調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu),與檢修,第一講 調(diào)節(jié)閥綜述,1 調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)中的作用與重要性 2 調(diào)節(jié)閥的使用功能 3 調(diào)節(jié)閥標準與性能 4 調(diào)節(jié)閥在使用中存在的主要問題,1、調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)中的作用與重要性,調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是必不可少的，它是組成工業(yè)自動化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，被稱之為生產(chǎn)過程自動化的“手腳”。如下圖1所示。,圖1 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成,氣動調(diào)節(jié)閥(又稱氣動執(zhí)行器)是以壓縮空氣為動力能源的一種自動執(zhí)行器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、價格低廉、維修方便、防火防爆等特點，不僅能與氣動調(diào)節(jié)儀表、氣動單元組合儀表配用，而且通過電氣轉(zhuǎn)換器或電氣閥門定位器還能與電動調(diào)節(jié)儀表、電動單元組合儀表配套。它廣泛地應(yīng)用于化工、石油、冶金、電站、輕紡等工業(yè)部門中。,由于調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，往往受不到重視，這是值得注意的。調(diào)節(jié)閥是直接安裝在工藝管道上，使用條件惡劣，如高溫高壓、深度冷凍、極毒、易燃、易爆、易滲透、易結(jié)晶、強腐蝕和高粘度等，它的好壞直接影響到系統(tǒng)的質(zhì)量。如果選型不當或維護不善，就會發(fā)生問題。例如，有的調(diào)節(jié)回路怎樣也穩(wěn)定不好，一直振蕩，若在選擇上作了改進，將線性特性閥芯改為對數(shù)特性閥芯或改變流向之后，調(diào)節(jié)品質(zhì)大有改善。有些調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)持續(xù)振蕩，原因不在于調(diào)節(jié)器的比例度的過大或過小，而是由于閥門填料函的干摩擦太大，動作很不靈活。調(diào)節(jié)閥的泄漏將造成廠區(qū)污染，甚至造成事故等。因此，應(yīng)重視調(diào)節(jié)閥的作用，加強維護和保養(yǎng)。,2、 調(diào)節(jié)閥的使用功能,要正確使用調(diào)節(jié)閥，尤其是選擇調(diào)節(jié)閥，必須首先弄清楚調(diào)節(jié)閥的使用功能，做到有的放矢，方能選好所需的調(diào)節(jié)閥。,2.1 調(diào)節(jié)功能,顧名思義，調(diào)節(jié)閥的首要功能就是調(diào)節(jié)，其主要表現(xiàn)在五個方面：,流量特性是反映調(diào)節(jié)閥的開度與流量的變化關(guān)系，以適應(yīng)不同的系統(tǒng)特性要求，如對流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應(yīng)速度快需對數(shù)特性；對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應(yīng)速度慢,需直線流量特性。流量特性反映了調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)。,1) 流量特性,2) 可調(diào)范圍R,可調(diào)范圍反映調(diào)節(jié)閥可控制的流量范圍，用RQmaxQmin之比表示。R越大，調(diào)節(jié)流量的范圍越寬，性能指標就越好。通常閥的R30，好的閥，如V型球閥、全功能閥，R可達100200。,3) 小開度工作性能,有些閥受到結(jié)構(gòu)的限制，小開度工作性能差，產(chǎn)生啟跳、振蕩，R變得很小(即Qmin很大)，如雙座閥、襯膠蝶閥。好的閥小開度應(yīng)有微調(diào)功能，即可滿足很小流量的調(diào)節(jié)，且工作又要求十分平衡，這類閥如V型球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等。,4) 流量系數(shù)Kv,流量系數(shù)表示通過流量的能力，同口徑Kv值越大越好，尤其是球閥、蝶閥，它們的Kv值是單座閥、雙座閥、套筒閥的23倍。,5) 調(diào)節(jié)速度,滿足系統(tǒng)對閥動作的速度要求。,2.2 切斷功能,切斷由閥的泄漏量指標來表示，切斷通常指泄漏量小于0.001，它反映閥的內(nèi)在的質(zhì)量。在閥的使用中，對國產(chǎn)閥泄漏量大的呼聲反映很大。,2.3 克服壓差功能,它通常用閥關(guān)閉時的允許壓差來表示，允許壓差越大，此功能也就越好。如果考慮不周到，閥芯就會被壓差頂開，造成閥關(guān)不到位，泄漏量超標。因此，保證閥切斷就必須克服閥關(guān)閉時的工作壓差。通常單密封閥的允許壓差小，如單座閥、角形閥、隔膜閥、三通閥；雙密封的閥和轉(zhuǎn)動類的閥的允許壓差大，如雙座閥、套筒閥、球閥。從泄漏量與克服壓差兩者上看：單密封閥泄漏小但允許壓差?。浑p密封閥泄漏大，允許壓差大；只有旋轉(zhuǎn)類閥，泄漏量又小，允許壓差又大，這就是旋轉(zhuǎn)類閥使用越來越多的原因。,2.4 防堵功能,對不干凈介質(zhì)的調(diào)節(jié)或者即使是干凈介質(zhì)，管道中的焊渣等雜物都可能造成閥堵塞或被卡住，因此要求閥應(yīng)有較好的防堵功能，使之正常調(diào)節(jié)。防堵性最好的是流路最簡單的旋轉(zhuǎn)類閥，如球閥、蝶閥、偏心閥；流路復(fù)雜的閥、上下襯套導(dǎo)向的閥易造成堵卡，如單座閥、雙座閥、套筒閥等。旋轉(zhuǎn)類閥不只是防堵功能好，而且泄漏又小，允許壓差又大，因此它的使用將會越來越廣泛。,2.5 耐蝕功能,抵抗介質(zhì)的腐蝕和沖蝕，以提高閥的使用壽命。閥的腐蝕是由介質(zhì)的化學(xué)性能引起的材質(zhì)腐蝕問題，通常選用耐腐蝕的材料來解決；沖蝕是由高速流動的介質(zhì)、含顆粒的介質(zhì)和產(chǎn)生閃蒸被空化的介質(zhì)所致。解決的途徑是選用耐磨的材料，結(jié)構(gòu)上采用反汽蝕、反沖蝕的措施，對高壓閥、大壓差工作的調(diào)節(jié)閥、含顆粒介質(zhì)使用的調(diào)節(jié)閥需重點考慮此問題。,2.6 耐壓功能,它反映閥的強度和安全指標，即介質(zhì)不能通過密封處和閥體缺陷處向外滲漏。出廠時通常用1.5倍公稱壓力作試驗來檢驗。對高壓介質(zhì)最好是采用鍛件結(jié)構(gòu)；鑄鐵閥的耐壓強度是最低的，通常應(yīng)選鑄鋼閥。,2.7 耐溫功能,滿足不同溫度條件下閥的強度和性能，溫度的較大變化會使閥體材質(zhì)的強度降低，因此閥必須滿足介質(zhì)的溫度變化范圍的要求，使閥在工作溫度下有較好的強度和安全保證。,2.8 外觀,反映閥的外觀質(zhì)量且要求儀表化、輕型化、小型化。以往，人們對它不重視，現(xiàn)在正在改變。至目前，調(diào)節(jié)閥比較理想的外觀是電子式全功能超輕型調(diào)節(jié)閥(見下圖)。,2.9 重量,在滿足以上功能的情況下，其重量應(yīng)越輕越好，以方便使用，如起吊、安裝、維護、檢修以及搬運等。,4、調(diào)節(jié)閥在使用中存在的主要問題,調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動化儀表中使用問題最多的產(chǎn)品，也是更新?lián)Q代最慢的產(chǎn)品，幾十年一貫制,到現(xiàn)在，還是以五六十年代水平的產(chǎn)品單座閥、雙座閥、套筒閥為主導(dǎo)產(chǎn)品(占70左右)，可見，產(chǎn)品陳舊落后；另方面，使用的問題也很突出。結(jié)合公司合成、尿素等裝置運行30多年對調(diào)節(jié)閥的維護檢修使用情況，得到的結(jié)論是：,(1) 內(nèi)泄漏大的占42.5； (2) 經(jīng)常堵卡、動作遲鈍的占25.8； (3) 壽命短的占10.7； (4) 推力不夠、閥關(guān)不嚴的占9.4； (5) 流量系數(shù)小、調(diào)節(jié)范圍小的占5.2； (6) 閥外漏的占4.7； (7) 振動、振蕩、嘯叫的占1.7。,在對上述存在問題作進一步的歸納分析后，得出最突出的問題有四個：,(1) 泄漏大：一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)缺陷所致；二是沒有考慮密封的可靠性；三是執(zhí)行機構(gòu)推力不夠。 (2) 調(diào)節(jié)閥堵卡：閥的流路復(fù)雜，不干凈介質(zhì)必定造成堵卡。,歸納起來，從閥的結(jié)構(gòu)上找原因，主要是片面地追求出廠性能,忽視了閥的可靠性；從使用上找原因，閥的選型不全面(也怪閥的品種規(guī)格太多，給選型帶來了難度)。,1 調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成 2 氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu) 3 氣動活塞執(zhí)行機構(gòu) 4 電動執(zhí)行機構(gòu) 5 閥蓋與填料 6 調(diào)節(jié)閥主要閥型及結(jié)構(gòu)特點,第二講調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu),1 調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成,國際電工委員會IEC對調(diào)節(jié)閥（國外稱控制閥Control Valve）的定義為：“工業(yè)過程控制系統(tǒng)中由動力操作的裝置形成的終端元件，它包括一個閥體部件，內(nèi)部有一個改變過程流體流率的組件，閥體部件又與一個或多個執(zhí)行機構(gòu)相連接。執(zhí)行機構(gòu)用來響應(yīng)控制元件送來的信號?！笨梢姡{(diào)節(jié)閥是由執(zhí)行機構(gòu)和閥體部件兩部分組成，即,調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)+閥體部件,其中，執(zhí)行機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動裝置，它按信號壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從而帶動調(diào)節(jié)閥的閥芯動作；閥體部件是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部份，它直接與介質(zhì)接觸，通過執(zhí)行機構(gòu)推桿的位移，改變調(diào)節(jié)閥的節(jié)流面積，達到調(diào)節(jié)的目的。,調(diào)節(jié)閥按其能源方式不同主要分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥三大類。它們的差別在于所配的執(zhí)行機構(gòu)上。前者配的是氣動執(zhí)行機構(gòu)，中間一種配的是電動執(zhí)行機構(gòu)，后者配的是液動執(zhí)行機構(gòu)。,2.1 經(jīng)典氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu),該執(zhí)行機構(gòu)是一種過去應(yīng)用最廣的執(zhí)行機構(gòu)。它通常接受20100KPa的標準信號壓力，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、維修方便、價格低廉等優(yōu)點。該執(zhí)行機構(gòu)分為正、反作用兩種形式，見圖4-1。國產(chǎn)型號ZMA型（正作用）與ZMB型（反作用），其含義為：Z執(zhí)行器大類；M氣動薄膜型式；A正作用；B反作用。美國FISHER調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)型號657（正作用，氣關(guān)）與667（反作用，氣開）。,（a）正作用,（b）反作用,圖4-1 經(jīng)典氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu),該類執(zhí)行機構(gòu)中的關(guān)鍵零件是波紋膜片和彈簧。膜片由丁腈橡膠，中間夾錦綸的絲織物制成。由于橡膠類零件有一定的溫度使用范圍，所以規(guī)定了調(diào)節(jié)閥的環(huán)境溫度為30+60。彈簧是執(zhí)行機構(gòu)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵零件，在全行程范圍內(nèi)，彈簧剛度應(yīng)保持不變，才能保證執(zhí)行機構(gòu)的線性度。,2.2 精小型氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu),它主要針對經(jīng)典式薄膜執(zhí)行機構(gòu)笨重和反作用可靠性差的問題而設(shè)計的，在減少重量和高度方面它將經(jīng)典結(jié)構(gòu)的單彈簧改為多彈簧,并將彈簧直接置于上下膜蓋內(nèi)，使支架大大地減小減輕；在可靠性方面，將反作用的經(jīng)典式執(zhí)行機構(gòu)的深波紋滾動膜片改成“O”型圈密封；經(jīng)典式結(jié)構(gòu)中的推桿沒有導(dǎo)向動作的平穩(wěn)性差，而精小型執(zhí)行機構(gòu)增加了導(dǎo)向。,歸納起來，精小型執(zhí)行機構(gòu)具有可靠性高、外形小、重量輕的特點。其結(jié)構(gòu)見43圖；其型號：正作用ZHA、反作用ZHB；,圖4-3 精小型氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu),（a）正作用,（b）反作用,2.2 薄膜執(zhí)行機構(gòu)的優(yōu)缺點,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、可靠。,缺點： 膜片承受的壓力較低，最大膜室壓力不能超過250KPa，加上彈簧要抵消絕大部分的壓力，余下的輸出力就很小了。 為了提高輸出力，通常作法就是增大尺寸，使得執(zhí)行機構(gòu)的尺寸和重量變得很大；另一方面，工廠的氣源通常是500700KPa,它只用到了250KPa，氣壓沒充分利用，這是不可取的，活塞執(zhí)行機構(gòu)解決了此問題。,3、氣動活塞執(zhí)行機構(gòu),為了充分用足工廠的氣源壓力來提高執(zhí)行機構(gòu)的輸出力、減少其重量和尺寸，便產(chǎn)生了活塞執(zhí)行機構(gòu)。由于受到傳統(tǒng)應(yīng)用的影響，活塞執(zhí)行機構(gòu)的應(yīng)用都局限于大推力上，故使用的場合較少。這是因為過去的定位器氣源壓力為140250KPa，而700KPa氣源的定位器的可靠性較差。如今，這一問題已不存在，定位器700KPa以上的氣壓都可用一臺定位器來實現(xiàn)。換言之，現(xiàn)在的定位器，既可用于140250KPa場合，又可用于700KPa的場合，這樣一來，我們就應(yīng)該改變傳統(tǒng)的習(xí)慣作法選用700KPa的氣源定位器，配活塞執(zhí)行機構(gòu)去代替氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)，使氣動調(diào)節(jié)閥的尺寸和重量進一步下降。所以可以預(yù)言，氣動活塞調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用會越來越廣泛。,3.1 直行程活塞執(zhí)行機構(gòu),它主要用于配直行程的調(diào)節(jié)閥，它分為有彈簧式和無彈簧式兩種，其結(jié)構(gòu)圖見44。,（a）無彈簧型,（b) 有彈簧型,圖4-4 單層活塞執(zhí)行機構(gòu),1）無彈簧活塞執(zhí)行機構(gòu),（1）用于故障下要求閥保位的場合； （2）用于大口徑閥要求執(zhí)行機構(gòu)推力特別大的場合。 （3）對兩位閥配用二位五通電磁閥；對調(diào)節(jié)型的閥配用雙作用式閥門定位器。,2）有彈簧式活塞執(zhí)行機構(gòu),大多數(shù)場合使用有彈簧的活塞執(zhí)行機構(gòu)，其特點是： 在故障情況下，通過彈簧進行復(fù)位，實現(xiàn)故障開或故障關(guān)功能； 可以抵抗不平衡力的變化，增加執(zhí)行機構(gòu)的剛度，提高調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性。 它的缺點是： 彈簧會抵消一部分輸出力； 氣缸內(nèi)設(shè)彈簧，增加了氣缸的長度和重量。,3）雙層活塞執(zhí)行機構(gòu),為了進一步提高活塞執(zhí)行機構(gòu)的輸出力，活塞執(zhí)行機構(gòu)可設(shè)計為雙層式，輸出力可提高約一倍，主要用于大壓差、大口徑、輸出力要求特別大的場合。其結(jié)構(gòu)見圖45。,（a）無彈簧型 （b) 有彈簧型,圖4-5雙層活塞執(zhí)行機構(gòu),3.2 角行程活塞執(zhí)行機構(gòu),角行程的活塞執(zhí)行機構(gòu)主要用于角行程類的調(diào)節(jié)閥，按氣缸的安裝方向，分為立式氣缸和臥式氣缸兩種。按活塞的推桿驅(qū)動輸出軸轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)，常用的有： 曲柄連桿式； 齒輪齒條式； 活塞螺旋式。,1）立式曲柄連桿活塞執(zhí)行機構(gòu),它最常見的是用于蝶閥，其結(jié)構(gòu)見圖46。它是最老式、陳舊的結(jié)構(gòu)，其主要存在的問題是： 曲柄連桿轉(zhuǎn)動為滑動摩擦，不僅間隙大，而且摩擦力特別大、造成執(zhí)行機構(gòu)的回差大、動作不靈敏，常常使有效輸出力矩損失約30左右； 尺寸大、笨重，與現(xiàn)在追求調(diào)節(jié)閥為輕型化和高可靠的要求不相適應(yīng)，故建議不選用。,圖4-6立式曲柄連桿活塞執(zhí)行機構(gòu),2）臥式曲柄連桿活塞執(zhí)行機構(gòu),它的典型結(jié)構(gòu)見圖47，其存在的問題同1），也是屬淘汰的對象。然而，現(xiàn)在許多場合，如偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥還在大量使用。顯而易見，應(yīng)該用更小型的、更可靠的活塞執(zhí)行機構(gòu)去取代它。,圖4-7臥式曲柄連桿活塞執(zhí)行機構(gòu),3）臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構(gòu),它的結(jié)構(gòu)見圖48所示。它有如下特點： 齒輪齒條轉(zhuǎn)動方式克服滑動摩擦，它比曲柄連桿的滑動摩擦方式的摩擦力小得多，同口徑可提高效率20； 齒輪齒條轉(zhuǎn)動均勻,轉(zhuǎn)動間隙小,因此運動自如、回差?。?很容易設(shè)計成雙活塞式，使其輸出力矩提高一倍；反過來，當輸出力矩一定時，就可獲得更小尺寸的執(zhí)行機構(gòu)，使重量和尺寸得到大幅度的減小； 非常容易實現(xiàn)與閥直接相連，又簡化了閥的連接方式，并使所配閥的外形更加勻稱、美觀、小型。,圖4-8臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構(gòu),4）立式螺旋式活塞執(zhí)行機構(gòu),臥式活塞執(zhí)行機構(gòu)橫向尺寸較大，對于一些特殊場合，橫向安裝尺寸受限，如國產(chǎn)化時原來的閥要更換下來，它的前后左右尺寸都受到了限制，只能向上方空間發(fā)展，此時，臥式的執(zhí)行機構(gòu)就不能用了，只能配立式執(zhí)行機構(gòu)，見圖4-9。氣缸內(nèi)開有螺旋槽的活塞直接帶動輸出軸轉(zhuǎn)動，具有尺寸小、重量輕的特點。但它比臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構(gòu)的可靠性差、有效輸出力矩小，所以除在不得已的情況下選用此執(zhí)行機構(gòu)外，還是選用臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構(gòu)。,圖4-9立式螺旋式活塞執(zhí)行機構(gòu),5）使用體會,（1）直行程的調(diào)節(jié)閥，如單座閥、雙座閥、籠式閥，可以選用立式直行程活塞執(zhí)行機構(gòu)去代替氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)，它不僅可以減小尺寸，還有效地利用500KPa的氣源來提高輸出力、提高閥的剛度（如加粗閥桿、加大彈簧等）。 （2）對角行程類的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)選用臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構(gòu)，最典型的是蝶閥，所配氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)或立式活塞曲柄連桿的驅(qū)動方式都應(yīng)淘汰，配用臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構(gòu)。,這樣，不僅提高了動作的可靠性和精度，且外形尺寸大大減小，外形也更加美觀；其次是偏心閥、球閥,也應(yīng)將原來的老式曲柄連桿結(jié)構(gòu)淘汰,由臥式的齒輪齒條活塞執(zhí)行機構(gòu)來代替。一個典型的閥改進的例子見圖4-10。,（a）老式蝶閥 （b）新型小型蝶閥,4、電動執(zhí)行機構(gòu),由于老式電動執(zhí)行機構(gòu)可靠性差，容易產(chǎn)生靜電，不能應(yīng)用于化工生產(chǎn)裝置中，因此選用較少，不得已只好采用“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”的復(fù)雜組合方式，其目的就是繞開電動執(zhí)行機構(gòu)。通過近二十年電動執(zhí)行機構(gòu)的發(fā)展，尤其是近十年電子式執(zhí)行機構(gòu)的問世，它可靠性高、重量輕、外觀美，所以其應(yīng)用迅猛發(fā)展，大有取代“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”之勢，我們不得不對電動執(zhí)行機構(gòu)另眼相看了。,4.1 DKZ直行程電動執(zhí)行機構(gòu),它是七十年代設(shè)計的老產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)見圖411。它可配用DFD電動操作器實現(xiàn)系統(tǒng)的手動、自動的無干擾切換、中途限位、遠程控制等。DKZ執(zhí)行機構(gòu)分為普通型和隔爆型兩種，其推力范圍是401600kgf，行程是10100mm。,4.2DKJ角行程電動執(zhí)行機構(gòu),角行程電動執(zhí)行機構(gòu)見圖4-12。,圖4-11 DKZ電動執(zhí)行機構(gòu),圖4-12 DKJ電動執(zhí)行機構(gòu),主要存在的問題是：,可靠性差； 伺服放大器與執(zhí)行機構(gòu)分開安裝，使用不方便； 笨重，最小規(guī)格的DKZ1100重達38kg，最大規(guī)格DKZ5600重量高達150kg； 外形尺寸大，需占據(jù)較大的安裝空間。如此看來，DKZ的應(yīng)用將會越來越少。,為解決上述DKZ、DKJ存在的問題，在80年代對它們進行了改進型設(shè)計，原DKZ改進后為SKZ，原DKJ改進后為SKJ。其結(jié)構(gòu)分別見圖413、414。,4.3 S系列(SKZ、SKJ)電動執(zhí)行機構(gòu),圖4-13 SKZ直行程電動執(zhí)行機構(gòu),圖4-14 SKJ角行程電動執(zhí)行機構(gòu),改進后的優(yōu)點為：,將DKZ頂置位閥改在了側(cè)面；使高度有所降低； 頂置的手輪也改在側(cè)面了，降低了高度，方便了手動操作； 在可靠性方面作了一定的改進； 較DKZ、DKJ減輕30（普通型）、防爆型減輕20； 角行程執(zhí)行機構(gòu)增加了直連式連接方式。,但仍存在的問題有：它仍然局限在老式的DKZ、DKJ的基礎(chǔ)上的改進，沒有得到根本性的突破，如可靠性問題、重量問題、外觀問題、伺放另外安裝問題等，較好地解決這些問題，還是下述的電子式執(zhí)行機構(gòu)。,4.4 電子式電動執(zhí)行機構(gòu),它于80年代問世，在90年代日趨完善，應(yīng)用在國外越來越普及。非常遺憾的是，國內(nèi)卻沒有這樣的產(chǎn)品，除國內(nèi)引進日本工裝的電子式執(zhí)行機構(gòu)外，主要還是靠進口或國內(nèi)代銷，國內(nèi)的廠家還在生產(chǎn)DKZ、DKJ及S系列，可見，執(zhí)行機構(gòu)與國外有十年的差距。好在進口執(zhí)行機構(gòu)的價格還算能夠接受，與“氣動閥+進口閥門定位器”的價格不相上下。為此，一方面應(yīng)盡量選用高可靠、高性能、超輕型的電子式執(zhí)行器，同時，國內(nèi)廠家盡快研制出中國自己的產(chǎn)品(國內(nèi)的廠家和研究所也正在努力)。,在目前的情況下，進口電子式執(zhí)行機構(gòu)配國產(chǎn)的閥是當前調(diào)節(jié)閥的首選。,電子式執(zhí)行機構(gòu),電子式電動執(zhí)行機構(gòu)有如下特點：,（1）可靠性高，好的進口執(zhí)行機構(gòu)可以在510年內(nèi)免維修，這是最突出的特點： （2）執(zhí)行機構(gòu)、伺服放大器一體化，其伺服放大器小到如煙盒大小。它不僅尺寸小，而且調(diào)整方便，功能齊全； （3）超小超輕，輕到了35kg，而國內(nèi)的DKZ、DKJ最輕也達30多公斤；,（4）外觀美。這種電子式執(zhí)行機構(gòu)通常是兩種形狀，一種圓柱型，最小的形狀尺寸約為130150mm，大規(guī)格的也不過如生活中“高壓鍋”般大小；另一種是長方形，小規(guī)格的形如“小飯盒”般大小。它們與閥相匹配，使整個閥十分勻稱。 （5）多功能。具有自診斷系統(tǒng)、狀態(tài)切換、信號任意切換、行程任意選定、帶過載保護、帶過熱保護、帶閥位反饋等，這些都是老式電動執(zhí)行機構(gòu)無法相比的； （6）調(diào)整方便。手動操作簡單方便（不需手柄推進拉出）、調(diào)整方便、接線方便、伺服放大器一體化，不需考慮伺服放大器的另外安裝； （7）性能價格比優(yōu)越，這也是它被大量使用的又一主要因素。,5.1 上閥蓋型式,調(diào)節(jié)閥的上閥蓋位于執(zhí)行機構(gòu)與閥體之間，其作用是使填料函中的聚四氟乙烯填料在一定的溫度范圍內(nèi)正常工作而保證密封性能,它有以下三種常見結(jié)構(gòu),如圖415(a)、(b)、(c)。,(a) (b) (c) (d),圖4-15 上閥蓋類型,普通型使用工作溫度為： 鑄鐵20200； 鑄鋼40250； 散熱型使用工作溫度為： 碳鋼40450； 不銹鋼60450； 長頸型使用工作溫度為：60200。,散熱型一般采用聚四氟乙烯填料，當采用新型的柔性石墨填料時，由于它可直接在600高溫以下工作，因此，在高溫場合也可用普通型上閥蓋。對有毒、易揮發(fā)或貴重流體介質(zhì)場合，為避免泄漏，設(shè)計為波紋管密封型，它把閥介質(zhì)隔絕在波紋管內(nèi)側(cè)而減少外漏。如圖415(d)所示。,5.2 填料,調(diào)節(jié)閥的填料裝于上閥蓋填料室內(nèi)，其作用是防止介質(zhì)因閥桿移動而向外泄漏。最常用的填料是由聚四氟乙烯制成。它具有摩擦系數(shù)小、密封性能好和耐腐蝕性能好等優(yōu)點，但耐溫差、壽命較短。其形狀見416。,（a）上環(huán),（a）中環(huán),（a）底環(huán),圖4-16聚四氟乙烯,現(xiàn)在柔性石墨填料的應(yīng)用越來越廣泛。石墨填料是70年代初國外研制的新型填料，我國在70年代中期開始研制并用于調(diào)節(jié)閥中。石墨填料具有密封性和自潤滑性好、耐腐、耐高低溫、溫度變化影響小等特點，它的應(yīng)用將會越來越普遍。 石墨填料需要較大的壓緊力，因此對閥桿摩擦力較大，一般要帶閥門定位器或氣動放大器才能工作。石墨填料工作溫度為200600,可以直接在高溫介質(zhì)中工作，無需帶散熱片。它一 方面減小了外形尺寸，同時經(jīng)濟性也好。,6、調(diào)節(jié)閥主要閥型及結(jié)構(gòu)特點,（一）直通單座閥,1）結(jié)構(gòu)與使用特點,閥體內(nèi)只有一個閥芯和閥座，見圖4-17。DN25時，閥芯為雙導(dǎo)向（現(xiàn)在的精小型單座閥已改為單導(dǎo)向）；DN20的，閥芯為單導(dǎo)向。該閥產(chǎn)生于四十年代，六十年代國內(nèi)聯(lián)合設(shè)計，屬六十年代水平的產(chǎn)品，其使用特點如下：,圖4-17 直通單座閥,（1）由于只有一個閥芯，容易保證密封，泄漏量小，但不能完全切斷，其標準泄漏量為0.01KV，因此適用于泄漏量要求小的場合。當進一步設(shè)計后，可作為切斷閥使用。,（2）因為只有一個閥芯，壓差對閥芯產(chǎn)生的不平衡推力大。設(shè)閥前壓力為P1，閥后壓力為P2，閥桿直徑為ds，閥座直徑為dg ，見圖417中的（b），則往上的推力為0.25dg2Pl，往下的推力為0.25（dg2-ds2）P2。不平衡力是： Ft0.25dg2Pl0.25（dg2-ds2）P2 0.25（dg2Pds2P2）,由公式可知，口徑越大，上推的不平衡力越大，所以，允許壓差P越小，因此直通單座調(diào)節(jié)閥僅適用于P小的場合，否則必須選用推力大的執(zhí)行機構(gòu)，或配用閥門定位器。但口徑較小時，因P作用面積小，也可用于大壓差場合。,（3）因閥體流路較復(fù)雜，加之導(dǎo)向處易被固體卡住，不適用于高粘度、懸浮液、含固體顆粒等易沉淀、易堵塞的場合。 （4）太笨重。,2）使用須知,該閥主要優(yōu)點一個：泄漏?。恢饕秉c三個：允許壓差小、易堵卡、太笨重。因此，它僅適用于泄漏要求較嚴，壓差不大的干凈介質(zhì)場合；反過來講，不干凈介質(zhì)、壓差較大時不能用。,（二）直通雙座閥,圖4-18 直通雙座閥,直通雙座調(diào)節(jié)閥閥體部件的結(jié)構(gòu)如圖418所示。閥體內(nèi)有兩個閥座、閥芯，閥芯為雙導(dǎo)向。該閥產(chǎn)生于四十年代，六十年代國內(nèi)聯(lián)合設(shè)計，屬六十年代水平的產(chǎn)品。它使用特點如下：,（1）由于流體壓力作用在兩個閥芯上,不平衡力相互抵消許多，因此允許壓差大。這種能互相抵消許多不平衡力的結(jié)構(gòu)為平衡式結(jié)構(gòu)。,（2）在關(guān)閉時，因存在著加工誤差，閥芯與閥座的兩個密封面不能同時密封，因此，泄漏量比單座閥大十倍到上百倍；同時，溫度變化時泄漏量也會增大，這是它的突出的缺點，所以不能用在工藝要求泄漏小的場合。 （3）因閥體流路較復(fù)雜，加之上下導(dǎo)向處易被固體顆?？ㄗ?，不適用于高粘度、懸浮液、含固體顆粒等易沉淀、易堵塞場合。 （4）太笨重。,2）使用須知,該閥主要優(yōu)點一個：允許壓差大；主要缺點三個：泄漏大、易堵卡、太笨重。因此，它僅適用于泄漏要求不嚴、壓差較大的干凈介質(zhì)場合。反過來講，不干凈介質(zhì)、泄漏要求較嚴時不能使用。,（三）籠式閥,1）結(jié)構(gòu)與使用特點,套筒閥是六十年代發(fā)展起來的新品種，具有七十年代水平。它由套筒閥塞節(jié)流代替單、雙座閥的閥芯、閥座節(jié)流，其結(jié)構(gòu)如圖419所示。它有如下使用特點：,（1）閥的穩(wěn)定性好。由于套筒閥的閥塞設(shè)有平衡孔，可以減少介質(zhì)作用在閥塞上的不平衡力，加上足夠的閥塞導(dǎo)向，因此不易引起閥芯的振蕩。 （2）套筒提供的節(jié)流窗口有開大窗口和打小孔（噴射型）兩種，后者有降低噪音，減小共振的功能。進一圖4-19步改進，即可成為專門的低噪音閥。,圖4-19 籠式閥,（3）閥的泄漏大，因為是雙密封結(jié)構(gòu)（道理同雙座閥）。 （4）也因為是雙密封結(jié)構(gòu)，故許用壓差大。 （5）維修方便。套筒通過上閥蓋被壓緊在閥體上，不象單、雙座閥那樣，閥座是通過螺紋與閥體連接的，因此拆裝簡便。 （6）它由閥塞自身導(dǎo)向，加上流路復(fù)雜，更容易堵卡。 （7）太笨重。,2）使用須知,該閥的主要優(yōu)點二個：允許壓差大、穩(wěn)定性好；主要缺點三個：泄漏大、易堵卡、笨重。因此，它同雙座閥一樣，通常僅用于泄漏要求不嚴、壓差較大的干凈介質(zhì)場合；反過來講，不干凈介質(zhì)、泄漏要求較嚴時不能選用。,（四）角形閥,圖4-20 角形單座閥,將直通的閥體改為角形（相當于一個彎頭）閥體，單座閥就變成了角形閥，見圖420。該產(chǎn)品也是六十年代國內(nèi)聯(lián)合設(shè)計的產(chǎn)品，其節(jié)流、受力形式完全同單座閥，它除了保留單座閥泄漏小、許用壓差小的特點外，同時還有如下特點： （1）流路簡單，具有“自潔”性能，可適用于不干凈介質(zhì)場合，還可進一步改進為防堵角閥。 （2）流阻小，具有雙座閥的流量系數(shù)（比單座閥大）。,1）結(jié)構(gòu)與使用特點,2）使用須知,通常僅用于角形安裝的場合。,（3）需要角形連接的場合。 （4）閥體易于鍛造毛坯，所以高壓閥通常采用角形閥。,（五）三通閥,(a) X型結(jié)構(gòu) (b) Q型結(jié)構(gòu) 圖4-20,三通閥有3個出入口與管道相連，相當于兩臺單座閥合成一體。按作用方式分為合流閥和分流閥圖4-20兩種，它有如下特點：,（1）三通閥工作時，一個通路處全關(guān)，另一個通路全開位置，關(guān)閉時受力與單座閥相似。 （2）三通閥是由單、雙座閥改型而成，并利用閥芯自身導(dǎo)向，更換氣開氣閉時，必須更換執(zhí)行機構(gòu)。 （3）由于小口徑不平衡力小，當Dg80時，合流閥可用于分流場合。 （4）三通閥閥芯與套筒閥的套筒一樣，其節(jié)流面積有開大窗口和打小孔（噴射型）兩種，后者有降低噪音，減小共振的功能。,（六）隔膜閥,它是最早的調(diào)節(jié)閥之一，見圖422。,圖422 襯里隔膜閥,它有如下使用特點：,（1）軟的橡膠隔膜閥能切斷介質(zhì)做到不漏。 （2）因橡膠有一定的耐蝕性，在60年代前，還沒有更好的耐腐蝕材質(zhì)，它通常又被當作耐腐蝕材料來推廣應(yīng)用，甚至還延續(xù)到今天。 （3）流路簡單，有“自潔”作用，可用于不干凈介質(zhì)。 （4）開特性，但作為耐腐蝕調(diào)節(jié)閥用時，只好用快開特性的前部分，其有效行程短，調(diào)節(jié)品質(zhì)差。 （5）尤如一個疲勞試驗件，強迫它上下折疊，容易破壞，因為隔膜是一個不可靠的零件，導(dǎo)致閥壽命較短，這是致命缺點。,（6）關(guān)閉時，介質(zhì)作用力把膜片往上頂，不平衡力較大,需要較大的執(zhí)行機構(gòu)推力，因此，必須選用特別大的又笨又重的執(zhí)行機構(gòu)，使閥重量變得非常笨重。 （7）尤其需要強調(diào)的是：耐腐蝕材質(zhì)越來越多，尤其是80年代末襯氟塑料工藝得以解決，襯氟球閥問世。由于氟塑料比橡膠耐腐蝕、耐溫，而球閥的球芯又遠比隔膜閥隔膜的剛度強十倍百倍，所以建議在腐蝕介質(zhì)的切斷和調(diào)節(jié)場合，盡量不選用隔膜閥，選用耐腐蝕襯氟球閥、蝶閥和全四氟單座閥。,（七）蝶閥,（b）高性能蝶閥,（a）普通蝶閥,圖4-23 蝶閥,1）結(jié)構(gòu)及使用特點,蝶閥相當于切下一段管道來做閥體,中間閥板節(jié)流,結(jié)構(gòu)見圖423。它突出的特點表現(xiàn)在： （1）閥大致分為普通蝶閥、橢圓蝶閥、高性能蝶閥。 （2）具有體積小、重量輕，特別適應(yīng)于大口徑的場合。 （3）有較好的近似對數(shù)流量特性，調(diào)節(jié)性能好。因其閥體又兼閥座功能，能很好地利用節(jié)流的沖刷有效地對閥體內(nèi)壁進行沖洗，又帶來較好的“自潔”性能。 （4）最適用于大口徑、大流量、低壓力、不干凈介質(zhì)的場合。隨著工藝參數(shù)的強化，口徑的不斷增大，蝶閥的應(yīng)用將越來越廣泛。,2）使用須知,該閥有重量輕、體積小、防堵的優(yōu)點外，其缺點就是泄漏大，只能用于壓力小的場合。早在五六十年代，蝶閥節(jié)流件襯膠用于耐腐蝕場合，但因襯膠蝶閥不耐蝕或可靠性差，早巳淘汰，而代之的是襯氟防堵切斷蝶閥，它具有耐蝕、防堵、切斷、重量輕、尺寸小等優(yōu)點，適用場合較廣泛。,（八）球閥,圖4-24 球閥,（a）“V”形球芯,（b）“O” 形球芯,1）結(jié)構(gòu)及使用特點,球閥是一種成熟的老產(chǎn)品，有“O”形球閥、“V”形球閥之分，見圖424。它利用球芯轉(zhuǎn)動與閥座相割打開的面積來調(diào)節(jié)流量，其使用特點如下：,（1）最大特點是流路最簡單、損失小，“自潔”性能最好。 （2）“O”形球閥無阻調(diào)節(jié)，Kv值最大，通常用于不干凈介質(zhì)的兩位切斷。(a)“”型球閥(b)“”型球閥 （3）“V”形球閥提供近似對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)特性，“V”形球閥與閥座相對轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生剪切作用，尤其適用于高粘度、懸浮液、紙漿等不干凈、含纖維介質(zhì)的調(diào)節(jié)、切斷。,2）使用須知,該閥比直通閥有更多的優(yōu)點，但可靠性差、太笨重、價格貴又限制了它的使用。通常該閥座為軟的四氟材料，目的是為了更好的切斷，但耐溫和耐磨不行，為此，宜選用“硬對硬”密封。,（九）偏心旋轉(zhuǎn)閥,圖4-25 偏心旋轉(zhuǎn)閥,1）結(jié)構(gòu)及使用特點,偏心旋轉(zhuǎn)閥亦稱凸輪撓曲閥，是70年代發(fā)展的新品種，具有八十年代水平。其工作原理就是一個偏心轉(zhuǎn)動的扇形球閥，利用偏心球冠與閥座相切，打開時，球芯脫離閥座；關(guān)閉時，球芯逐步接觸閥座，使球?qū)﹂y座產(chǎn)生壓緊力，圖見425。其特點有：,（1）球面壓緊閥座時，容易把結(jié)晶結(jié)巴物破壞，圖4-25適用于結(jié)晶、結(jié)巴及不干凈介質(zhì)場合。燒堿專用閥就是利用這一特點設(shè)計的。 （2）流路簡單，Kv值大，“自潔”性能好。 （3）閥體體積小、重量輕。 （4）比例調(diào)節(jié)時，執(zhí)行機構(gòu)需帶定位器，若僅兩位控制時，其優(yōu)點更顯著。 （5）密封形式有硬密封、軟密封供選用。從可靠性上考慮，作者推薦選用硬密封（堆焊耐磨合金）。,2）使用須知,該閥比直通單座閥、雙座閥、套筒閥有更多的優(yōu)點，故使用越來越廣。但是，它采用對夾式法蘭，安裝不方便。,自力式調(diào)節(jié)閥是一種不需要外加能源和操作介質(zhì)，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量的變化來控制閥門的開度，以達到調(diào)節(jié)后（前）介質(zhì)參數(shù)穩(wěn)定的目的?？煞譃橹笓]器操作型自力式調(diào)節(jié)閥和直接作用型自力式調(diào)節(jié)閥。常用的產(chǎn)品有自力式壓力調(diào)節(jié)閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥等。自力式調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度由執(zhí)行機構(gòu)膜片有效面積和調(diào)整彈簧的剛度決定。,（十）自力式調(diào)節(jié)閥,自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理（閥后壓力控制） 工作介質(zhì)的閥前壓力P1經(jīng)過閥芯、閥座后的節(jié)流后，變?yōu)殚y后壓力P2。P2經(jīng)過控制管線輸入到執(zhí)行器的下膜室內(nèi)作用在頂盤上，產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當閥后壓力P2增加時，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關(guān)向閥座的位置，直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時，閥芯與閥座的流通面積減少，流阻變大，從而使P2降為設(shè)定值。同理，當閥后壓力P2降低時，作用方向與上述相反，這就是自力式（閥后）壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理。,自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理（閥后壓力控制）,第三講 調(diào)節(jié)閥檢修,一 調(diào)節(jié)閥的修理類別,二 調(diào)節(jié)閥大修前的準備工作,三 執(zhí)行機構(gòu)檢查要點,四 閥體部分檢查要點,五 運行狀態(tài)下日保周保檢查要點,六 解體后檢查要點,七、調(diào)節(jié)閥的常見故障，產(chǎn)生的原因以及檢查方法,一、調(diào)節(jié)閥的修理類別,1. 保養(yǎng)（日保，周保，月保） 2. 小修 3. 中修 4. 大修,1. 保養(yǎng)（日保，周保，月保）,內(nèi)容： 外觀檢查 各連接件有無松動，閥門運行是否平穩(wěn)，有無振動，有無異常噪聲等。,2. 小修,內(nèi)容： 清洗填料潤滑孔，檢查緊固所有連 接件，清洗檢查閥桿和執(zhí)行機構(gòu)推桿，更換損壞件，檢查閥門附件工作情況等。,3 . 中修,內(nèi)容： 1）小修項目。 2）解體清洗零部件，閥體修補，研磨密封面，更換閥門福建易損件。,4 . 大修,內(nèi)容： 1）中修項目。 2）研磨密封面或更換損壞的閥內(nèi)件，密封件，更換執(zhí)行機構(gòu)膜片，修理或更換執(zhí)行機構(gòu)損壞零件，拆檢全部閥門附件（定位器，控制器，過濾減壓閥等）更換損壞件。,二、調(diào)節(jié)閥大修前的準備工作,1 通用工具 2 專用工具：閥座專用扳手 3 專用設(shè)備：起重設(shè)備，運輸工具 4 易損件：墊片、填料及需要更換的零部件 5 安全檢查：確認管道無壓力后，采取各種必要的安全措施,三、執(zhí)行機構(gòu)檢查要點：,1. 運行狀態(tài)下日保周保檢查要點： 1) 膜頭是否漏氣 2) 氣源壓力（定位器壓力表）膜室壓力（定位 器壓力表 )是否正常 3) 氣管及接頭處是否漏氣 4) 閥桿連接螺母是否松動 5) 閥桿螺母是否松動 6) 閥桿是否振動，移動是否平滑 7) 螺母是否松動 8) 反饋臂是否磨損,2. 解體后檢查要點,1) 膜片是否老化分層 2) 螺栓螺母是否損壞 3) 頂盤是否有裂紋 4）推桿是否劃傷 5）密封環(huán)是否磨損、老化 6) BENCH SET 是否正確 7) 與閥體斷開后移動是否平穩(wěn),執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖,四、閥體部分檢查要點,1 滑動密封面 2 靜密封面（閥蓋、閥座、閥體） 3 閥芯、閥座密封面,閥體結(jié)構(gòu)圖,五、運行狀態(tài)下日保周保檢查要點：,1 閥桿是否振動，移動是否平滑 2 填料、閥蓋、連接法蘭是否泄漏,六、解體后檢查要點,1 填料環(huán)老化、漏氣嚴重必須更換 2 螺栓是否損壞 3 閥桿連接是否松動 4 平面是否完好 5 墊片必須更換 6 閥芯密封環(huán)