控制閥的基本構(gòu)成：

執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生推力力矩→調(diào)節(jié)閥芯位移→改變流通面積→流量改變→又稱調(diào)節(jié)閥。

控制閥在系統(tǒng)中的作用：

控制閥基本分類：

閥體類型：

執(zhí)行機構(gòu)：

控制閥的驅(qū)動裝置：

按能源供應分為：氣動,，電動,，電液。

氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)：

氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)：

電動執(zhí)行機構(gòu)：

電動執(zhí)行機構(gòu)：以電為能源的執(zhí)行器,，有電動控制,，電磁式。（見南社百科發(fā)布的電子調(diào)節(jié)閥相關(guān)課件）,。

按位移分為：直行程,、角行程、多轉(zhuǎn)式,。

具有動作迅速,、響應快、電源取用方便,、傳輸距離遠等特點,。

液動（電液）執(zhí)行機構(gòu)：

液動、電液或氣液執(zhí)行機構(gòu)：主要用于需要大推力,、大力矩,、快速響應、安全可靠裝置和閥門的配套上,。

由于控制上的需要,，電液執(zhí)行機構(gòu)使用更為廣泛。

附件：

控制閥還可配用各種附件來實現(xiàn)產(chǎn)品本身多種控制功能,；

附件能滿足控制系統(tǒng)對閥門提出的各種特殊要求,；

附件的作用就在于使控制閥的功能更完善更合理,更齊全。

定位器：

閥門定位器：用于改善控制閥調(diào)節(jié)性能，實現(xiàn)正確定位,。氣氣閥門定位器,；電氣閥門定位器；智能閥門定位器,。

定位器工作原理：

空氣過濾減壓器：凈化氣源,，具有自動穩(wěn)壓功能。

手輪機構(gòu)：當氣源或電源信號故障時或執(zhí)行機構(gòu)零件損壞時可用手輪繼續(xù)人工操作控制閥的功能,。

還有閥位變送器,、電磁閥、限位開關(guān),、保位閥,、氣動放大器，儲氣罐等,。

調(diào)節(jié)閥特性：

1,、流量系數(shù)　

流量系數(shù)Cv：溫度為60°F的水，在1PSI壓降下每分鐘流過調(diào)節(jié)閥的美國加侖數(shù),。

流量系數(shù)Kv：溫度為5℃－40℃的水,，在１00ＫPa壓降下，一小時內(nèi)流過調(diào)節(jié)閥的立平方米數(shù),。

Cv為英制單位的流量系數(shù)(美加侖/min),。(美加侖=3.785升)

Kv為國際單位的流量系數(shù)(m3/h)。

數(shù)值關(guān)系為Kv＝0.8569Cv,，Cv=1.167Kv,。

Kv或Cv代表閥門的流通能力，他和閥門形式,，閥門尺寸,，閥座尺寸，閥門行程有關(guān),。

KV值的計算：

注：調(diào)節(jié)閥都會在銘牌上標KV值(閥全開時的額定流量系數(shù)),。

2、可調(diào)比

控制閥所能控制的最大流量與最小流量之比：

Ｒ＝Ｑmax／Ｑmin

它反映控制閥的調(diào)節(jié)流量的能力,。

一般直通閥R在30-50,。旋轉(zhuǎn)閥能達到300。

3,、調(diào)節(jié)閥的流量特性-調(diào)節(jié)品質(zhì)

定義：流體通過控制閥的相對流量和相對行程的函數(shù)關(guān)系：Q/Qmax=f(L/Lmax)

線性流量特性和等百分比流量特性對比：

舉例：某一調(diào)節(jié)閥開度變化量10%的流量變化

線性：22.67-13/13=74.4% 90.33-80.67/80.67=12%

等百分比：6.58-4.68/4.68=40.6% 71.17-50.65/50.65=40.6%

線性流量特性在開度小時，流量變化大,，靈敏度高,，閥來回工作，會造成閥芯受到?jīng)_刷嚴重，同時產(chǎn)生閥門振蕩,。

當開度大時閥,，流量發(fā)生較小的變化，靈敏度低,，失去調(diào)節(jié)作用,。

等百分比調(diào)節(jié)特性就改善了這些方面。

閥芯和流量特性：

不同的閥芯形狀決定不同的流量特性,。

套筒閥,、柱塞閥、v形開口閥,，可修改閥芯形狀改變流量特性,。

4.泄漏量：

當閥門在規(guī)定的關(guān)閉推力下處于全關(guān)的位置，在規(guī)定的壓差和溫度下流體流過閥門的數(shù)量測得,。

泄漏量通?？梢杂迷陬~定行程下的流通能力的百分數(shù)來表示，或者用在規(guī)定時間內(nèi)流過的累積量表示,。

一般用泄露等級表示：

Ⅰ：用戶與廠商協(xié)議

Ⅱ：0.5%*Kv

Ⅲ：0.1%*Kv

Ⅳ：0.01%*Kv

Ⅴ：3*10-4ml/min

Ⅵ：氣泡級,，軟密封

注意：泄漏量和最小流量的區(qū)別。

5.正作用,，反作用

整個控制閥,，氣開，氣關(guān)（故障開,、故障關(guān)）,。

選閥需要知道的參數(shù)：

調(diào)節(jié)閥的選型需要包括機械，電氣,，工藝等多方面的知識,。盡可能地提供給我們詳細的工藝參數(shù)，有助于我們幫您選擇性價比最高,，控制最準確的閥門,。以下是調(diào)節(jié)閥選型所需要的工藝參數(shù)。

管道的材質(zhì),、尺寸和規(guī)格,。

工藝介質(zhì)名稱：中英文。

介質(zhì)特性：狀態(tài),，密度,，黏度，濃度,，是否含有顆粒,？是否有腐蝕性等,？

最高，正常,，最低工作溫度,；

最大，正常,，最小流量,；

最大，正常,，最小入口壓力,；

最大，正常,，最小出口壓力（或壓差）,；

最大允許關(guān)閉壓差；

失氣時調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)要求：如故障開關(guān),；

儀表控制信號,；

連接方式：法蘭，螺紋或焊接,。

調(diào)節(jié)閥的選型：

調(diào)節(jié)閥的選型步驟：

計算Kv值,、通徑、閥門尺寸,；

確定流量特性,；

確定公稱壓力和材質(zhì)；

確定控制閥類型,；

根據(jù)需要選擇閥門附件,。

1、計算Kv值,、通徑

*所選閥門口徑不能小于管道尺寸的一半,。

開度的驗算：通常希望控制閥在開度20％－80％工作。

以上計算一般由調(diào)節(jié)閥的計算軟件程序來完成,。

2,、確定控制閥的流量特性

目的：滿足控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

流量特性的選擇由于計算復雜,，多采用經(jīng)驗準則,。

選用直線性流量特性閥的場合一般為：① 差壓變化小，幾乎恒定,；② 工藝系統(tǒng)主要參數(shù)的變化呈線性,；③ 系統(tǒng)壓力損失大部分分配在調(diào)節(jié)閥上（改變開度，閥上差壓變化相對較?。?；④ 外部干擾小,，給定值變化小，可調(diào)范圍要求小的場合,。

優(yōu)先選用等百分比特性閥的場合為：① 實際可調(diào)范圍大；② 開度變化,，閥上差壓變化相對較大,；③ 管道系統(tǒng)壓力損失大；④ 工藝系統(tǒng)負荷大幅度波動,；⑤ 調(diào)節(jié)閥經(jīng)常在小開度下運行,。

3、確定閥門的公稱壓力和材料

調(diào)節(jié)閥材料選擇：

1）承受壓力的部件如：閥體,、上閥蓋,、下法蘭、連接件,；有鑄鐵,、碳鋼、不銹鋼,、合金鋼等,。

2）閥內(nèi)件材料：閥芯、閥座,、套筒,。

不銹鋼、合金鋼,、根據(jù)需要的堆焊司太萊合金等,；

3）執(zhí)行機構(gòu)的材料：膜片材質(zhì)，氣缸,，彈簧等,；主要調(diào)節(jié)閥制造廠商選擇。

4,、控制閥類型的確定

閥體（單座,、套筒）；閥蓋（介質(zhì)的溫度）,；

填料,、填料結(jié)構(gòu)（蒸汽、過熱蒸汽,、天然氣,、導熱油、有毒有害介質(zhì)）,。

執(zhí)行機構(gòu)：

輸出力（矩）（最大關(guān)閉壓差,、摩擦力）,；

氣動、電動,、電液（價格,、可靠性、防爆）,；

作用方式（故障開,、故障關(guān)）。

5,、附件（工藝要求）

選閥的經(jīng)驗參數(shù)

如果不提供最大允許關(guān)閉壓差,，按照閥門入口最大壓力來做為最大允許關(guān)閉壓差值。

直通閥門標準的的流量特性為等百分比,。三通閥的標準流量特性為線性,。

電動閥在失電狀態(tài)下保持在失電前的位置。如有特殊要求,，請說明,。

高粘度的流體必須提供其粘度，否則影響閥門流量系數(shù)的計算,。

選閥的重要性：

如何選擇好調(diào)節(jié)閥,，尤其是閥門口徑和執(zhí)行機構(gòu)的推力。使調(diào)節(jié)閥在一個高水平狀態(tài)下運行將是一個很關(guān)鍵的問題,。

選型不準確,，容易引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能差,，壽命短,。

(1)正確選型—系統(tǒng)設計人員（準確的技術(shù)參數(shù)，工藝圖,，同廠家充分溝通）,；

(2)產(chǎn)品質(zhì)量—生產(chǎn)廠（使用好的材料，加工技術(shù)）,；

(3)正確安裝,、使用、維護—用戶,。

氣動調(diào)節(jié)閥：

氣動調(diào)節(jié)閥主要由氣動執(zhí)行機構(gòu),、閥體、附件三部分組成,。執(zhí)行機構(gòu)以潔凈壓縮空氣為動力,，接收4~20毫安電信號或20~100KPa氣信號，驅(qū)動閥體運動,，改變閥芯與閥座間的流通面積,，從而達到調(diào)節(jié)流量的作用,。為了改善閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力和被調(diào)介質(zhì)工況（溫度,、壓力）變化引起的影響,，使用閥門定位器與調(diào)節(jié)閥配套，從而使閥門位置能按調(diào)節(jié)信號精確定位,。

為了機組安全運行,，一些重要的閥門設計有電磁閥、保位閥,、快速泄壓閥等附件，確保調(diào)節(jié)閥在失電,、失信號或失氣情況下實現(xiàn)快開（關(guān)）或保位功能（三斷自鎖保護功能）,，滿足工藝系統(tǒng)安全運行的要求。

氣動執(zhí)行機構(gòu)分類：

按功能：兩位式,，調(diào)節(jié)式,；

按氣缸結(jié)構(gòu)：薄膜式，活塞式,；

按閥桿移動方式：直行程,，角行程；

按閥桿移動方向：正作用,，反作用,；

按作用方式：單作用，雙作用,；

按氣動失效模式分：失氣開－氣關(guān),，失氣關(guān)－氣開。

控制閥的三斷保護：

控制閥的三斷保護指：斷氣源保護,、斷電源保護,、斷信號源保護。是滿足工藝系統(tǒng)安全運行的重要保障,。與電磁閥,、保位閥、快速泄壓閥等附件組合使用,。

控制閥應用示意圖（如下圖）：

執(zhí)行機構(gòu)主要組成部件：

隔膜或活塞：隔膜/活塞是執(zhí)行機構(gòu)的承壓部件,，它的作用是在執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部構(gòu)成一個密閉的壓力腔室，給閥桿一個驅(qū)動力,，從而驅(qū)動閥桿能向上或者向下運動,。

彈簧：彈簧是執(zhí)行機構(gòu)重要的組成部分。彈簧力是閥門的驅(qū)動力,，在失去壓縮空氣時,，是靠彈簧力來開/關(guān)閥門的,。在通入壓縮空氣時，氣壓壓縮或拉伸彈簧,，克服彈簧力來開/關(guān)閥門,。（見下動圖）

手輪 ：手輪機構(gòu)是與調(diào)節(jié)閥配套使用的附屬裝置。

氣動桿,，連軸器,。

閥體主要組成部件有：閥籠；閥瓣,；閥座（密封環(huán)）,；

閥桿；閥籠壓環(huán),。

主要附件：

電磁閥－根據(jù)系統(tǒng)邏輯保護關(guān)系控制閥門動作,；

減壓閥－保證供氣氣壓；

過濾器－凈化來自空氣壓縮機的氣源,；

電流/氣壓轉(zhuǎn)換器（I/P）－使控制點的電信號適用于氣動執(zhí)行機構(gòu),；

定位器－改善調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)和動態(tài)特性；

流量放大器－增大進入閥門隔膜氣腔的氣流量,。

氣動保位閥－保證重要閥門在氣源突然中斷時能夠?qū)崿F(xiàn)對調(diào)節(jié)閥行程的自鎖,；

快速泄壓閥－使閥門在失氣后快速回到安全位置；

限位開關(guān)－顯示閥門到達全開全關(guān)狀態(tài),。

閥門定位器

是氣動調(diào)節(jié)閥的核心部件,，起閥門定位作用。它將閥桿位移信號作為反饋測量信號,以DCS或控制器輸出作為設定信號,，進行比較,，當兩者有偏差時，定位器輸出控制信號到執(zhí)行機構(gòu),，驅(qū)使執(zhí)行機構(gòu)動作,，建立閥桿位移與控制器輸出信號之間的一一對應關(guān)系。因此,，閥門定位器是以閥桿位移為測量信號,，以控制器輸出為設定信號的反饋控制系統(tǒng)。

定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣定位器,、電－氣閥門定位器和智能式閥門定位器,。

定位器的輸入信號是標準氣信號，例如,，20~100kPa氣信號,，其輸出信號也是標準的氣信號。電氣閥門定位器的輸入信號是標準電流或電壓信號，例如,， 4~20mA電流,。（見下動圖）

信號或1~5V電壓信號等，在電氣閥門定位器內(nèi)部將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力,，然后輸出氣信號驅(qū)動控制閥,。智能電氣閥門定位器帶CPU，可處理有關(guān)智能運算,，它將DCS輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的氣信號,，根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時閥桿摩擦力，抵消介質(zhì)壓力波動而產(chǎn)生的不平衡力,，使閥門開度對應于DCS輸出的電流信號,。并且可以進行智能組態(tài)設置相應的參數(shù)，達到改善控制閥性能的目的,。

定位器工作原理如下：

以薄膜式執(zhí)行機構(gòu)配套使用的定位器為例簡述氣定位器工作原理(如下圖)：

氣定位器是按力平衡原理工作的,。當進入波紋管的信號壓力增加時，杠桿2繞支點轉(zhuǎn)動,，使杠桿末端擋板靠近噴嘴,使噴嘴節(jié)流、背壓,這樣使得工作氣源經(jīng)氣動放大器后進入執(zhí)行機構(gòu)薄膜壓力增加,，推動連桿并帶動平板一起向下移動,，也使得擺桿向下壓，偏心凸輪隨之逆時針轉(zhuǎn)動,，推動滾輪使杠桿1向左運動,，將反饋彈簧拉伸，當彈簧對杠桿2的拉力和信號壓力作用在波紋管上的力達到平衡時,，執(zhí)行機構(gòu)達到平衡,，此時一定的信號壓力就對應一定的閥門位置。（見上圖）

電-氣式定位器：是在氣定位器的基礎上將電氣轉(zhuǎn)換元件集成到定位器上,，將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力,，然后輸出氣信號驅(qū)動控制閥，方便了控制,。與氣動定位器相比,，用戶只需要給標準的信號即可（一般是4~20mA電流信號）。

目前智能型閥門定位器在電廠中應用最為廣泛,，相對于機械式定位器,，智能型定位器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,、維護量小,、調(diào)校迅速，在調(diào)節(jié)時間上不存在滯后，調(diào)節(jié)精確等優(yōu)點,。主要生產(chǎn)廠家有ABB,、西門子、FISHER,、梅索尼蘭等,。

快速泄壓閥：

工作原理：當信號氣壓正常供氣的時候,泄壓側(cè)被膜片緊緊蓋住，氣壓能源源不斷地通向氣動頭;當信號氣壓為零時,，氣動頭內(nèi)的氣壓反向頂開隔膜由多孔出口快速泄掉,。使閥門在失氣后快速回到安全位置（見下圖）。

減壓閥：

減壓閥工作原理：壓縮空氣由輸入端進入壓力室,，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后通過閥芯進入輸出腔室,。輸出腔室有一小孔與彈簧腔室相連，使輸出氣壓直接作用于彈簧膜片上,，當輸出氣壓大于膜片上彈簧壓力時,，膜片向上移動，帶動閥芯向上移動,，輸入氣源被閥芯隔斷,，輸出腔室內(nèi)的壓縮空氣通過膜片和閥芯頂部之間間隙進入排空腔室由放氣孔排出，使輸出壓力減小,。當輸出氣壓小于膜片上彈簧壓力時,，膜片向下移動，輸入氣源通過閥芯和閥座之間間隙進入輸出腔室,，使輸出腔室內(nèi)的壓力上升,。只有當輸出壓力與彈簧壓力一致時，閥芯和閥座間隙固定,，輸出壓力穩(wěn)定,。因此只要調(diào)整減壓閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，就控制輸出壓力,。（見下圖）

氣動放大器：

工作原理：定位器輸出信號氣壓從上部進入放大器,，壓迫上膜片A產(chǎn)生向下推力F1，推動金屬架C 向下移動,，迫使閥芯向下移,，使輸出氣壓發(fā)生改變，輸出氣壓作用于下膜片B產(chǎn)生向上推力F2,，因為上下膜片相等,，所以在金屬架C達到平衡時P1=P2。因此,，定位器通過放大器輸出到閥門執(zhí)行機構(gòu)的空氣流量增加,，而壓力不變。當P1減小，P2>P1時,，金屬架向上移動與閥塞之間產(chǎn)生間隙,，氣室B中空氣從排氣口排出；隨后閥塞在回座彈簧的作用下向上移動,，減小與氣流室接觸面之間的間隙,，進氣減少，氣室B中壓力減小,，直到P2=P1時達到平衡,。

氣動保位閥：氣動保位閥是閥位保護裝置。當閥門氣源中斷,，或氣源供給發(fā)生故障時,，氣動保位閥能夠自動切斷調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥氣室，或定位器輸出與調(diào)節(jié)閥氣室之間的通道,，使調(diào)節(jié)閥的閥位保持原來的控制位置,，避免調(diào)節(jié)閥因失氣導致閥門開度突變對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生的擾動，保證調(diào)節(jié)回路中工藝參數(shù)不變,。這樣介質(zhì)的被調(diào)作用不中斷,，故障消除后，氣動保位閥立刻恢復正常位置,。

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