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1、调节阀手册第一章概述O.P.小洛维特在现代化工厂的自动控制中，调节阀起着十分重要的作用，这些工厂的生产取决于流动 着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的 容器加料，都需要靠某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体 力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间，最终控制元件完成 了必要的功率放大作用。调节阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。其他的最终控制元件包括计量泵、调节挡 板和百叶窗式挡板（一种蝶阀的变型）、可变斜度的风扇叶片、电流调节装置以及不同于阀 门的电动机定位装置。尽管调节阀得到广泛的使用，调节系统中的其
2、它单元大概都没有像它那样少的维护工作 量。在许多系统中，调节阀经受的工作条件如温度、压力、腐蚀和污染都要比其它部件更为 严重，然而，当它控制工艺流体的流动时，它必须令人满意地运行及最少的维修量。调节阀在管道中起可变阻力的作用。它改变工艺流体的紊流度或者在层流情况下提供一 个压力降，压力降是由改变阀门阻力或摩擦所引起的。这一压力降低过程通常称为“节 流”。对于气体，它接近于等温绝热状态，偏差取决于气体的非理想程度（焦耳一汤姆逊效 应）。在液体的情况下，压力则为紊流或粘滞摩擦所消耗，这两种情况都把压力转化为热能， 导致温度略为升高。常见的控制回路包括三个主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一个变
3、送器。它是 一个能够用来测量被调工艺参数的装置，这类参数如压力、液位或温度。变送器的输出被送 到调节仪表一一调节器，它确定并测量给定值或期望值与工艺参数的实际值之间的偏差，一 个接一个地把校正信号送出给最终控制元件一一调节阀。阀门改奕了流体的流量，使工艺参 数达到了期望值。在气动调节系统中，调节器输出的气动信号可以直接驱动弹簧一薄膜式执行机构或者活 塞式执行机构，使阀门动作、在这种情况下，确定阀位所需的能量是由压缩空气提供的，压 缩空气应当在室外的设备中加以干燥，以防止冻结，并应净化和过滤。当一个气动调节阀和电动调节器配套使用时，可采用电一气阀门定位器或电一气转换器。压 缩空气的供气系统可以和
4、用于全气动的调节系统一样来考虑。在调节理论的术语中，调节阀既有静态特性，又有动态特性，因而它影响整个控制回路 成败。静态特性或增益项是阀的流量特性，它取决于阀门的尺寸、阀芯和阀座的组合结构、 执行机构的类型、阀门定位器、阀前和阀后的压力以及流体的性质。第5章中将详细地介绍 这些内容。动态特性是由执行机构或阀门定位器一执行机构组合决定的。对于较慢的生产过程，如 温度控制或液位控制，阀的动态特性在可控性方面一般不是限制因素。对于较快的系统，如 液体的流量控制，调节阀可能有明显的滞后，在回路的可控性方面一定要有所考虑。一般只 有控制系统的专家才需要关心调节阀的动态特性。关于应用阀门定位器的正规考虑如
5、第9 章中所讨论的，将满足大多数调节阀装置的需要。自动调节阀的历史可追溯到自力式调压阀，它包括一个带有重物杆的球形阀，重物用来 平衡阀芯力，从而得到某种程度的调节。另一种早期的自力式调压阀的形式是压力平衡式调 压阀。工艺过程的压力用管线接到弹簧薄膜调压阀的薄膜气室上。无论是减压阀、阀后压力 式调压阀或是差压调压阀都能够从这种基型阀门的变更而制造出来。气动变送器和调节器的出现，就必然地导致气动调节阀的应用。它们本质上是减压阀或 阀后压力式调压阀，改用仪表压缩空气来代替工艺过程的流体。现在许多生产减压阀的公司 已经发展成为调节阀制造厂。调节阀的应用从数量上和复杂性方面继续不断地得到发展，许 多阀门
6、的阀体和附件的改进可以用来解决各种各样的问题。第二部分调节阀部件的定义执行机构弹簧(Actuator Spring):引起执行机构推杆移动的方向与膜片压力引起执行机 构推杆移动的方向相反的弹簧。执行机构推杆(Actuator Stem):连在膜片板上的棒状伸出杆，可方便地与外部连接。球(Ball):在球阀中的阀门截流件。球阀(Ball Valve):利用一个可以旋转的球形截流件的调节阀，在球上开中心孔，V形口 或等高窗口，以获得各种各样的流量特性。把该零件旋转到适当的位置，可以开、关或控制 流量。波纹管密封上阀盖(Bellows Seal Bonnet)：采用波纹管密封，以防止被控制的流体沿着
7、 阀芯杆泄漏出来的上阀盖。上阀盖(Bonnet)：上阀盖组合件的主要部分，不包括密封装置。上阀盖组合件(Bonnet Assembly):包括阀芯杆移动穿过的零件和防止沿着阀杆上泄漏出 来的密封装置的组合件。它通常用于安装执行机构。由填料或波纹管构成防泄漏密封。一个 上阀盖组合件可包括一个填料注油器组合件，它可带或不带隔断阀。散热片或伸长型上阀盖 可以用来在阀体和密封装置之间保持一个温度差。下法兰(Bottom Flange):该零件用于封闭开在上阀盖对面的阀体上的接口。做为三通阀 使用时，它可供连接附加的流路。它可以包括一个导向衬套，然而做为三通阀时也可以带一 个阀座。蝶阀(Butterfl
8、y Valve):利用一个可以旋转的阀盘或阀板做阀门截流件的一种调节阀。 套筒(Cage)：为一个空心圆筒形的阀内件的零件，在阀芯移动与阀座环对准时起导向作用， 并把阀座环固定在阀体上。套筒的筒壁上往往开一些孔，开孔的形状决定了调节阀的流量特 性。中间阀体(Center Valve Body):处于上、下阀体之间的位置以提供另一流路接口，如在 三通阀中用于和另一个流路连接。压块(Compressor)：隔膜阀的阀杆组合件中的一个零件，它把隔膜压向阀体内向上突起的 腹部，使流体节流。调节阀(Con trolValve)： 种带有动力驱动定位的执行机构的阀门。执行机构根据外部 信号的大小成比例地推
9、动阀门截流件移动至相应的位置。调节阀上执行机构的能源由单独的 动力源供给。气缸(Cylinder):供活塞移动的气室。膜片(Diaphragm):是一种挠性的压力敏感元件，它把力传给膜片板和执行机构的推杆。隔膜(在隔膜阀中)(Diaphragm):是隔膜阀中的截流件，如桑德斯(Saunders)型隔膜 阀，它对流量提供了一个可变的节流。薄膜式执行机构(Diaphragm Actuator):利用流体的压力作用在膜片上所产生的力去推动 执行机构推杆的一个组合件，为了定位和执行机构推杆的返回，它可以有弹簧，也可以没有 弹簧。膜片盒(DiaphragmCase):用于固定膜片，并建立一个或二个压力气
10、室的盒子，它包含上、 下两个部分。薄膜调节阀(DiaphragmControlValve)：由膜片或弹簧一一膜片执行机构驱动的调节阀。膜片板(Diaphragm Plate):膜片上的同心板，用于向执行机构的推杆传递推力。隔膜阀(Diaphragm Valve):利用挠性隔膜做为阀门截流件的一种调节阀，隔膜向下压使 流体受到节流。正作用执行机构(Direc t Act ua tor)： 种薄膜式执行机构。其膜片上的压力增加时，执 行机构推杆向外伸出。滑盘(Disc):在滑阀的流通口中产生可变阻力的截流件。阀盘(Disc):在蝶阀的流通口中产生可变阻力的截流件，有时称为挡板。伸长型上阀盖(Ext
11、ensionBonnet)：在填料函组合件与上阀盖法兰之间有一伸长部分的上 阀盖，用于热或冷的介质。球形阀(Globe Valve):是调节阀的一种基本的型式，它是从阀体形状像个圆球而得名， 通常使用阀芯做为阀门的截流件。导向衬套(Guide Bushing):在上阀盖、下法兰或阀体中用以校准阀芯对阀座环的移动的 衬套。一个阀芯的导向可以由上阀盖或下法兰的内部零件来完成，或者是由一个阀座环的伸 长部分或一个套筒来导向。进入口(Inlet Port)：直接与流体系统的上游侧相连接的流通口。隔断阀(Isola ting Valve):在填料注油器和填料函之间的一个手动操作阀，用以切断从 注油器来的
12、流体压力。下阀体(Lower Valve Body):阀门内部零件的一半壳体，它具有和一个流体管线连接的接 口。例如，分离式阀体的一半壳体。注油器(Lubrica tor)：见填料注油器组合件的说明。流出口(Outlet Port)：直接与流体系统的下游侧相连接的流通口。填料函组合件(Packing Box Assembly):用于密封，防止沿着阀芯杆世漏的上阀盖组合件 的一部分，它包括下列的全部或者部分的各种组合：a.填料b.填料螺母c.填料压盖d.套 环e.填料弹簧f.填料法兰g.填料法兰用双头螺栓或螺栓h.填料法兰用螺母i.填料环j. 填料垫环k.毡垫环填料注油器组合件(Packing
13、Lubrica to t Assembly)：上阀盖组合件的任选部分，用于向 填料函注入润滑剂。活塞(Piston):可移动的、对压力易起反应的元件，它把力传递给执行机构的推杆。活塞式执行机构(Piston Actuator):流体压力操作活塞和气缸组合件，执行机构的推杆 位置与操作流体的压力成比例。滑板(Plate):插入滑阀的阀体中的隔板，用以形成一个阀体的流通口。阀口导向(Port Guided):阀芯的移动由阀体的流通口或仅由阀口的导向来校准的一种导 向结构。带散热片的上阀盖(Radiation Fin Bonnet)：带翅片的上阀盖，用于减少阀体与填料函组 合件之间的热传导。挡圈(R
14、etaining Ring)： 一种对开环，用于固定上、下阀体的活套法兰。反作用执行机构(Reverse Actuator):当膜片上的压力增加时，执行机构上的推杆向里面 缩回的薄膜式执行机构。橡皮套(Rubber Boo t)：类似于弹性波纹管的保护装置，用于防止阀杆的磨损。阀座(Seat)：阀座环或阀体的一部分，一个阀芯与其接触，使阀关闭。阀座环(Seat Ring):放置在阀体中用以形成阀体流通口的一个独立零件。活套法兰(Separable Flange)： 一种可拆卸的法兰，是阀体与流体管道连接的管件，它通 常用挡圈来保持其位置。分离式阀体组合件(Split Valve Body As
15、sembly):由上阀体、下阀体及阀内件构成的组 合件，也可以包括一个中间阀体，如在一个三通阀中用来和另一个流路相连接。弹簧调整器(Spring Adjustor)： 个管件，通常用螺纹连接在阀杆上，或者固定在支架 上，用以调整弹簧的压缩量。弹簧座(Spring Seat)： 一块托住弹簧的板，并提供与弹簧调整器接触的平面。推杆阀杆连接器(St emConnec tor)：是一种压紧的连接头，其两端分别与执行机构推杆及 阀杆相连接。阀杆导向(Stem Guided):顶部导向的一个特例，由阀杆的导向作用来校准阀芯。顶部导向(Top Guided):是一种单导向结构，阀芯用阀体与上阀盖相邻处的导
16、向结构来校 准，或是用在上阀盖中的导向结构来校准。顶底导向(Top And Bottom Guided):阀芯的移动用在阀体或上阀盖中的导向结构和下法 兰中的导向结构来校准。顶部和阀口导向(Top And Port Guided):阀芯的移动用在上阀盖或阀体中的导向结构和 阀口的导向结构来校准。行程指示器(Travel Indicator)： 个指针，固定在推杆阀杆连接器的附近，用于指示阀 芯的位置。行程指示器刻度板(Travel Indicator Scale):固定在支架上的刻度板，用于指示阀门的 行程。阀内件(Trim):除阀体、上阀盖组合件及下法兰外的阀体组合件部分，它暴露在流体介质 中，并与管线中的流体相接触。阀内件通常包括阀座环、阀杆、阀芯、阀芯导向、导向衬套 及套筒，但不仅仅限于这些。上阀
