器工作不正常，其气路节流口堵塞是***常见的故障。因此，带定位器工作时，须***处理好气源，通常采用的办法是在定位器前气源管线上安装空气过滤减压阀。
增大节流间隙法：
如介质中的固体颗粒或管道中被冲刷掉的焊渣和锈物等因过不了节流口造成堵塞、卡住等故障，可改用节流间隙大的节流件—节流面积为开窗、开口类的阀芯、套筒，因其节流面积集中而不是圆周分布的，故障就能很容易地被排除。如果是单、双座阀就可将柱塞形阀芯改为“V”形口的阀芯，或改成套筒阀等。例如某化工厂有一台双座阀经常卡住，推荐改用套筒阀后，问题马上得到解决。
介质冲刷法：
利用介质自身的冲刷能量，冲刷和带走易沉淀、易堵塞的东西，从而提高阀的防堵功能。常见的方法有：①改作流闭型使用；②采用流线型阀体；③将节流口置于冲刷***厉害处，采用此法要注意提高节流件材料的耐冲蚀能力。
直通改为角形法：
直通为倒S流动，流路复杂，上、下容腔死区多，为介质的沉淀提供了地方。角形连接，介质犹如流过90弯头，冲刷性能好，死区小，易设计成流线型。因此，使用直通的调节阀产生轻微堵塞时可改成角形阀使℃用。
加大间隙：
用于蒸汽管道上的套筒调节阀，如果阀芯和套筒间隙过小，或使用不同材质，很可能会因为膨胀系数的不同而受热卡死。可以在加工时适当加大间隙（以满足流量控制要求为前提），以防止类似情况的发生。
密封性能差的解决方法：
1）研磨法
细的研磨，消除痕迹，减小或消除密封间隙，提高密封面的光洁度，以提高密封性能。
2）利用不平衡力增加密封比压法
执行机构对阀芯产生的密封压力一定，不平衡力对阀芯产生顶开趋势时，阀芯的密封力为两力相减，反之，对阀芯产生压闭趋势，阀芯的密封力为两力相加，这样就大大地增加了密封比压，密封效果可以比前者提高5～10倍以上.一般dg≥20的单密封类阀为前一种情况，通常为流开型，若认为密封效果不满意时，改为流闭型，密封性能将成倍增加.尤其是两位型的切断调节阀，一般均应按流闭型使用。
3）提高执行机构密封力法
提高执行机构对阀芯的密封力，也是保证阀关闭，增加密封比压，提高密封性能的常见方法。常用的方法有：
①移动弹簧工作范围；
②改用小刚度弹簧；
③增加附件，如带定位器；
④增加气源压力；
⑤改用具有更大推力的执行机构。
4）采用单密封、软密封法
对双密封使用的调节阀，可改用单密封，通常可提高10倍以上的密封效果，若不平衡力较大，应增加相应措施，对硬密封的阀可改用软密封，又可提高10倍以上密封效果。
5）改用密封性能好的阀
在不得已的情况下，可考虑改用具有更好的密封性能的阀.如将普通蝶阀改用椭圆蝶阀，进而还可改用切断型蝶阀、偏心旋转阀、球阀和为之专门设计的切断阀。
调节阀外泄的解决方法：
1）增加密封油脂法
对未使用密封油脂的阀，可考虑增加密封油脂来提高阀杆密封性能。
2）增加填料法
为提高填料对阀杆的密封性能，可采用增加填料的方法。通常是采用双层、多层混合填料形式，单纯增加数量，如将3片增到5片，效果并不明显。
3）更换石墨填料法
大量使用的四氟填料，因其工作温度在－20～+200范围内，当温度在上、下限，变化较大时，其密封性便明显下降，老化快，寿命短。柔性石墨填料可克服这些缺点且使用寿命长。因而有的工厂全部将四氟填料改为石墨填料，甚至新购回的调节阀也将其中的四氟填料换成石墨填料后使用。但使用石墨填料的回差大，初时有的还产生爬行现象，对此须***有所考虑。
4）改变流向，置P2在阀杆端法
当△P较大，P1又较大时，密封P1显然比密封P2困难.因此，可采取改变流向的方法，将P1在阀杆端改为P2在阀杆端，这对压力高、压差大的阀是较有效的.如波纹管阀就通常应考虑密封P2。
5）采用透镜垫密封法
对于上、下盖的密封，阀座与上、下阀体的密封.若为平面密封，在高温高压下，密封性差,引起外泄，可以改用透镜垫密封，能得到满意的效果。
6）更换密封垫片
至今，大部分密封垫片仍采用石棉板，在高温下，密封性能较差，寿命也短，引起外泄。遇到这种情况，可改用缠绕垫片，“O”形环等，许多厂已采用。
调节阀振动的解决方法：
1）增加刚度法
对振荡和轻微振动，可增大刚度来消除或减弱，如选用大刚度的弹簧，改用活塞执行机构等办法都是可行的。
2）增加阻尼法
增加阻尼即增加对振动的摩擦，如套筒阀的阀塞可采用“O”形圈密封，采用具有较大摩擦力的石墨填料等，这对消除或减弱轻微的振动还是有一定作用的。
3）增大导向尺寸，减小配合间隙法
轴塞形阀一般导向尺寸都较小，所有阀配合间隙一般都较大，有0.4～lmm，这对产生机械振动是有帮助.因此，在发生轻微的机械振动时，可通过增大导向尺寸，减小配合间隙来削弱振动。
4）改变节流件形状，消除共振法
因调节阀的所谓振源发生在高速流动、压力急剧变化的节流口，改变节流件的形状即可改变振源频率，在共振不强烈时比较容易解决。具体办法是将在振动开度范围内阀芯曲面车削0.5～1.0mm。如某厂家属区附近安装了一台自力式压力调节阀，因共振产生啸叫影响职工休息，我们将阀芯曲面车掉0.5mm后，共振啸叫声消失。
七、安装要点
1）安装位置、高度、进出口方向须***符合设计要求，连接应牢固紧密。
2）安装在保温管道上的各类手动阀门，手柄均不得向下。
3）阀门安装前须***进行外观检查，阀门的铭牌应符合现行国家标准《通用阀门标志》的规定。对于工作压力大于1.0 MPa 及在主干管上起到切断作用的阀门，安装前应进行强度和严密性能试验，合格后方准使用。强度试验时，试验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不少于5min，阀门壳体、填料应无渗漏为合格。严密性试验时，试验压力为公称压力的1.1倍；试验压力在试验持续的时间应符合GB 50243标准要求，以阀瓣密封面无渗漏为合格。
八、注意事项
1、 本阀应存放在干燥的室内，通路两端须***堵塞，不准堆置存放。
2、 长期存放的调节阀应定期检查，清除污垢，在各运动部分及加工面上应涂以防锈油，防止生锈。
3、 本阀应安装在水平管道上，必修垂直安装。阀杆向上。
