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调节阀的结构特点及阀体类型选择介绍

调节阀又称控制阀,是执行器的主要类型,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力,调节阀可以分为气动、电动、液动三种,即以压缩空气为动力源的气动调节阀,以电为动力源的电动调节阀,以液体介质(如油等)压力为动力的电液动调节阀,另外,按其功能和特性分,还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。
  调节阀的阀体类型选择
  调节阀的阀体种类很多,常用的有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等。在具体选择时,可做如下考虑:
  (1)阀芯形状结构
  主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。
  (2)耐磨损性
  当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时,阀的内部材料要坚硬。
  (3)耐腐蚀
  由于介质具有腐蚀性,尽量选择结构简单阀门。
  (4)介质的温度、压力
  当介质的温度、压力高且变化大时,应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门。
  (5)防止闪蒸和空化
  闪蒸和空化只产生在液体介质。在实际生产过程中,闪蒸和空化会形成振动和噪声,缩短阀门的使用寿命,因此在选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。
  调节阀执行机构的选择
  为了使调节阀正常工作,配用的执行机构要能产生足够的输出力来保证高度密封和阀门的开启。
  对于双作用的气动、液动、电动执行机构,一般都没有复位弹簧。作用力的大小与它的运行方向无关,因此,选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力和电机的转动力矩。对于单作用的气动执行机构,输出力与阀门的开度有关,调节阀上的出现的力也将影响运动特性,因此要求在整个调节阀的开度范围建立力平衡。
  执行机构类型的确定
  对执行机构输出力确定后,根据工艺使用环境要求,选择相应的执行机构。对于现场有防爆要求时,应选用气动执行机构。从节能方面考虑,应尽量选用电动执行机构。若调节精度高,可选择液动执行机构。如发电厂透明机的速度调节、炼油厂的催化装置反应器的温度调节控制等。
  调节阀的作用方式选择
  调节阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有,其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型),通过这四种组合形成的调节阀作用方式有气开和气关两种。对于调节阀作用方式的选择,主要从三方面考虑:a)工艺生产安全;b)介质的特性;c)保证产品质量,经济损失最小。

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电动执行器本机由电动机、减速机构、限位机构、过力矩保护机构及位置反馈装置等组成。
  电动执行器是以电动机为驱动源、以直流电流为控制及反馈信号。
  当上位仪表或计算机发出控制信号后,电动执行器按照信号大小比例地动作,通过输出轴使阀门或风门开到相对应的开度,并将系统开度信号反馈回控制室内,从而完成系统的调节功能。
  电动执行器还可配操作器、伺服放大器等仪表一起使用。
  操作器作用是:
  A.    传递信号,在控制室内为操作者提供可视的输入及反馈信号值,便于观察现场阀位。
  B.    在控制信号失灵或检修系统时,可用其直接操作电动执行器,完成事故检修情况下的人工手动操作。
  伺服放大器(即位置定位器)作用是:
  信号放大,它接受4-20mA的控制信号,将信号放大为可控制电机正反转的强电信号,控制执行机构实现正转或反转。
  伺服放大器有两种模式可供客户选择:
  A.    一种为执行机构本身的控制板上带有伺服放大器功能,结构紧凑,不需占有仪表盘后空间,安装及调试较为简单(即电子一体化)。
  B.    另一种为单独放置的位置定位器,安装于仪表盘后,输出力活力矩。
  预测性维护
  操作人员可以借助内置的数据存储器来记录阀门每次动作时力矩感应装置测得的数据,这些数据可以用来监测阀门运行的状态,可以提示阀门是否需要维修,也可以用这些数据来诊断阀门。
  针对阀门可以诊断如下数据:
  1.阀门密封或填料摩擦力
  2.阀杆、阀门轴承的摩擦力矩
  3.阀座摩擦力
  4.阀门运行中的摩擦力
  5.阀芯的所受的动态力
  6.阀杆螺纹摩擦力
  7.阀杆位置
  上述大部分数据存在于所有种类的阀门,但着重点不同,例如:对于蝶阀,阀门运行中的摩擦力是可以忽略的,但对于旋塞阀这个力数值却很大。
  不同的阀门具有不同的力矩运行曲线,例如:对于楔式闸饭,开启和关闭力矩都非常大,其它行程时只有填料摩擦力和螺纹摩擦力,关闭时,液体静压力作用在闸板上增加了阀座摩擦力,最终楔紧效应使力矩迅速增大直到关闭到位。所以根据力矩曲线的变化可以预测出将会发生的故障,可以对预测性维护提供有价值的信息。 智能变频控制 执行机构在工作过程中,由于电机的频繁启动,导致工作时额定频率的变化,通过智能变频控制可使频率达到额定值
  例如:由于电阻或外力原因,电机启动速度变慢,导致执行机构行程控制的误差,运用智能变频控制,可以改变输入转速,从而使执行机构的工作更可靠和稳定。

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