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、液位等工艺参数的最终控制元件。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,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。英文名:control valve,位号通常FV开头。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。
60年代:在国内对上述产品进行了系列化的改进设计和标准化、规范化后,国内才才有了完整系列产品。我们还在大量使用的单座阀、双座阀、角型阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀七种产品仍然是六十年代水平的产品。这时,国外开始推出了第八种结构调节阀——套筒阀。
70年代:又一种新结构的产品——偏心旋转阀问世(第九大类结构的调节阀品种)。这一时期套筒阀在国外被广泛应用。70年代末,国内联合设计了套筒阀,使中国有了自己的套筒阀产品系列。
80年代:改革开放期间,中国成功引进了石化装置和调节阀技术,使套筒阀、偏心旋转阀得到了推广使用,尤其是套筒阀,大有取代单、双座阀之势,其使用越来越广。80年代末,调节阀又一重大进展是日本的Cv3000和精小型调节阀,它们在结构方面,将单弹簧的气动薄膜执行机构改为多弹簧式薄膜执行机构,阀的结构只是改进,不是改变。它的突出特点是使调节阀的重量和高度下降30%,流量系数提高30%。
90年代:90年代的调节阀重点是在可靠性、特殊疑难产品的攻关、改进、提高上。到了90年代末,由华林公司推出了第十种结构的产品——全功能超轻型阀。它突出的特点是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——唯一具备全功能的产品,故此,可由一种产品代替众多功能上不齐全的产品,使选型简化、使用简化、品种简化;在重量上的突破——比主导产品单座阀、双座阀、套筒阀轻70~80%,比精小型阀还轻40~50%;可靠性的突破——解决了传统调节阀等各种不可靠性因素,如密封的可靠性、定位的可靠性、动作的可靠性等。该产品的问世,使中国的调节阀技术和应用水平达到了九十年代末先进水平;它是对调节阀的重大突破;尤其是电子式全功能超轻型阀,必将成为下世纪调节阀的主流。
调节阀由执行机构和调节机构两部分共同组成。它包括气动、电动和液动执行器三大类。在化工生产中常用气动执行器,其它两种执行器只在特殊要求下采用。执行机构是调节阀的推动部分,调节机构是调节阀的调节部分,即阀门本身。调节机构与调节介质直接接触,在执行机构的推动下,改变阀芯与阀座之间或阻流件的流通面积,从而达到调节控制介质流量的目的。
1.1、调节阀的结构形式的选择
一般在振动大或噪声大的场合应选用套筒阀较为合适,如在介质中带有粘性或有微小颗粒时,选择偏心旋转阀较为合适。通常应用较广泛的阀有直通单座阀、直通双座阀、角型阀、蝶阀、球阀、隔膜阀等。在选择阀的结构形式时,还需考虑调节介质的工艺条件和流体特性。
1.2、调节阀气开/气关的选择和调节器正反作用的确定
调节阀气开/气关的选择必须从工艺生产需要和安全要求方面考虑确定。原则是当信号压力中断时,应保证工艺设备和生产的安全,即保证调节阀失去信号压力源时阀自动进入安全状态。
选定调节阀气开或气关形式后,必须根据阀的这一形式确定调节器的正作用和反作用,使调节阀和调节器构成一个负反馈的控制系统。即对于气开阀,如果被控参数大于给定参数时,要求阀关小,那么调节器选用反作用;对于气关阀,如果被控参数大于给定参数时,要求阀关小,那么调节器就选用正作用。
上述阐述如何正确选择调节阀,只是针对不可压缩流体流相为紊流而言的,对于其它层流或可压缩的流体,如气体或水蒸汽等,有专门的理论加以推导其流体的Kv或Cv的计算方法,其调节阀的选取与上述类同,请另行关注。
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