調節閥的使用功能、分類及選型注意事項
一、調節閥的使用功能
調節閥在調節系統中是必不可少的,是組成工業自動化系統的重要環節,被稱之為生產過程自動化的“手腳”。因此要正確的使用調節閥,尤其是選擇調節閥,必須首先要清楚調節閥的使用功能,方能選好所需的調節閥。調節閥的使用功能如下:
1、調節功能
調節閥的首要功能就是調節,主要表現在五個方面:
1)、流量特性:是反映調節閥的開度與流量的變化關系,以適應不同的系統特性要求,反映的調節閥的調節品質。
2)、可調范圍R:反映調節閥的可控制的流量范圍,用R=Qmax/Qmin表示,R越大,調節流量的范圍月寬,性能指標就越好。通常閥的R=30,好的調節閥,如V型球閥、全功能調節閥,R可達100-200。
3)、小開度工作性能:有些閥受到結構的限制,小開度工作性能差,產生啟跳、振蕩,R變得很小,如雙閥座、襯膠蝶閥。好的調節閥小開度應有微調功能,即可滿足很小流量的調節,且工作又要求十分平衡,如V型球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕調節閥。
4)、流量系數Kv:表示流量的能力,同口徑Kv值越大越好,尤其是球閥、蝶閥、全功能超輕調節閥,它們的Kv值是單閥座、雙閥座、套筒閥的2-3倍。
5)、調節速度:滿足系統對閥動作的速度要求。
2、切斷功能
切斷由閥的泄漏量指標來表示,切斷通常指泄漏量小于0.001%,它反映閥的內在質量。
3、 克服壓差功能
通常指閥關閉時的允許壓差來表示,允許壓差越大,此功能也就越好,因此,保證閥切斷就必須克服閥關閉時的工作壓差。通常單密封閥的允許壓差小,如單閥座、角形閥、隔膜閥、三通閥等;雙密封的閥和轉動類的閥的允許壓差大,如雙閥座、套筒閥。從泄漏量與克服壓差兩者看,單密封閥泄漏量小,但允許壓差小,雙密封閥,泄漏量大,允許壓差大;只有旋轉類閥,泄漏量又小,允許壓差又大,這就是旋轉類閥使用越來越多的原因。
4、 防堵功能
對于不干凈的介質的調節或者即使是干凈的介質,管道中的焊渣等雜物都可能造成閥堵塞或被卡住,因此要求閥應該有交好的防堵功能,使之正常調節。放堵性最好的就是流路最簡單的旋轉類閥,如球閥、蝶閥、偏心閥、全功能超輕調節閥。旋轉類閥不只是防堵功能好,而且泄露又小,允許壓差大,因此越來越被廣泛應用。
5、 耐蝕功能
抵抗介質的腐蝕和沖蝕,以提高閥的使用壽命。
6、 耐壓功能
反映閥的強度和安全指標,即介質不能通過密封處和閥體缺陷處向外滲漏。
7、 耐溫功能
滿足不同溫度條件下閥的強度和性能,溫度的較大變化會使閥體材質的強度降低,因此閥必須滿足介質溫度的變化范圍的要求,使閥在工作溫度下有較好的強度和安全保證。
8、 外觀
反映閥的外觀質量且要求儀表化、輕型化、小型化。
9、 重量
在滿足以上功能的情況下,其重量越輕越好,以方便使用。
二、調節閥的分類及性能比較
調節閥按照行程分為直行程、角行程兩大類;按結構分十大類,上述九個功能中它們所具有的特性如下:
功能 十類產品 |
調節 | 切斷 | 克服壓差 | 防堵 | 耐蝕 | 耐壓 | 耐溫 | 重量 | 外觀 | 最佳功能數量 | |
直 行 程 |
單閥座 | √ | 0 | × | × | √ | √ | √ | × | × | 4 |
雙閥座 | √ | × | √ | × | 0 | √ | √ | × | × | 4 | |
套筒閥 | √ | × | √ | × | 0 | √ | √ | × | × | 4 | |
角形閥 | √ | 0 | × | 0 | √ | √ | √ | × | × | 4 | |
三通閥 | √ | 0 | × | × | × | √ | √ | × | × | 3 | |
隔膜閥 | × | √ | × | √ | 0 | × | × | × | × | 2 | |
角 行 程 |
蝶閥 | √ | √ | × | √ | 0 | √ | √ | √ | √ | 7 |
球閥 | √ | √ | √ | √ | × | √ | √ | × | × | 7 | |
偏心旋轉閥 | √ | √ | √ | √ | × | √ | √ | × | × | 7 | |
全功能超輕型調節閥 | √ | √ | √ | √ | × | √ | √ | √ | √ | 9 |
符號說明:√表示最佳;0表示基本可以;X表示差。
三、調節閥的結構、特點
調節閥由執行機構和閥體部件兩部分組成,即:它包括一個閥體部件,內部有一個改變過程流體流率的組件,閥體部分又與一個或多個執行機構相連接,執行機構用來響應控制元件送來的信號,因此執行機構是調節閥的推動裝置。
1、 常用的閥體部件
根據上述調節閥的分類和性能比較,性能即好,成本又低的閥體部件,就是蝶閥。
蝶閥是旋轉類閥的一種,它相當于切下一段管道來做閥體,中間閥板節流,它突出的特點表現在:
1) 閥大致分為普通蝶閥、橢圓蝶閥和高性能蝶閥。
2) 具有體積小、重量輕,特別適應于大口徑的場合。
3) 有較好的近似對數流量特性,調節性能好。因其閥體又兼閥座功能,能很好的利用節流的沖刷有效的對閥體內壁進行沖洗,帶來很好的“自潔”性能。
4) 適應于大口徑、大流量、低壓力、不干凈介質的場合。隨著工藝參數的強化,口徑的不斷增大,蝶閥的應用將越來越廣泛。
四、調節閥選型注意事項
1、調節閥結構型式的選擇
從使用功能上選閥需注意的問題有:調節功能、泄漏量與切斷壓差、防堵、耐蝕、耐壓與耐溫、重量與外觀。可參見“調節閥的分類及性能比較”表,進行選擇。
2、綜合經濟效果確定閥型
在滿足以上使用功能的要求下,選擇閥還要考慮以下幾個問題。
1) 高可靠性:結構簡單、可靠性高。
2) 使用壽命長。
3) 維護方便,備品備件有來源。
4) 產品價格適宜,性能價格較好。
3、調節閥型式的優選次序
根據以上所述閥的性能的比較,提供調節閥的優選次序如下:
全功能超輕型調節閥→蝶閥→套筒閥→單閥座→雙閥座→偏心旋轉閥→球閥→角形閥→三通閥→隔膜閥
4、執行機構選擇的主要因素
執行機構選擇考慮的主要因素是:
1) 可靠性、
2) 經濟性、
3) 動作平穩、足夠的輸出力
4) 重量外觀
5) 結構簡單,維護方便。
調節閥按其能源方式不同主要分為:氣動調節閥、電動調節閥、液動調節閥三大類。其中氣動調節閥和電動調節閥最常用,其選擇比較如下:
1) 可靠性方面:過去的認為是氣動執行機構的結構簡單、可靠性高,然而90年代起電子行業的發展速度突飛猛進,因此目前電動執行機構的可靠性超過了氣動執行機構。
2) 驅動源:氣動執行機構最大的不足是要設置氣源站,增加了費用;而電動執行機構的驅動源隨地可取。
3) 價格方面:氣動執行機構必須要附加閥門定位器,再加上氣源,一個閥門定位器的價格與電動執行機構的價格幾乎相當,因此電動執行機構相比性價比高。
4) 推力和剛度:兩者相當。
5) 防火和防爆:“氣動執行機構+閥門定位器”略好于電動執行機構。