调节阀选型与应用

TECHNOLOGY AND MARKET

Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．５，２０１２

在炼化企业中，调节阀的应用相当广泛、普遍。调节阀主要是和其他测量元件一起构成控制回路，满足各种工艺流程的需要。调节阀由执行机构、阀体及配套安装附件等组成。调节阀种类繁多，按执行机构的动力源分类有气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀和混合动力型调节阀，其中以气动调节阀的应用最为广泛，本文主要讲述气动调节阀的选型以及应用。

1调节阀介绍

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。

对于一般的控制回路来说，主要包括三个主要部分，第一部分是测量元件，通常所指的变送器，它主要用来测量被调的工艺介质参数，这类参数如压力、流量、液位或温度；第二部分变送器的输出送至调节仪表——

—调节器，它确定并测量给定值或期望值与工艺参数的实际值之间的偏差；第三部分将校正信号送出给调节阀的定位器上，通过改变阀门的开度，进而改变了流体的流量，以此满足工艺生产的需要。

1.1工作原理

调节阀工作原理就是以压缩空气为动力源，以薄膜式气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。

1.2流量系数

流通能力Ｃｖ值是调节阀选型的主要参数之一，调节阀的流通能力的定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为０．１ＭＰａ，流体密度为１ｇ／ｃｍ３时，每小时流经调节阀的流量数，称为流通能力，也称流量系数，以Ｃｖ表示，单位为ｔ／ｈ，调节阀Ｃｖ值的计算与介质的种类、比重、流量以及阀前阀后的压力有关，一般来说对于液体类的介质，主要按照以下公式进行计算：

Cv＝１．１７Q（１）其中Ｑ为流量（ｍ３／ｈ），Ｇ为比重，Ｐ１为调节阀阀前压力（ｋｇｆ／ｃｍ２），Ｐ２为阀后压力（ｋｇｆ／ｃｍ２）。热力学认为，当饱和温度的热水或者接近饱和温度的热水，流经调节阀缩流断面时压力会降低，调节阀流出的水中可能会含有水蒸气，在流动条件下，液体流动计算的基本定律就不再适合上面的公式，因此Ｃｖ值的计算需要按下列公式考虑：

当△T＜２．８℃时，△Pc＝０．０６×P１（２）当△T＞２．８℃时，△Pc＝０．９（P１－Ps）（３）上述公式中，△Ｔ为调节阀阀前液体的饱和温度与进口温度

之差；△Ｐｃ为计算流量用的允许压差；Ｐ１绝对进口压力；Ｐｓ为进口温度下液体的绝对饱和，只有当公式（２）或（３）计算出的△Ｐｃ小于调节阀上的实际压差△Ｐ时，需要用△Ｐｃ代替公式（１）中的△Ｐ。

对于气体类介质，根据阀前后的压差值与阀前的压力关系，计算的公式也有所不同

当△P＜P１／２时Cv＝

Q

２８７

G（２７３＋τ）

姨（４）当△P＞P１／２时Cv＝

Q G（２７３＋T）

姨

２４９P１（５）公式（４）和（５）中的Ｑ为标准状态下的流量（ｍ３／ｈ），Ｇ为介质相对于空气的比重，Ｔ为介质的温度（℃），Ｐ１为调节阀阀前压力（ｋｇｆ／ｃｍ２），Ｐ２为阀后压力（ｋｇｆ／ｃｍ２），△P＝P１－P２（ｋｇｆ／ｃｍ２）。

根据以上５个公式，计算出流通能力Ｃｖ值大小，选择合适的流量系数计算开度，依据调节阀最大、正常和最小的开度值，就可以确定调节阀的公称通径DN和阀座直径dN。

调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。主要区别如下：１．２．１等百分比特性

等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。

１．２．２线性特性

线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。

１．２．３抛物线特性

流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。

流量特性的选择要与调节对象的特性和调节器的特性相反。一般情况下，压差变化小的工况，整个系统的压力损失大部分分配在阀上，而且工艺流程主要参数呈线性变化，在这种情况下选择线性流量特性；而要求大的可调范围、管道系统压力损失大的情况下选择等百分比流量特性。

1.3执行机构

气动调节阀动作分气开型和气关型２种。气开型是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作；当达到输入气压上限时，阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作；在没有输入空气时，阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型。气关型动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小或没有时，阀门

调节阀选型与应用

秦凯戈

（河南省洛阳市吉利区洛阳石化工程设计有限公司电仪室，河南洛阳471000）

摘要：在石油化工生产过程中，调节阀得到广泛应用，文章就最常用的各种调节阀的应用及选型做一阐述，供仪表维护及设计人员参考。

关键词：调节阀；执行机构；流量系数；定位器

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１２．０５．０９１

技术研发

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技术与市场第１９卷第５期２０１２年

(上接第159页)

以后，即可求得单位体积水泥用量Ｃ０＝Ｗ０×Ｃ／Ｗ；钢纤维混凝土水泥用量比普通混凝土要大，但一般不应＞５００ｋｇ。

4.4钢纤维混凝土砂率的确定

钢纤维混凝土砂率选用表（％）ιｆ／ｄｆ＝５０，ρｆ＝１．０％，Ｗ／Ｃ＝０．５，砂细度模数３．０时，５０（最大粒径２０ｍｍ的碎石），４５（最大粒径２０ｍｍ的卵石）。确定砂率后既可用体积法或假定密度法确定砂石用量。用假定密度法钢纤维假定密度可定为２４５０ｋｇ／ｍ３。5配合比确定

配合比除应达到设计要求的抗压强度外，还应达到施工构件要求的抗拉（抗弯）强度、施工要求拌和物的和易性。

根据试配抗压强度计算水灰比，根据试配抗拉强度，确定钢纤维体积率，一般浇筑成型的结构范围在０．５％～２．０％之间；计算材料用量，确定试配配合比；按照试配配合比进行拌合物性能试验，调整单位体积用水量和砂率，确定强度试验用基准配合比；根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率，确定施工配合比。分别增减０．０５水灰比，钢纤维体积率增减０．２％进行试配调整，确定基准配合比。

6拌合

钢纤维混凝土用机械搅拌，配制时有２种投料方法。

１）钢纤维通过分布机或通过孔径为１０ｍｍ筛子散开，先加入碎石中干拌，使钢纤维均匀分布和避免成团，然后将钢纤维的混合料，加水泥和砂一起倒入搅拌机筒内，加水（或加外加剂水溶液）搅拌均匀。

２）先投入砂、碎石、水泥干拌，再加水（或加外加剂水溶液）湿拌，同时将钢纤维均匀地分散到拌和料中搅拌直至均匀为止。

7钢纤维混凝土质量控制

１）钢纤维混凝土需机械拌和，投料均匀不能使钢纤维结团不弯曲，使混合料拌和均匀。

２）混凝土的运输应缩短运输时间，运输过程中避免拌和物离析。

３）钢纤维混凝土的浇筑方法应保证钢纤维分布均匀性和结构的连续性，在一个规定连续浇筑区域内，浇筑施工过程不得中断拌和料从搅拌机卸出到浇筑完毕时间不宜超过３０ｍｉｎ。在浇筑过程中严禁因拌和物干涩而加水。

４）钢纤维混凝土应采用机械振捣，不得采用人工振捣，所采用的振捣机械和振捣方法除应保证混凝土密实度外，并且应保证钢纤维分布均匀。

8结语

钢纤维混凝土虽然有很多优点，但钢纤维的价格限制了它的使用空间，但是我们有理由相信在不久的将来随着生产工艺、生产设备的不断更新，钢纤维生产成本的降低，钢纤维混凝土会在更广阔的领域发挥它的巨大作用。

参考文献：

[1]樊承谋，赵景海，程龙保．钢纤维混凝土应用技术[M]．黑龙江

科技出版社，1986．

[2]赵国藩，黄承逵．纤维混凝土的研究与应用[M]．大连理工大

学出版社，1992．

向开启方向或全开为止。故有时又称为故障开启型。气动调节阀的气开或气关，通常是通过执行机构的正反作用和阀门结构的不同组装方式实现。

1.4定位器

阀门定位器是调节阀的主要附件，与调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。阀门定位器能够增大调节阀的输出功率，减少调节信号的传递滞后，加快阀杆的移动速度，能够提高阀门的线性度，克服阀杆的磨擦力并消除不平衡力的影响，从而保证调节阀的正确定位。

1.5选型原则

调节阀的选用上主要依据：根据工艺状况、介质特性选择阀体的结构形式和材质，再依据工艺所提的流量、压力、密度等参数，计算出流量系数Ｃｖ的最大值、正常值和最小值，然后选择合适的Ｃｖ值，计算调节阀在最大、正常和最小状态下的开度，确定调节阀的口径。之后由介质的温度确定是选用普通型或者高温型的阀上盖形式以及执行机构的作用形式等，最后再确定定位器的防爆型式和等级，以及是否需要手轮。

在选型时要考虑设备的工作压力等级，调节阀的压力等级必须与应用场合相符合。

2调节阀常见故障及维修方法

2.1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。遇此情况，必须卸开进行清洗，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。

2.2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。

2.3安装管道过滤器法

对小口径的调节阀，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，最好在阀前管道上安装一个过滤器，以保证介质顺利通过，同时在定位器前气源管线上安装空气过滤减压阀。

2.4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。

2.5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。

2.6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，易设计成流线形。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。

2.7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，以防止类似情况的发生。

参考文献：

[1]陆德民.石油化工自动控制设计手册[M].北京:化学工业出版

社,2000.

[2]吴国熙.调节阀的使用与维修[M].北京：化学工业出版社，

2001.

[3]明赐东.调节阀计算选型使用[M].成都：成都科技大学出版

社，1999.

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