控制阀细节分析之2_阀门导向

控制阀细节分析之二－阀门导向

李宝华

摘要：控制阀的阀门导向对于流体控制和阀门关闭非常重要，从控制阀导向的设计细节分析入手，看不同厂家对控制阀导向的设计及区别。

关键词：控制阀；阀芯导向；细节分析；区别

1 引言

控制阀（Control valve，国标GB/T 17213.1-1998定义为控制阀，国内旧称调节阀）是终端控制元件，决定着过程控制是否及时有效，在整个控制回路中较为重要但又是长期以来技术比较薄弱的环节。控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐。不同厂家的同类型控制阀的设计差异、技术特点和应用情况如何？是笔者近期关注的问题。

现以SAMSON及部分控制阀厂家产品，着重对目前在用量最大、多数厂家都在生产的直通单座球形阀做一些细节分析。本文针对控制阀导向的技术细节进行分析探讨。供参考。

2 阀门导向的技术细节

作为终端控制元件的控制阀，主要由阀、执行器及附件组成。阀起流体控制作用，执行器起推动作用。阀是由阀体、阀盖、阀内件组成。其中阀内件是指与流体直接接触，有改变流通截面积和截流件导向等作用的零部件的总称。阀芯(Plug)、阀座(Seat)、减噪器(Flow divider)、抗空化气蚀部件(AC-trim)等都可以叫阀内件，还包括套筒(Cage)、导向(Guide)等。其中阀门导向用于阀芯和阀座的对中配合。

控制阀的生产厂家很多，产品类型和结构多种多样，随着科技发展和工业过程需求而不断更新换代和变化。仅阀门导向这个细节而言，不同厂家的产品就有不同的设计和考虑。

直通单座球形控制阀的导向可分为：

• 顶部导向

• 顶部底部导向

• 阀杆导向

• 阀芯导向

• 阀座导向

顶部导向采用阀盖上导向套或阀内件导向部件（带导向套的导向架或支撑架/套筒）实现导向；顶部底部上下导向增加了下阀盖导向套（架）实现导向，对大口径或特殊工况用途常采用顶部底部导向；阀杆导向采用上阀盖上的导向套与阀座环对中，用轴套与阀杆实现导向；阀芯导向是在阀芯上部设导向段，再与导向套/导向架配合，也常被厂家称为顶部导向；阀座导向在小流量控制阀中被采用，它用阀座直接进行对中。此外，V形开口阀芯在其下部与阀座配合也具有导向作用。另外，直通型套筒控制阀是采用阀芯的外表面与套筒的内表面进行导向方式，具有自对中性能。

多数厂家的直通单座球形控制阀导向采用顶部导向设计，对于较大口径和高压等工况的阀增加有底部导向或导向套，此外，V形开口阀芯与阀座配合也具有导向作用。

2.1 萨姆森（SAMSON）公司240/250系列控制阀的阀门导向（图1）

一体化阀盖＋支架

嵌入式导向套

240系列控制阀250系列控制阀带有底部导向的3254型240系列控制阀导向细部图

图1 SAMSON公司的控制阀导向

德国萨姆森（SAMSON）公司240 /250系列控制阀主要为顶部阀杆导向，其240系列中3241型直通单座球形控制阀（DN15…300/PN10…40），模块化设计，阀部件数量少。阀盖与支架一体化和阀

芯阀杆一体化结构，阀杆导向套嵌入在阀盖下部，导向位置较低，抗抖动震动性能好。导向套材料为经热处理的X12CrMoS17(1.4104)和X10CrNiMoTi18 10(1.4571)不锈钢。导向套与阀盖紧配合设计，必须考虑好尺寸、公差、材料处理，要求部件加工精度高，嵌入装配要到位又不能产生应力和形变。阀盖决定垂直对中，整体配合难度加大。阀杆导向直接接触流体介质，必须考虑和防止在流体压力下由阀杆动作带入介质引起导向处锈蚀结垢卡堵现象，稍有设计、加工、装配、选用不慎，就会出现问题。这是此种结构的薄弱点。但从工业过程现场实际使用情况看，SAMSON公司的240/250系列控制阀在这个部位很少出现上述问题。

2.2 费希尔（FISHER）公司控制阀的阀门导向（图2）

阀芯导向套导向套

（a）EZ系列控制阀（b）GX型控制阀

美国艾默生（EMERSON）集团费希尔（FISHER）公司EZ系列控制阀（½″…4″/ANSI Class300…600）是顶部阀芯/杆导向，其导向套设计在阀座压紧套筒上（见图1a），标准型的导向套材料为17-4-PH不锈钢。直行程导向段设计在阀芯上，导向套直径较大，位置较低，导向作用比较好，阀芯不易抖动。EZ控制阀是快换式阀内件，结构较复杂。压紧套筒夹紧固定方式，导向套自适应对中，阀体装配要求高一些。导向套与阀芯导向段的间隙略大，易出现卡堵加大摩擦力现象。快换式结构的密封件较螺纹旋入式阀座类型要多一点，相对来说检修周期短和维护成本高。

近年推出的GX控制阀（DN25…150/PN10…40）为顶部阀杆导向，其导向套设计在填料上部（见图1b），其上加一组弹簧片后，再用带螺纹的填料压盖旋紧，标准型的导向套材料为304L不锈钢。特点是：导向套非固定式、自适应对中、在填料之上，不与流体介质直接接触，由填料先阻断和减小流体对导向的压力并尽量避免阀杆带入介质使导向套处锈蚀结垢卡堵等情况发生。但导向位置较高，阀芯/阀杆抖动震动倾向则加大；由于弹簧片组并没有多大的力和调整余量，若填料压盖旋紧不到位或弹簧片失效或填料磨损老化而出现松动，也会导致导向套松动。再者，每次更换填料时都要先取出弹簧片组和导向套才能进行，略感不便，回装步骤必须按厂家要求及认真小心。

2.3 工装（KOSO）公司501T控制阀的阀门导向（图3）

DN100以下DN125及以上

图3 KOSO公司的控制阀导向

日本工装（KOSO）公司501T型控制阀（DN15…200/PN16…100）为顶部阀芯/杆导向。其DN100以下阀型设计将导向套嵌入上阀盖，DN125及以上阀型采用导向套在夹紧式导向架上，导向套材料为经热处理的SUS440B。由于是阀芯/杆导向，设计的导向套直径较大，导向面积大，具有抗震性强的特点。同时考虑到导向套受压及流体杂质带入，该阀在这里作了压力平衡处理，由此也引发平衡孔阻塞影响压力平衡效果甚至压力平衡失效的讨论。还有导向架这种结构现已被很多厂家改掉，进而采用新