调节阀的选择与安装

目前在自动控制领域中，一个工艺过程是否能满足各项工艺控制指标，控制过程是否平稳，超调量、衰减比、扰动是否在规定范围内，是否稳、快、准，除了工艺设计合理，设备先进外，重要的一点就是调节阀能否根据主体的意识而准确动作，使过程主体的控制意识体现为物料能量和流量精确变化。在许多自动控制中，因为调节阀质量不过关、流量特性差、渗漏大、动作不可靠而使自动控制失去了高品质调节，给生产带来了重大经济损失，并且增加了劳动强度。
因为调节阀安装在工艺管道上，直接与操作介质接触，长期受到高温、高压、腐蚀和摩擦等恶劣工作条件的影响。所以，调节阀选择的好坏，对系统控制作用关系很大。因此，正确合理的选择、安装调节阀就是显得尤为重要。

2 调节阀的选择
2.1 调节阀类型的选择
主要是根据现场介质的特点、控制要求、安装环境等因素结合调节阀本身的流量特性和结构而进行选择，如表1所示。
表1调节阀种类及结构特点

阀门名称	结构特点
直通单座调节阀	结构简单、装配方便、泄漏小，但受流体冲击不平衡力大，适用于小口径D≤25mm的场合。
直通双座调节阀	受流体冲击不平衡力影响小，但关不严，渗漏较大，适用于大口径官道的场合。
角形阀	角形阀的阀体受流体的冲击小，体内不易结污，对粘度高、有悬浮物和颗料物的流体尤为适用，并且调节稳定性较好。
蝶阀	流阻小，适用于低差压大流量的气体及含有固体悬浮物的介质，通常流量特性与等百分比相似。
隔膜调节阀	用于强腐蚀性、粘度高、带纤维的介质，但不耐高温和高压。
阀体分离阀	用于强腐蚀性介质，但不耐高温和高压。
三通调节阀	适用于介质三个方向的流通。分三通合流阀和三通分流阀。对于三个系统的分合流控制非常有效。
凸轮挠曲阀	属新结构阀，阀体为直流型阀，阻力小、密封好、可调节、通用性强，对于粘度大的介质调节非常有效。
套筒调节阀	新型结构阀，因不平衡力小、可调性好、通用性强、维护方便，广泛用于生产中，特别是高温高粘度，含颗料结构的介质中。

选用调节阀时还应考虑上阀盖的形式和所用的填料。当使用工作温度为-20℃~+250℃时，只需采用普通的结构；当工作温度为-50℃~+450℃时应采用阀盖上有多层散热片的散热结构。还有波纹管的波纹室封密阀盖主要用于剧毒、易挥发、易渗透等重要介质的场合。
调节阀常用的密封填料有聚四氟乙烯和石棉绳填料，虽然前者比后者昂贵但密封效果却好得多。
气开、气关式调节阀的选择应根据当气源信号压力中断时，调节阀处打开或关闭的位置对工艺生产所造成危害的大小而定。若阀门处于打开位置时危害性小则选用气关式。动作过程为：有气则关闭，无气则开启；若阀门处于关闭位置时危害性小则选用气开式，动作过程为：有气则开，无气则关。
2.2 调节阀口径的选择
在进行自动化技术改造时，阀门口径可以依据等截面积的原则来考虑，依据手工操作时阀门口径多大，及开启圈数多少估计开启面积，然后选用在正常工况下具有相同开启面积的调节阀。在进行新装置设计时通常是按流通能力C值来确定阀门口径。
常用方法有两种。
①依据实际的最大流量Qmax算出相应的流通能力Cmax，然后从产品系列中选取稍大于Cmax的C值及相应的阀门口径，选取时应留必要的余地，最后对实际最大流量Qmax时的阀门开度进行验算：在Qmax时开度应不大于90%。
②更实用的途径是按常用流量算出相应的流通能力Cvc。选用阀门的C值应使Cvc/C在0.25~0.8之间，即按常用流量Cvc值乘以（4~1.25），一般Cvc/C=0.5为相宜。当工作特性为对数特性时可更小些。
2.3 调节阀流量特性的选择
2.3.1 从调节系统的调节品质分析
考虑原则：适当选择调节阀的特性，以阀放大系数的变化来补偿调节阀对象放大系数的变化，使调节系统总的放大系数保持不变的控制效果，如图1所示。

图1 控制效果
2.3.2 工艺配管情况分析
在生产现场，调节阀总与管道设备连在一起使用，必然存在阻力，调节阀的工作流量特性与理想流量特性不同。因此，首先应按控制系统的特点
表2工艺配管中调节阀的特性

配管情况	S=0.6-0.1	S=0.3-0.6
实际工作特性	直线	平方根	等面分比	直线	平方根	等百分比
所选流量特性	直线	平方根	等百分比	平方根	直线	等百分比

注：S表示阀全开时的压差与系统总压差的价值。
选择希望得到的工作特性，然后考虑工艺配管情况来选择相应的理想特性。表2可供参考。
2.3.3 从负荷变化情况分析
直线阀在小开度时流量变化大，调节过于灵敏，容易引起振荡，因此在S小负荷变化大的场合不宜使用；等百分比阀的放大系数随阀门行程增加而增大，流量相对变化是恒定不变的，因此它适用于负荷变化幅度大的场合，快开特性阀一般用于双位调节和程序控制的场合。
3 调节阀的安装
调节阀使用中的合理安装，将保证他在控制系统中起到良好的控制作用。调节阀的安装，一般要注意以下几点。
①调节阀应当垂直安装在水平管道上，若必须倾斜或水平安装时应增加支撑。阀的前后应有大于10倍管径长度的直管道。
②流体的流向应与阀体上的标志一样。
③安装地点应便于维修，并设有旁路如图2所示，图2中两个切断阀门与调节阀安装在一跟管线上，缺点是难于装卸，占用空间大。图3安装方式布置比较紧凑、占空间小，便于装卸。

图2 调节阀的安装

图3 调节阀的安装
④当调节阀口径小于管道口径时，应采用锥形管相接（一般为使阀的控制作用明显，管道口径都大于调节阀的口径。）
⑤在环境温度较低的情况下工作时，调节阀应加伴热管。
因为，调节阀的选择和安装是两个联系非常紧密的过程，不是相互独立存在的。要使一个调节阀达到调节效果，就一定要在合理选择调节阀的基础上正确安装，这样才能达到理想效果。由于现场环境是非常复杂多变的，为了使调节阀能够最大程度的满足调节要求。一定要认真分析现场条件，合理选择和正在安装调节阀。这样才能保证生产的顺利进行。可见在现场使用中，调节阀的安装与调节阀的选择同样重要。