氣動薄膜調節閥

概述

調節閥是最終控制元件的最廣泛使用的型式。其他的最終控制元件包括計量泵、調節擋板和百葉窗式擋板(一種蝶閥的變型)、可變斜度的風扇葉片、電流調節裝置以及不同於閥門的電動機定位裝置。儘管調節閥得到廣泛的使用，調節系統中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統中，調節閥經受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及最少的維修量。

調節閥由電動執行機構或氣動執行機構和調節閥兩部分組成。調節閥通常分為直通單座式調節閥和直通雙座式調節閥兩種，後者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點，所以通常特別適用於大流量、高壓降和泄漏少的場合。

發展歷程

氣動薄膜調節閥簡稱為調節閥，由執行機構和調節機構構成。氣動薄膜調節閥的發展自20世紀初始至今已有八十年的歷史，先後產生了十個大類的調節閥產品,自力式閥和定位器等，調節閥和控制閥的發展歷程如下：

20年代：原始的穩定壓力用的調節閥問世。

30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產品V型調節球閥問世。

40年代：出現定位器，調節閥新品種進一步產生，出現隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。

50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩台單座閥投入系統。

氣動薄膜套筒調節閥

60年代：在國內對上述產品進行了系列化的改進設計和標準化、規範化後，國內才才有了完整系列產品。現在我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產品仍然是六十年代水平的產品。這時，國外開始推出了第八種結構調節閥——套筒閥。

70年代：又一種新結構的產品——偏心旋轉閥問世（第九大類結構的調節閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛套用。70年代末，國內聯合設計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產品系列。

80年代：改革開放期間，中國成功引進了石化裝置和調節閥技術，使套筒閥、偏心旋轉閥得到了推廣使用,尤其是套筒閥,大有取代單、雙座閥之勢,其使用越來越廣。80年代末,調節閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調節閥，它們在結構方面，將單彈簧的氣動薄膜執行機構改為多彈簧式薄膜執行機構，閥的結構只是改進，不是改變。它的突出特點是使調節閥的重量和高度下降30%，流量係數提高30%。

90年代：90年代的調節閥重點是在可靠性、特殊疑難產品的攻關、改進、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結構的產品——全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——具備全功能的產品，故此，可由一種產品代替眾多功能上不齊全的產品，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破——比主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70～80%，比精小型閥還輕40～50%；可靠性的突破——解決了傳統調節閥等各種不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產品的問世，使中國的調節閥技術和套用水平達到了九十年代末先進水平；它是對調節閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀調節閥的主流。

調節閥結構組成　調節閥通常由電動執行機構或氣動執行機構與閥體兩部分共同組成。直行程主要有直通單座式和直通雙座式兩種，後者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩定的特點，所以通常特別適用於大流量、高壓降和泄漏少的場合。角行程主要有：V型電動調節球閥、氣動薄膜切斷閥,偏心蝶閥等。

調節閥種類　按用途和作用、主要參數、壓力、介質工作溫度、特殊用途（即特殊、專用閥）、驅動能源、結構等方式進行了分類，其中最常用的分類法是按結構將調節閥分為九個大類，6種為直行程，3種為角行程。

類別

按用途和作用

a.兩位閥：主要用於關閉或接通介質；

b.調節閥：主要用於調節系統。選閥時，需要確定調節閥的流量特性；

c.分流閥：用於分配或混合介質；

d.切斷閥：通常指泄漏率小於十萬分之一的閥。本類閥門在管道中一般應當水平安裝。

按主要參數

1 按壓力分類

(1)真空閥：工作壓力低於標準大氣壓；

(2)低壓閥：公稱壓力PN≤1.6MPa；

(3)中壓閥：PN2.5～6.4MPa；

(4)高壓閥：PNl0.0～80.OMPa，通常為PN22、PN32；

(5)超高壓閥：PN≥IOOMPa。

2 按介質工作溫度分類

(1)高溫閥：t>450℃；

(2)中溫閥：220℃≤t≤450℃；

(3)常溫閥：－40℃≤t≤220℃；④低溫閥：－200℃≤t≤－40℃。

常用分類法

這種分類方法既按原理、作用又按結構劃分，是目前國內、國際最常用的分類方法。一般分為九個大類：

(1)單座調節閥；

(2)雙座調節閥；

(3)套筒調節閥；

(4)角形調節閥；

(5)三通調節閥；

(6)隔膜閥；

(7)蝶閥；

(8)球閥；

(9)偏心旋轉閥。前6種為直行程，後三種為角行程。

這九種產品亦是最基本的產品，也稱為普通產品、基型產品或標準產品。各種各樣的特殊產品、專用產品都是在這九類產品的基礎上改進變型出來的。

特殊用途

(1)軟密封切斷閥；

(2)硬密封切斷閥；

(3)耐磨調節閥；

(4)耐腐蝕調節閥；

(5)全四氟耐蝕調節閥

(6)全耐蝕合金調節閥；

(7)緊急動作切斷或放空閥；

(8)防堵調節閥；

(9)耐蝕防堵切斷閥；

(10)保溫夾套閥；

(11)大壓降切斷閥；

(12)小流量調節閥；

(13)大口徑調節閥；

(14)大可調比調節閥；

(15)低S節能調節閥；

(16)低噪音閥；

(17)精小型調節閥；

(18)襯裡（橡膠、四氟、陶瓷）調節閥；

(19)水處理專用球閥；

(20)燒鹼專用閥；

(21)磷銨專用閥；

(22)氯氣調節閥；

(23)波紋管密封閥……

驅動能源

流通能力Cv值（流量係數）是調節閥選型的主要參數之一，調節閥的流通能力的定義為：當調節閥全開時，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3時，每小時流徑調節閥的流量數，稱為流通能力，也稱流量係數，以Cv表示，單位為t/h，液體的Cv值按下式計算。

根據流通能力Cv值大小查表，就可以確定調節閥的公稱通徑DN。

調節閥流量特性　調節閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恆定的條件下，介質流經調節閥的相對流量與它的開度之間關係。調節閥的流量特性有線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。三種注量特性的意義如下：

特性

等百分比特性

等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關係，在行程的每一點上單位行程變化所引起的流量的變化與此點的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優點是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調節精度。

線性特性

線性特性的相對行程和相對流量成直線關係。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。

拋物線特性

流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。

從上述三種特性的分析可以看出，就其調節性能上講，以等百分比特性為最優，其調節穩定，調節性能好。而拋物線特性又比線性特性的調節性能好，可根據使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。

部件材料

PN	閥體、上閥蓋、下閥蓋	閥芯、閥桿、閥座	墊片	填料
16	HT200	1Cr18Ni9	石棉橡膠板	聚四氟乙烯
40	ZG25	1Cr18Ni9	石棉橡膠板	聚四氟乙烯
64	1Cr18Ni9	1Cr18Ni9	石棉橡膠板	聚四氟乙烯

性能參數

DN/㎜	PN	環境溫度/℃	固有流量特性	氣源最大壓力/MPa
25～300	16，40，64	-30～60	直線、等百分比	0.25
DN /㎜	流通能力	行程/㎜	配用執行器型號	灰鑄鐵閥
單座	雙座	PN	工作壓力/MPa	介質溫度/℃
25	8	10	16	ZMA-2	16	1.6	≤200
32	12	16
40	20	25	25	ZMA-3
50	32	40
65	50	63	40	ZMA-4
80	80	100
100	120	160
125	200	250	60	ZMA-5
150	280	400
200	450	630
250		1000	100	ZMA-6
300		1600

檢查校驗

氣動薄膜調節閥是工藝生產過程自動調節系統中極為重要的環節。為了確保其安全正常運行，在安裝使用前或檢修後應根據實際需要進行必要的檢查和校驗。

執行機構檢查

1 薄膜氣室密封性檢查

當調節閥銘牌信號壓力範圍為0.2～1kg/cm2 時（本文下同），將0.8kg/cm2壓力的壓縮空氣通 入薄膜氣室，切斷氣源，持續5分鐘，薄膜氣室內壓力下降不應超過0.007kg/cm2（5mmHg）。

2 推桿動作與行程檢查

① 用0～1kg/cm2範圍的信號壓力輸入薄膜氣室，往復增加和降低信號壓力，推 桿移動應均勻靈活無卡滯跳動現象。

② 調整壓縮彈簧預壓力，使信號壓力為0.15kg/cm2時推桿開始 起動（與單元組合儀表配用時起動信號壓力為0.2kg/cm2）。

③ 以0.2～1.0kg/cm2壓 力範圍增加和降低信號壓力，推桿行程應滿足調節閥最大行程要求。

組裝時的檢查

1 調節閥組裝前應檢查閥芯、閥座、閥桿有無缺陷。研磨後的閥芯與閥座接觸應嚴密，閥桿應直正光滑。

2 調節閥與執行機構組裝後，向薄膜氣室輸入使調節閥關閉的信號壓力，調整閥桿長度使閥芯與閥座接觸緊密。對於氣關閥輸入信號壓力為0.95kg/cm2， 與單元組合儀表配用時為1.0 kg/cm2 ；對於氣開閥輸入信號壓力為零。

調節閥的檢查

1 密封填料函及其他連線處的滲漏檢查

將溫度為室溫的水， 以調節閥公稱壓力的1.1倍或最大操作壓力的1.5倍的壓力，按打開閥芯的方向通入調節閥的一端，另一端封閉。保持壓力10分鐘，同時閥桿每分鐘作1～3 次往返移動。密封填料函及其他部件連線處不應有滲漏現象。

2 關閉時的泄漏檢查

① 注水法泄漏檢查

對於雙座調節閥一般可用簡易的注水法檢查泄漏情況。向薄膜氣室輸入信號壓力使調節閥關閉（氣關閥輸入1.2kg/cm2信號壓力，氣 開閥信號壓力為零）。向調節閥進口處注入溫度為室溫的水，在不加壓的情況下另一端應無顯著滴漏現象。

② 水壓法泄漏量檢查

對於事故切斷用的或要求關閉嚴密的單座調節閥、角型調節閥、隔膜閥可用此法。

向薄膜氣室輸入信號壓力使調節閥關閉。將溫度為室溫的水，以10kg/cm2恆定壓力按打開閥芯的方向通入調節閥的一端，用秒表 和量杯在另一端測量其泄漏量不應超過允許值。

泄漏量計算

Q一允許泄漏量（l/min）

C一被測調節閥的流通 能力

P——試驗時的水壓（kg/cm2），通常為10kg/cm2

A—允 許泄漏率（%）

③ 氣壓法泄漏檢查

對於Dg≤3/4"的單座調節閥、角型調節閥，向薄膜氣室輸入信號壓 力使調節閥關閉，將壓力為4kg/cm2的壓縮空氣，按打開閥芯的方法通入調節閥的一端，切斷氣源，持續3分鐘，壓力下降應小於 0.15kg/cm2。

校驗

1 始終點偏差校驗

將0.2kg/cm2的信號壓力輸入薄膜氣室，然後增加信號壓力至1.0kg/cm2， 閥桿應走完全行程，再降低信號壓力至0.2 kg/cm2。在1.0kg/cm2和0.2kg/cm2處 測量閥桿行程，其始點偏差和終點偏差不應超過允許值。

2 全行程偏差校驗

將0.2 kg/cm2的 信號壓力輸入薄膜氣室，然後增加信號壓力至1.0 kg/cm2，閥桿應走完全行程。測量全行程偏差不超過允許值。

3 非線性偏差校驗

將0.2 kg/cm2的信號壓力輸入薄膜氣室，然後以同一方向增加信號壓力至1.0 kg/cm2，使閥桿作全行程移動，再以同一方向降低信號壓力至0.2 kg/cm2，使閥桿反向做全行程 移動。在信號壓力升降過程中逐點記錄每隔0.08 kg/cm2的信號壓力時相對應的閥桿行程值（平時校驗時可取5點）。輸入信號 壓力——閥桿行程的實際關係曲線與理論直線之間的最大非線性偏差不應超過允許值。

4 正反行程變差校驗

校驗方法與非線性偏差校驗方法相同，按照正反信號壓力——閥桿行程實際關係曲線，在同一信號壓力值時閥桿正反行程值的最大偏差不應超過允許值。

5 靈敏限校驗

輸入薄膜氣室信號壓力，在0.3、0.6、0.9 kg/cm2的行程處，增加和降低信號壓 力，測量當閥桿移動0/01mm時信號壓力變化值，其最大變化值不應超過允許值。