调节阀在流体器械上的应用

11调节阀在流体器械上的应用翟勇进中南大学热动0903摘要：在现代化工厂的自动控制中，工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制，调节阀起着非常重要的作用。Abstract：Innaturalcontrolofmodernfactory，theadjusterisveryimportant.Theproductioninthesefactoryliesontheassignmentandcontrolexactlyofmovingliquidandgas.关键词：调节阀、调节、流量、系统Keyword：regulator、control、flow、system一、概念调节阀也称控制器，是执行器的控制部分，安装在流体管道上。在工业自动化控制领域中，通过控制调节单元输出信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液体等工艺参数的最终控制元件。二、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、套调节阀、筒阀、角型阀、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。三、工作原理调节阀接受执行机构输出的力和输出位移的作用，改变通过管道的介质流量。图为直通单座调节阀实图和结构示意图流体从左侧流入，右侧流出，当阀杆阀杆结构示意图实图阀芯122带动阀芯上下移动时，“1”处的流通截面就会有变化，形成局部阻力的变化。在不不可不可压缩流体流过调节阀时，局部阻力变化改变了阀门前后的压力。根据流量的能量守恒原理，若阀门开度不变，流量密度比变，则压差的变化与流体动能的变化成正比，所以在运行中，即在既定的条件下，改变阀门开度，就达到调节流量的目的。四、一些调节阀在各流体上的应用1．直通单座阀如右图所示，直通单座调节阀有一个阀芯和一个阀座。图中，阀杆与阀芯连接，当执行机构作直线位移时，通过阀杆带动阀芯移动。上盖板用于压紧填料，上阀盖与阀体用螺栓连接，用于阀杆和阀芯的中心定位。阀座与上阀盖一起，用于保证阀芯与阀座的中心定位，并在阀芯移动时，改变流体的流通面积，从而改变操纵变量，实现调节流体流量的功能。图中的阀芯导向采用顶导向方式。一些直通单座阀采用顶底导向方式，提高导向精确度。一些小流量直通控制阀常采用阀座导向方式。直通单座阀只有一个阀芯和一个阀座，是一种最常见的控制阀。其特点如下。①泄漏量小，容易实现严格的密封和切断，例如，可采用金属与金属的硬密封，或金属与聚四氟乙烯基其他复合材料的软密封，标准漏量为0.01%C(C是额定流量系数)。②允许压差小，例如，DN100阀的允许压差仅120kPa。③流通能力小，例如，DN100的直通阀的流通能力仅为100。33④由于流体介质对阀芯的推力大，即不平衡力大，因此，在高压差、大口⑤径的应用场合，不宜采用这类控制阀。近年来，阀笼结构的直通控制阀由于其具有维护简单、改变阀座可改变阀门流量特性的优点而行到广泛应用。2．直通双座阀为了降低阀芯所受到不平衡的影响，可采用大推力的执行机构，采用直通双座阀结构，也可采用图2-3所示平衡阀芯的阀笼式结构。图中，在阀芯上部和阀笼缸体之间采用石墨润滑的滑动活塞环，用于阀芯与阀笼之间的密封。阀笼与上阀盖之间也采用的阀帽垫片、螺旋垫片等进行密封，保证上游高压流体不会进入下游低压腔内。此外，流体经阀芯顶部的平衡连接孔，同时作用在阀芯的底部和顶部，消除了大部分静态不平衡力，并具有一定的阻尼作用，减小流体流动引发的振动等扰动的影响。3．隔膜阀隔膜阀是阀体和阀盖内装一挠性隔膜，靠隔膜的上、下行程实现密封。其优点为：结构简单，易于快速拆卸和维修；由于44其操纵机构与介质流道隔开，可保证介质的纯净，它适用于化学腐蚀性或悬浮颗粒的介质、甚至难以输送的危险介质。但由于衬里材料限制了其使用温度及压力不能过高。按结构形式可分为堰式和直通式隔膜阀，堰式隔膜阀应用最广，它操作省力、行程短、隔膜寿命长、维护费用低。直通式隔膜阀。流体在阀腔内直流，特别适合于某些黏性介质及沉淀性流体。它是一种特殊形式的截断阀，其启闭件是一块用软质材料制成的隔膜，它将阀体内腔与阀盖内腔隔开。隔膜阀的特点如下：①用隔膜将下部阀体内腔与上部阀盖内腔隔开，使位于隔膜上放的阀杆、阀瓣等零件不受介质腐蚀，且不会产生介质外漏，省去了填料函密封结构。②采用橡胶或塑料等软质密封材料制作隔膜，密封性较好。由于隔膜为易损件，应视工况及介质特性而定期更换。③受隔膜材料限制，隔膜阀适用于低压及温度不高的场合。④衬里材料的多样性，可选用于各种介质，具有良好的防腐蚀特性。⑤隔膜可更换，维护费用低。4、偏心旋转阀普通的偏心旋转阀阀体是由长颈对夹式阀体、弓形截球体或半球冠球体式阀瓣、阀座、护圈、阀杆(主、副轴)、导向套和填料等组成。零件种类单一、不同规格之间没有做到标准化、系列化、模块化，只是简单的零件组合。根据“概念阀”提出的构思和想法，偏心旋转式概念阀可以针对密封性能的要求或工况对材料的影响等，在阀门设计中对主要零部件进行分组分类，建立产品模块化库再根据不同要求的产品各自特点建立零件模块库。由于偏心旋转阀是由偏心阀瓣旋转调节和切断介质，综合了球阀和蝶阀的优点。其泄漏量小，可兼作切断阀，可调比大，体积小，质量轻，流量系数大，动态稳定性高，阀效应(一般阀门在临界点流量特性曲线将发生畸变，这种现象称阀效应)不明显，阀瓣不平衡力较小(约为单座阀的1／2)适用温度广，通用性好。如需改变同一规格阀门的流通能力，只需更换阀座，不必换阀瓣。阀门内腔结构55简单容易涂覆衬里，以适应不同介质的需要。该阀综合性能优越，可以代替普通调节阀，特别适用于要求调节范围宽流通能力大，阻力小的工况。如火力发电厂中的除氧器加热蒸汽调节阀和主凝水调节阀及高粘度介质(如重油)等。偏心旋转概念阀需要进一步研究和解决的问题及有可能取得重要进步的几个方面。(1)偏心旋转阀密封结构中各密封要素的计算机辅助设计是进一步研究的内容。无摩擦接触密封偏心旋转阀、自力式偏心旋转阀、气密级偏心旋转阀的结构研究还需深入。(2)陶瓷、高硬度合金、高温喷涂和新型复合材料等的应用研究与开发还需深入。(3)偏心旋转阀及其他调节阀的动态过程数值计算还需进一步加强。高温烟尘介质、水蒸汽介质、纸浆、泥沙等介质的数值计算方法和技术在阀门的应用将极大的改善阀门的性能，降低研发成本。缩短研发周期。(4)动作频率高、寿命长、负载高的气动执行机构还有较多缺陷，待提高。智能式电动角行程执行机构是目前和今后研发的重点。新型总线定位器的研究与开发是提高气动执行机构精度的主要途径。(5)陶瓷、高硬度合金、高温喷涂和复合材料等的应用及后加工技术与能力还待提高。(6)防火型、低温型、超高温型、高压型和耐腐蚀耐磨蚀型的应用及潜在市场的开发与推广工作。5．多功能水泵控制阀多功能水泵控制阀兼具电动阀、逆止阀和水锤消除器三种功能，可有效地提高供水系统的安全可*性。并将缓开、速闭、缓闭消除水锤的技术原理一体化，防止开泵水锤和停泵水锤的产生。只需操作水泵电机启闻按扭，阀门66即可按照水泵操作规程自动实现启闭，流量大、压力损失小。隔膜式适用T600口径以下的阀门。多功能水泵控制阀产品特点：1、消除水锤效果好。将缓开、速闭、缓闭消除水锤的技术原理-体化．防止开泵水锤和停泵水锤的产生。2、操作方便。只需操作水泵电机启闭按扭，阀门即按照水泵操作规程实现自动开闭。3、节能效果好。阀体采用了全通道流线型直流式设计，压力损失小，流量大，且体积小，重量轻多功能水泵控制阀用途：安装在高层建筑给水系统以及其它给水系统的水泵出口管道上．防止介质倒流，防止水锤及水击现象的产生。-阀兼具电动阀，逆止阀和水锤消除器三种功能．可有效地提高供水系统的安全可靠性。五、结束语执行器处于控制环路的最终位置，因此也称为最终元件。执行器用于接受控制器的输出信号，并控制操纵变量变化。在大多数工业生产过程控制的应用中，执行器采用控制阀。在现代化工厂的自动控制中，调节阀起着越来越重要的作用。参考文献：【1】杨庆柏《热工控制仪表》中国电力出版社【2】吴国熙《调节阀使用与维修》