1. 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型和選材

調(diào)節(jié)閥的選型按照工藝和自控專業(yè)提出的各項(xiàng)要求進(jìn)行。在選型中主要考慮以下各個(gè)方面：流體的性狀、靜壓、溫度、壓差、腐蝕性、對閥的泄漏要求、閥的動(dòng)作方式、管道配置、以及流通能力和可調(diào)范圍等。

調(diào)節(jié)閥的流量特性與生產(chǎn)中過程的狀態(tài)密切相關(guān),合理地選用其理想特性,對于提高過程控制質(zhì)量很有益。隨著控制技術(shù)和控制手段的不斷發(fā)展,調(diào)節(jié)閥特性受過程控制因素的影響可更多地通過在線整定和補(bǔ)償來克服。
這一方面降低了對調(diào)節(jié)閥性能指標(biāo)的要求,減小了選型的復(fù)雜程度,使調(diào)節(jié)閥更好地適應(yīng)過程控制的要求;另一方面又降低了能耗,節(jié)約了能源,有利于提高經(jīng)濟(jì)效益。閥體本身及驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同稱為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制器通過改變輸出信號來調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門的開口度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)水流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)和控制換熱器中的換熱量。我們在設(shè)計(jì)鍋爐系統(tǒng)并對電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行選型時(shí)必須考慮以下技術(shù)參數(shù)：閥門內(nèi)徑、流量特性曲線、流通能力(即Kv)、關(guān)閉*大壓差、閥權(quán)度等。

1.1、流通能力(Kv值)

流通能力指的是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的水通過能力，指當(dāng)閥門進(jìn)出口壓差在1bar時(shí)水流過閥門的量，以Kv表示，其計(jì)算公式為：

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鍋爐軟化水制作中的應(yīng)用

式中Q——通過閥門的水流量，單位為m3/h；

ΔP——閥門進(jìn)出口壓差，單位為bar。

調(diào)節(jié)閥閥芯完全打開時(shí)閥門的流通能力*大，可獲得*大Kv值，即Kvs；當(dāng)調(diào)節(jié)閥閥芯完全關(guān)閉時(shí)，水流量為0，此外閥芯處于其它位置時(shí)，與之對應(yīng)的閥門流通能力表示為Kv。

1.2、流量特性曲線

閥門的流量特性曲線能夠反映閥門相對開口度與相對流量的關(guān)系，指的是當(dāng)閥門開口度由0逐步開至100%時(shí)的每一個(gè)開口度所對應(yīng)的水流量所構(gòu)成的曲線，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在正常工作時(shí)，閥門進(jìn)出口的壓差在不斷發(fā)生改變，此時(shí)閥門的能量特性叫做閥門的工作流量特性，在理想狀態(tài)下，當(dāng)閥門兩端壓降恒定不變時(shí)所得到的閥門流量特性叫做理想流量特性，通常調(diào)節(jié)閥理想的流量特性包括快開特性、等百分比特性及線性特性等，調(diào)節(jié)閥的理想流量特性指的是在理想狀態(tài)下閥門壓降恒定時(shí)的流量特性，在實(shí)際應(yīng)用過程中，如果未安裝壓差控制器，調(diào)節(jié)閥的壓降是時(shí)刻變化的，也就是說調(diào)節(jié)閥在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)到完全打開，閥門的壓降不是恒定的，因此此時(shí)的流量特性已產(chǎn)生變化，而且閥權(quán)度不同時(shí)，閥門在實(shí)際工作時(shí)的流量特性也是不同的，且閥權(quán)度越小，流量特性偏離就越大。

1.3、閥權(quán)度

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)度指調(diào)節(jié)閥全開時(shí)兩端的壓降與調(diào)節(jié)閥關(guān)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩端的壓降之比，理論上，這個(gè)值越大越好，表明閥門能夠?qū)α髁窟M(jìn)行有效調(diào)節(jié)從而對換熱器換熱量進(jìn)行有效控制，閥權(quán)度是衡量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能的重要指標(biāo)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)度大小，影響其工作流量特性，關(guān)系到系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量，閥權(quán)度越小，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量越差。

1.4、可調(diào)比及關(guān)閉壓差

可調(diào)比指的是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的能夠調(diào)控的*大流量和*小流量的比，在設(shè)計(jì)供熱系統(tǒng)選擇電動(dòng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，所需的可調(diào)比應(yīng)低于調(diào)節(jié)閥的控制范圍。關(guān)閉壓差又稱調(diào)節(jié)閥的*大工作壓差，指的是當(dāng)調(diào)節(jié)閥完全關(guān)閉時(shí)閥門進(jìn)出口壓差的*大值，若系統(tǒng)中關(guān)閉壓差大于閥門的許用壓差，可在管路上加設(shè)壓差控制閥，以確保調(diào)節(jié)閥的使用**。

2、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的鍋爐軟化水制作過程中的應(yīng)用
2.1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理介紹

本文以流化床鍋爐軟化水處理系統(tǒng)(SHF7-1.25+矸石)為例進(jìn)行介紹，該系統(tǒng)**設(shè)有兩套軟化水處理設(shè)備，其基本參數(shù)為YCT112-4B，0=5-6t/h，N=0.75kW，出水硬度不高于0.03mmol/L。該系統(tǒng)中還設(shè)有兩套鹽罐和兩套樹脂罐，均為開1備1，將由普通自來水供給的自來水軟化處理后輸送至軟化水箱，然后軟化水通過冷凝水泵進(jìn)入除氧器，在除氧器中經(jīng)過相應(yīng)處理，*后注入鍋爐鍋筒內(nèi)，在整個(gè)軟化水處理系統(tǒng)中，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠控制自來水的流量，整個(gè)系統(tǒng)及處理工藝較為復(fù)雜，現(xiàn)僅將其處理原理繪制如下：

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鍋爐軟化水制作中的應(yīng)用

圖1 軟化水制作過程示意

在以住的軟化水處理系統(tǒng)中，如圖1所示，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的安裝位置為系統(tǒng)的主給水管路，系統(tǒng)在工作過程中，當(dāng)軟化水箱的液位達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，水箱內(nèi)安裝的液位傳感器便會(huì)發(fā)出相應(yīng)的信號，該信號傳給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥后，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉并停止給水，然而系統(tǒng)中的樹脂罐需繼續(xù)對自來水沖洗軟化，并為鍋爐不間斷地提供軟化水，就必須有自來水供給，因此電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后，樹脂罐就會(huì)因缺水而停止工作，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。為改善軟化水系統(tǒng)的工作性能，我們將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的安裝位置改在軟化樹脂罐的出水口上，如圖2所示。

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鍋爐軟化水制作中的應(yīng)用

圖2 改進(jìn)后的軟化水制作過程示意

在改進(jìn)后的軟化水處理系統(tǒng)中，當(dāng)軟化水箱液位達(dá)到標(biāo)定值時(shí)，液位傳感器發(fā)出信號并傳給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，樹脂罐不再向軟化水箱供水，而在軟化樹脂罐中，依然有自來水供應(yīng)，此時(shí)樹脂罐可繼續(xù)進(jìn)行沖洗軟化工作，這樣系統(tǒng)可持續(xù)不斷地向鍋爐提供軟化水。

2.2、使用中的相關(guān)注意事項(xiàng)及常見故障處理

2.2.1、相關(guān)注意事項(xiàng)

在實(shí)際使用過程中，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障的原因通常不是因閥門質(zhì)量不過關(guān)，而多是由于閥門的安裝和使用不規(guī)范造成的，調(diào)節(jié)閥的安裝位置、使用環(huán)境、方向等均會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥無法正常使用，在閥門的使用過程中，若介質(zhì)不夠清潔也會(huì)造成調(diào)節(jié)閥閥芯卡死，因此在安裝和使用過程中要做到以下幾點(diǎn)：

①電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為現(xiàn)場儀表，其使用溫度*低不宜低于25℃，*高不能超過60℃，其相對濕度感為95%，因此在高溫或露天的環(huán)境中使用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，必須有相應(yīng)的降溫和防水措施，此外，若系統(tǒng)管道有震動(dòng)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離震源的位置或?qū)φ{(diào)節(jié)閥進(jìn)行防震處理。 ②調(diào)節(jié)閥的安裝應(yīng)與水平面垂直，因環(huán)境需要可以傾斜安裝，若閥體自重較大或安裝傾斜角度過大，必須在閥體處架設(shè)支承結(jié)構(gòu)。③通常調(diào)節(jié)閥的安裝位置不宜離地面過高，當(dāng)安裝位置高于2m時(shí)要鋪設(shè)工作平臺(tái)，從而便于對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行手動(dòng)操作和日常維護(hù)。④ 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的安裝應(yīng)在整個(gè)系統(tǒng)管路清洗工序完畢后進(jìn)行，管道內(nèi)不能有焊渣和污物，安裝完畢后要再次對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行沖洗，開始注入人質(zhì)前要打開所有閥門，以防雜物卡死閥芯。對手輪機(jī)構(gòu)操作完成后要將其復(fù)位至空檔。

2.2.2、常見故障分析及處理

①電機(jī)不轉(zhuǎn)。電機(jī)線圈燒毀，若腐蝕性氣體或水進(jìn)入電機(jī)后，就會(huì)使電機(jī)線圈短路而燒毀，若電機(jī)轉(zhuǎn)子抱死，電機(jī)線圈電流過大，使得線圈發(fā)熱，從而導(dǎo)致電機(jī)燒毀。判斷診斷方法：采用電阻儀測量電機(jī)引出線之間的電阻值，若電阻接近零或趨于無窮大均說明電機(jī)線圈燒毀。②兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)位置不當(dāng)。當(dāng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)，帶動(dòng)反饋連桿移動(dòng)，行程至零點(diǎn)和滿度時(shí)，微動(dòng)開關(guān)應(yīng)關(guān)閉，使電流不會(huì)流過電機(jī)，從而達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的，如微動(dòng)開關(guān)位置過開，使閥桿動(dòng)作已達(dá)零點(diǎn)或滿度時(shí)仍不能斷開，電流繼續(xù)通過電機(jī)，但此時(shí)電機(jī)已無法轉(zhuǎn)動(dòng)，將會(huì)造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒壞。處理方法是移動(dòng)微動(dòng)開關(guān)位置，使之與閥桿行程位置相對應(yīng)。③電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一動(dòng)作就引起保險(xiǎn)絲熔斷，原因分析：電機(jī)線圈絕緣漆脫落，導(dǎo)致繞組和閥體短接，啟動(dòng)電流過大；使用的分相電容過大，使得啟動(dòng)電流較大，故障診斷方法：采用交流電流表測量電機(jī)啟動(dòng)電流，觀察啟動(dòng)電流是否正常。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥

3、結(jié)語
在軟化水處理系統(tǒng)中對電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的安裝位置改進(jìn)后，改善了軟化水系統(tǒng)的工作性能，系統(tǒng)可持續(xù)不斷地向鍋爐提供軟化水，并且系統(tǒng)改進(jìn)后，鍋爐的運(yùn)行更加**、穩(wěn)定、可靠，值得大力推廣和應(yīng)用。

流體腐蝕性的影響主要體現(xiàn)在閥體和閥芯材料的選擇上。由于不能排除某些材料只許在某種特殊的閥型中使用的限制條件，因此并不是每種閥型均可任意選擇材料。閥體材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、靜壓和材料的許用溫度。閥芯材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、材料的許用溫度，以及材料耐沖蝕的性能（即考慮液體的阻塞流，閥壓差和流體的清凈程度）。阻塞與否在初選時(shí)尚不能確定，需待計(jì)算后再進(jìn)行校核。同時(shí)滿足以上各項(xiàng)要求的材料方為合選者。

調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有的*低公稱壓力等級是選型的必要條件。它可根據(jù)流體溫度，閥入口*大壓力，按照初選閥體材料在一定溫度條件下與許用壓力的對應(yīng)關(guān)系來確定。

選型，在步驟上可先以流體壓力、性狀和對閥的泄漏量要求作為考慮因素，規(guī)定出一些合適的閥型，然后按照這些閥型的優(yōu)選次序，逐一對以上其他各種因素進(jìn)行校核。流通能力與可調(diào)范圍兩項(xiàng)在初選閥型時(shí)尚未確定，需待計(jì)算出結(jié)果后，在返回進(jìn)行校核。定出初選的閥型后，即得該閥型的必要計(jì)算數(shù)據(jù)，如壓力恢復(fù)系數(shù)FL、*大有效壓差比XT、層流系數(shù)FS和可調(diào)范圍R等，提供以下各項(xiàng)計(jì)算使用。初選閥型若不滿足流通能力要求時(shí)需另選閥型，反復(fù)計(jì)算。

2. 調(diào)節(jié)閥流通能力計(jì)算和尺寸選擇值

選擇調(diào)節(jié)閥尺寸大小的根本依據(jù)是閥的流通能力能否滿足工藝的要求。調(diào)節(jié)閥的額定流通能力和公稱通徑有一定的對應(yīng)關(guān)系，這是有產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。由此，必須按照工藝條件和初選閥型計(jì)算出流通能力，從初選的閥型中定出合適的公稱通徑。

1） 調(diào)節(jié)閥流通能力的計(jì)算（現(xiàn)以液體加以說明）

計(jì)算公式：CV值是用來表示調(diào)節(jié)閥的英制單位流量系數(shù)。其定義是，閥處于全開狀態(tài)，兩端壓差為1磅/英寸2（7KPa）的條件下，60℉（15.6℃）的清水，每分鐘通過閥的美加侖數(shù)。

CV＝Q √G/P1-P2 ＝Q √G/△P（英制）

CV＝1.17Q √G/P1-P2 ＝1.17Q √G/△P（公制）

式中：公制  Q＝*大流量           gpm（美加侖/分）

            G＝比重（水＝1）

            P1＝進(jìn)口壓力          Psia（*大流量時(shí)）

P2＝出口壓力          Psia（*大流量時(shí)）

      英制  Q＝*大流量           m3/h

            G＝比重（水＝1）

            P1＝進(jìn)口壓力          kgf/cm2（*大流量時(shí)）

P2＝出口壓力          kgf/cm2（*大流量時(shí)）

2）  公稱通徑的選擇：

  調(diào)節(jié)閥公稱通徑選擇，是由*大Cv值、*小Cv值、額定Cv值、可調(diào)范圍，以及調(diào)節(jié)閥有足夠的調(diào)節(jié)余量，這幾個(gè)因素來決定的。

*大Cv值和*小Cv值是分別在*大流量和*小流量條件計(jì)算出的兩個(gè)數(shù)值。

a） *大Cv值

鑒于額定Cv值之有+20％、-10％的調(diào)節(jié)誤差，建議等百分比閥在90-95％開度內(nèi)的值作為*大Cv值，線性調(diào)節(jié)閥在80-90％開度內(nèi)的值作為*大Cv值。

b） 常用Cv值

常在低開度下工作，閥芯易于磨損，再從控制性能上考慮，希望閥在50-80％開度范圍工作。

c） *小Cv值

閥的*小Cv值應(yīng)在固有的可調(diào)范圍之內(nèi)，實(shí)際上大多調(diào)節(jié)閥控制流體時(shí)，開度變化、閥上壓差也相應(yīng)變化。開度與流量之間的固有流量特性，變成了實(shí)際的流量特性，可調(diào)范圍也變小了。閥達(dá)到*小Cv值時(shí)，希望閥在10-20％開度上工作，如果要使閥在*小的開度范圍內(nèi)工作，應(yīng)選擇可調(diào)范圍較大的調(diào)節(jié)閥，或者改用一臺(tái)大，一臺(tái)小的切換閥，用這兩臺(tái)閥分程控制流量。  

3） 調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍的驗(yàn)算

    為了保證調(diào)節(jié)閥在工藝要求的*大到*小流量的整個(gè)范圍內(nèi)滿意地調(diào)節(jié)，就必須進(jìn)一步驗(yàn)算可調(diào)范圍R。以往有用規(guī)定*小流量時(shí)的調(diào)節(jié)閥開度極限作為指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)的，但這種做法并不十分合適。應(yīng)采用以*小流量計(jì)算所得的*小Cv值作為校驗(yàn)指標(biāo)才為合理，如果*小Cv值滿足條件Cv min≥2Cv/R，說明所選閥門滿足了可調(diào)范圍的要求，否則此閥應(yīng)慎用或采用分程控制。

3. 調(diào)節(jié)閥流量特性選擇

調(diào)節(jié)閥的流量特性分固有特性和工作特性兩種。對調(diào)節(jié)系統(tǒng)有影響的是工作特性。閥本身只具備固有特性（在閥兩端壓差不變的情況下，不可壓縮流體通過調(diào)節(jié)閥的流量與開度之間的關(guān)系）。而工作特性是由閥的固有特性結(jié)合管路系統(tǒng)阻力情況得到的。因此，先按調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求確定所需的工作流量特性，然后再確定與其相應(yīng)的固有流量特性。典型的固有流量特性有線性特性和等百分比特性。

選擇基本原則：

1） 線性流量特性

a） 壓差變化小，幾乎恒定。

b） 整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失大部分分配在閥上（開度變化，閥上壓差變化相對較小）。

c） 外部干擾小，給定值變化小（可調(diào)范圍要求小的場合）。

d） 工藝流程的主要參數(shù)的變化呈線性。

2） 等百分比流量特性

a） 要求大的可調(diào)范圍。

b） 管道系統(tǒng)壓力損失大。

c） 開度變化，閥上壓差變化相對較大。

選型與計(jì)算還包括有：閥體材料、閥芯材料、閥門定位器、*大開度、*小開度、噪聲值和備注等等，在這里就不一一介紹了。

1、齒輪式雙活塞，輸出力矩大，體積小；

2、氣缸選用鋁金材料，重量輕、外形美觀；

3、可在頂部、底部安裝手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)；

4、齒條式連接可調(diào)節(jié)開啟角度、額定流量；

5、執(zhí)行器可選帶電訊號反饋指示及各類附件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；

6、IS05211標(biāo)準(zhǔn)連接為產(chǎn)品的安裝更換提供了方便；

7、兩端調(diào)的節(jié)螺釘可使標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在0°和90°有±4°的可調(diào)范圍。確保與閥門的同步精度。

二、ZSQ型氣動(dòng)氣缸切斷閥主要零件材料