调节阀选型与安装

在现代化工厂的自动控制中，调节阀非常重要。通过接受控制单元输出的控制信号，从而去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数，可以这么说：调节阀是工艺环路中最后一道闸！因此，如何正确的选用调节阀，以达到最好的控制效果?就成了一个最关键的问题。
一、调节阀固有流量特性
「选择原则」
调节阀的选择应按调节系统特性、干扰源和S（阀阻比）值三方面综合考虑。
一般选择原则
1.阀上压差变化小，给定值变化小，工艺过程的主要变量的变化小，以及S＞0.75的控制对象，宜选用直线流量特性。
2.慢速的生产过程，当S＞0.4时，宜选用直线流量特性。
3.要求大的可调范围，管道系统压力损失大，开度变化及阀上压差变化相对较大的场合，宜选用等百分比流量特性。
4.快速的生产过程，当对系统动态过程不太了解时，宜选用等百分比流量特性。
5.根据以往经验也可按下表选择流量特性。
注：ΔPn ——表示正常流量下的阀两端压差。
ΔPQun1——表示阀关闭的阀两端的压差。
6.快开特性：适用于两位动作的场合或当需要迅速获得调节阀的最大流通能力的场合。当调节器必须设定在宽比例带时，其调节阀也可选用快开特性。
2阀型式选择
1.根据工艺变量（温度、压力、压降和流速等）、流体特性（粘度、腐蚀性、毒性、含悬浮物或纤维等）以及调节系统的要求（可调比、泄漏量和噪音等）、调节阀管道连结形式来综合选择调节阀型式。
2.一般情况下优先选用体积小，通过能力大，技术先进的直通单、双座调节阀和普通套筒阀。也可以选用低S值节能阀和精小型调节阀。
3.根据不同场合，可选用下列型式调节阀。
1）直通单座阀
一般适用于工艺要求泄漏量小、流量小、阀前后压差较小的场合。但口径小于20mm的阀也广泛用于较大差压的场合；
不适用于高粘度或含悬浮颗粒流体的场合。
2）直通双座阀
一般适用于对泄漏量要求不严、流量大和阀前后压差较大的场合；
但不适用于高粘度或含悬浮颗粒流体的场合。
3）套筒阀
一般适用于流体洁净，不含固体颗粒的场合。
阀前后压差大和液体可能出现闪蒸或空化的场合。
4）球型阀
适用于高粘度、含纤维、颗粒状和污秽流体的场合。
调节系统要求可调范围很宽（R可达200∶1；300∶1）的场合。
阀座密封垫采用软质材料时，适用于要求严密封的场合。
“O”型球阀一般适用两位式切断的场合。
“V”型球阀一般适用于连续调节系统，其流量特性近似于等百分比。
5）角型阀
一般适用于下列场合：
高粘度或悬浮物的流体（必要时，可接冲洗液管）；
气-液混相或易闪蒸的流体；
管道要求直角配管的场合。
6）高压角型阀
除适用5）中各种场合外，还适用于高静压、大压差的场合。但一定要合理选择阀内件的材质和结构形式以延长使用寿命。
7）阀体分离型调节阀
一般适用于高粘度、含颗粒、结晶以及纤维流体的场合；
用于强酸、强碱或强腐蚀流体的场合时，阀体应选用耐腐蚀衬里，阀盖、阀芯和阀座应采用耐腐蚀压垫或相应的耐腐蚀材料。其流量特性比隔膜阀好。
8）偏心旋转阀
适用于流通能力较大，可调比宽（R可达50∶1或100∶1）和大压差，严密封的场合。
9）蝶型阀
适用于大口径、大流量和低压差的场合；
一般适用于浓浊液及含悬浮颗粒的流体场合；
用于要求严密封的场合，应采用橡胶或聚四氟乙烯软密封结构；对腐蚀性流体，需要使用相应的耐蚀衬里。
10）三通阀
适用于流体温度为300℃以下的分流和合流场合，用于简单配比调节。两流体的温差应不大于150℃。
11）隔膜阀
适用于强腐蚀、高粘度或含有悬浮颗粒以及纤维的流体，同时对流量特性要求不严的场合。由于受隔膜衬里的限制，只能用于压力低于或等于1MPa，工作温度小于150℃的场合。
12）波纹管密封阀
适用于真空系统和流体为剧毒、易挥发及稀有贵重流体的场合。
13）低温调节阀
适用于低温工况以及深度冷冻的场合。
介质温度在－100～40℃时，可选带散热片（此处为吸热）加柔性石墨填料阀。
介质温度在－200～－100℃时，宜选用长颈型低温阀。
14）低S值节能调节阀
适合于工艺负荷变化大或当S值小于0.3的场合。
15）低噪音阀
适用于液体产生闪蒸、空化和气体在阀缩流面处流速大于音速且预估噪音超过95dB（A）的场合。
16）快速切断阀
适用于两位式调节系统和工艺过程发生故障时，需要阀紧急打开或关闭的场合。
17）自力式调节阀
适用于流量变化小，调节精度要求不高或仪表气源供应困难的场合。
特殊工艺生产过程，应根据使用经验选择专用调节阀。
二、调节阀材料
「选择」
1一般选择原则
1.阀体耐压等级、使用温度范围和耐腐蚀性能和材质都不应低于工艺连接管道材质的要求。并应优先选用制造厂定型产品。一般情况选用铸钢或锻钢阀体。
2.水蒸汽或含水较多的湿气体和易燃的流体，不宜选用铸铁阀体。
3.环境温度低于－20℃的场合不应选用铸铁阀体。
4.阀内件应能耐腐蚀、耐流体冲蚀以及耐流体经节流产生空化、闪蒸时阀内件的气蚀损坏。
2阀内件材料选择
1.非腐蚀性流体一般选用1Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti或其它不锈钢。
2.腐蚀性流体应根据流体的种类、浓度、温度和压力的不同，以及流体含氧化剂、流速的不同选择合适的耐腐蚀材料。
常用耐腐蚀材料有1Crl8Ni9Ti、0Crl8Nil2M02Ti、20＃合金、哈氏合金及钛钢。
3.对于流速大、冲刷严重的工况应选用耐磨材料。如经过热处理的9Crl8及17-7PH和具有紧固氧化层、韧质及疲劳强度大的铬钼钢、G6X等材料。
4.严重磨损场合的材料选择
出现闪蒸、空化和含有颗粒的流体场合，阀芯、阀座表面进行硬化处理。
当流体的温度过高及压差过大时，其阀芯、阀座应进行表面硬化处理。如表面堆焊司太莱合金。
三、调节阀泄漏量及流量的
根据工艺对泄漏量的要求选择不同等级泄漏量的阀型。
一般直通单座阀泄漏量应小于或等于额定C值的0.01％，双座阀的泄漏量应小于或等于额定C值的0.1％。
流向的选择：
1.球阀、普通蝶阀对流向没有要求，可选任意流向。
2.三通阀、文丘里角阀、双密封带平衡孔的套筒阀已规定了某一流向，一般不能改变。
3.单座阀、角形阀、高压阀、无平衡孔的单密封套筒阀、小流量调节阀等应根据不同的工作条件，来选择调节阀的流向。
1）对于DN≤20的高压阀，由于静压高，压差大，气蚀冲刷严重，应选用流闭型；当DN＞20时，应选稳定性好为条件来决定流向。
2）角型阀对于高粘度、含固体颗粒介质要求“自洁”性能好时，应选用流闭型。
3）单座阀、小流量调节阀一般选用流开型，当冲刷严重时，可选用流闭型。
4）单密封套筒阀一般选用流开型；有“自洁”要求时，可选用流闭型。
5）两位式调节阀（单座阀、角形阀、套筒阀、快开流量特性），应选用流闭型；当出现水击、喘振时，应改选用流开型。
6）当选用流闭型且ds＜d时（ds——阀杆直径；d——阀座直径），阀的稳定性差时，应注意以下几点：
最小工作开度大于20％～30％以上；
选用刚度大的弹簧；
选用等百分比的流量特性。
调节阀附件的选择
1阀门定位器适用场合
1.用于克服摩擦力或需要提高调节阀动作速度的场合。
2.分程控制和调节阀需要改变气开、气关形式的场合。
3.需要改变调节流量特性的场合。
4.调节器比例带很宽，但又要求阀对小信号有响应的场合。
5.无弹簧执行机构或活塞执行机构要实现比例动作的场合。
6.用标准信号、操作非标准弹簧的执行机构（20～100kPa以外的弹簧范围）的场合。
2气动继动器适用场合
1.快速过程需要提高调节阀响应速度的场合，调节阀与调节器之间距离大于100m的场合。
2.需要提高气动调节器输出信号的场合。
电磁阀
1.适用于遥控、程序控制、联锁系统、实现气路自动关闭，使调节阀开或关的场合。
直通型电磁阀用于双位调节和远程控制，根据程序控制的逻辑关系可选择“常闭式”或“常开式”电磁阀。
二位三通电磁阀：一般用于控制单作用气缸执行机构、气动薄膜执行机构、气动调节阀及其它控制系统进行气路的自动切换控制或联锁程序控制。
二位四（五）通电磁阀：一般适用于控制双作用气缸和带有活塞式执行机构的调节阀，以及使用切断球阀的自控系统中实现自动切换和程序控制。
2.当要求大容量来缩短动作时间，把电磁阀作为先导阀与大容量气动继动器组合使用。
3.在爆炸危险场所中，应选用防爆型电磁阀、本安型电磁阀或选用开关型电气转换器。
保位阀
适用于当气源压力低于给定值时，要求调节阀保持在某一位置上的场合。
电气转换器
1.控制系统采用电动仪表和气动调节阀组成的场合。
2.将电信号转变为气信号。
3.快速调节系统，宜选用电气转换器。
阀位传送器
1.重要场合，宜选用阀位传送器。
2.电动执行机构应配用阀位传送器。
手轮机构
1.未设置旁路的调节阀，下列情况应设置手轮机构；但对工艺安全生产联锁用的紧急放空阀和安装在禁止人进入的危险区内的调节阀，则不应设置手轮机构。
2.需要限制阀开度的场合。
3.对于大口径和选用贵金属管道的场合。
气动三通控制阀
适用于遥控或程序控制系统，使其调节阀或气动闸板阀开或关的场合。
调节阀附设的电气元件，如电气阀门定位器、电磁阀和电气转换器等，用于防爆场合时，其防爆等级应符合有关防爆设计规定。
调节阀气开、气关选择原则：仪表供气系统发生故障或控制信号突然中断时，调节阀的开度应处于使生产装置安全的位置。
调节阀「安装」
1一般要求
1.调节阀宜垂直、正立安装在水平管道上。公称通径DN≥80mm的调节阀，其阀前后管道上应设有永久性支架。
2.调节阀安装位置应方便操作和维修。必要时应设置平台。
3.调节阀组配管应组合紧凑，便于操作、维修和排液。
4.调节阀的上、下部分应留有足够的空间，以便在维修时取下执行机构和阀内件以及阀的下法兰和堵头。
5.调节阀用于高粘度、易结晶、易汽化以及低温流体时，应采取保温和防冻措施。
6.调节阀使用环境温度一般不高于60℃，不低于－40℃的场合。
7.当阀安装在有振动场合时，应考虑防振措施。
8.凡未装阀门定位器的调节阀，膜头上应安装指示控制信号的小型压力表。
9.调节阀用于含有悬浮物和粘度较高流体时，应配冲洗管线。
10.调节阀安装时应注意使介质按阀体标定箭头方向流过。
11.调节阀应先检查校验，并在管道吹扫后安装。
调节阀旁路
1.下列情况应设置旁路：
腐蚀性流体；
严重磨损阀内件的场合；
其它重要场合，例如锅炉给水调节阀。
2.下列情况可不设置旁路：
清净流体；
公称通径DN＞80mm的场合；
调节阀发生故障或检修时，不致引起工艺事故的场合；
工艺过程不允许或无法利用旁路阀操作的场合。例如：紧急联锁放空阀以及浆状和易结晶的流体等。
3.调节阀连接形式应符合制造厂产品说明用书的规定。
4.调节阀渐扩（缩）管，同心和偏心渐扩（缩）管，宜选用偏心渐扩（缩）管。
5.调节阀配管和配线
调节阀的配管和配线方案应满足调节系统的要求。
调节阀配管宜采用φ6×1紫铜管或PVC护套紫铜管，大膜头调节阀和气动闸阀宜采用φ8×1紫铜管或带PVC护套紫铜管。
防爆区域内调节阀配用的电气部件的配线应符合《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》（GBJ 58-83）的有关规定。
6.调节阀用压缩空气压力等级应符合产品说明书的要求。压缩空气的质量应符合国家标准《工业自动化仪表气源压力范围和质量》（GB 4830-84））的要求。
7.自力式调节阀安装注意事项
带指挥阀的压力式压力调节阀，阀前应安装过滤器。取压点与调节阀之间距离不小于10倍管径。
温度调节阀，检测器为双金属时，检测器应垂直安装在水平管道上。
检测器为温包时，尽可能垂直安装。如果条件不允许，也可倾斜安装，但与水平管道的夹角应大于45°
自力式调节阀原则上不安装旁路阀，如果要设置旁路阀。