調節閥的類型及應用

調節閥可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調節閥，以電為動力源的電動調節閥，以液體介質(如油等)壓力為動力的電液動調節閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現場總線型調節閥等。調節閥的產品類型很多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。
調節閥閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質、工藝條件和參數進行細心的分析，收集足夠的數據，了解系統對調節閥的要求，根據所收集的數據來確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時，可從以下幾方面考慮：
(1)閥芯形狀結構主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
(2)耐磨損性當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥芯、閥座接合面每一次關閉都會受到嚴重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內部材料要堅硬。
(3)耐腐蝕由于介質具有腐蝕性，在能滿足調節功能的情況下，盡量選擇結構簡單閥門。
(4)介質的溫度、壓力當介質的溫度、壓力高且變化大時，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。
(5) 防止閃蒸和空化閃蒸和空化只產生在液體介質。在實際生產過程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數的計算，還會形成振動和噪聲，使閥門的使用壽命變短，因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。
對執行機構輸出力確定后，根據工藝使用環境要求，選擇相應的執行機構。對于現場有防爆要求時，應選用氣動執行機構，且接線盒為防爆型，不能選擇電動執行機構。如果沒有防爆要求，則氣動、電動執行機構都可選用，但從節能方面考慮，應盡量選用電動執行機構。對于液動執行機構，其使用不如氣動、電動執行機構廣泛，但具有調節精度高、動作速度快和平穩的特點，因此，在某些情況下，為了達到較好調節效果，必須選用液動執行機構，如發電廠透明機的速度調節、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節控制等。
執行機構不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有關力的作用)。因此，為了使調節閥正常工作，配用的執行機構要能產生足夠的輸出力來克服各種阻力，保證高度密封和閥門的開啟。
對于雙作用的氣動、液動、電動執行機構，一般都沒有復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關，因此，選擇執行機構的關鍵在于弄清大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執行機構，輸出力與閥門的開度有關，調節閥上的出現的力也將影響運動特性，因此要求在整個調節閥的開度范圍建立力平衡。
調節閥的流量特性是指介質流過閥門的相對流量與位移(閥門的相對開度)間的關系，理想流量特性主要有直線、等百分比(對數)、拋物線和快開等4種，特性曲線和閥芯形狀如圖1和圖2所示。常用的理想流量特性只有直線、等百分比(對數)、快開三種。拋物線流量特性介于直線和等百分比之間，一般可用等百分比特性來代替，而快開特性主要用于二位調節及程序控制中，因此調節閥特性的選擇實際上是直線和等百分比流量特性的選擇。
調節閥流量特性的選擇可以通過理論計算，但所用的方法和方程都很復雜。目前多采用經驗準則，具體從下幾方面考慮：①從調節系統的調節質量分析并選擇；②從工藝配管情況考慮；③從負荷變化情況分析。
調節閥口徑的選擇和確定主要依據閥的流通能力即Cv。在各種工程的儀表設計和選型時，都要對調節閥進行Cv計算，并提供調節閥設計說明書。從調節閥的Cv計算到閥的口徑確定，一般需經以下步驟：
(1)計算流量的確定。現有的生產能力、設備負荷及介質的狀況，決定計算流量的Qmax和Qmin。
(2)閥前后壓差的確定。根據已選擇的閥流量特性及系統特點選定S(阻力系數)，再確定計算壓差。
(3)計算Cv。根據所調節的介質選擇合適的計算公式和圖表，求得Cmax和Cmin。
(4)選用Cv。根據Cmax，在所選擇的產品標準系列中選取>Cmax且與其接近的一級C。
(5)調節閥開度驗算。一般要求大計算流量時的開度≯90%，小計算流量時的開度≮10%。
(6)調節閥實際可調比的驗算。一般要求實際可調比≮10。
(7)閥座直徑和公稱直徑的確定。驗證合適后，根據C確定。