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調節閥解析和工藝流程
閱讀：763 發布時間：2012-11-10在現代化工廠的自動控制中，調節閥起著十分重要的作用，這些工廠的生產取決于流動調節閥著的介質正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡單的容器加料，都需要*某些zui終控制元件去完成。zui終控制元件可以認為是自動控制的“體力”。在調節器的低能量級和執行流動流體控制所需的高能級功能之間，zui終控制元件完成了必要的功率放大作用。
調節閥是zui終控制元件的zui廣泛使用的型式。其他的zui終控制元件包括計量泵、調節擋板和百葉窗式擋板（一種蝶閥的變型）、可變斜度的風扇葉片、電流調節裝置以及不同于閥門的電動機定位裝置。
盡管調節閥得到廣泛的使用，調節系統中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護工作量。在許多系統中，調節閥經受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴重，然而，當它控制工藝流體的流動時，它必須令人滿意地運行及zui少的維修量。
調節閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個壓力降，壓力降是由改變閥門阻力或“摩擦”所引起的。這一壓力降低過程通常稱為“節流”。對于氣體，它接近于等溫絕熱狀態，偏差取決于氣體的非理想程度（焦耳一湯姆遜效應）。在液體的情況下，壓力則為
調節閥紊流或粘滯摩擦所消耗，這兩種情況都把壓力轉化為熱能，導致溫度略為升高。
常見的控制回路包括三個主要部分，*部分是敏感元件，它通常是一個變送器。它是一個能夠用來測量被調工藝參數的裝置，這類參數如壓力、液位或溫度。變送器的輸出被送到調節儀表——調節器，它確定并測量給定值或期望值與工藝參數的實際值之間的偏差，一個接一個地把校正信號送出給zui終控制元件——調節閥。閥門改變了流體的流量，使工藝參數達到了期望值。
在氣動調節系統中，調節器輸出的氣動信號可以直接驅動彈簧一薄膜式執行機構或者活塞式執行機構，使閥門動作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應當在室外的設備中加以干燥，以防止凍結，并應凈化和過濾。
當一個氣動調節閥和電動調節器配套使用時，可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉換器。壓縮空氣的供氣系統可以和用于全氣動的調節系統一樣來考慮。
在調節理論的術語中，調節閥既有靜態特性，又有動態特性，因而它影響整個控制回路成敗。靜態特性或增益項是閥的流量特性，它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結構、執行機構的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質。第5章中將詳細地介紹這些內容。
動態特性是由執行機構或閥門定位器一執行機構組合決定的。對于較慢的生產過程，如溫度控制或液位控制，閥的動態特性在可控性方面一般不是限制因素。對于較快的系統，如液體的流量控制，調節閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統的專家才需要關
調節閥
心調節閥的動態持性，關于應用閥門定位器的正規考慮如第9章中所討論的，將滿足大多數調節閥裝置的需要。
自動調節閥的歷史可追溯到自力式調壓閥，它包括一個帶有重物桿的球形閥，重物用來平衡閥芯力，從而得到某種程度的調節，另一種早期的自力式調壓閥的形式是壓力平衡式調壓閥。工藝過程的壓力用管線接到彈簧薄膜調壓閥的薄膜氣室上。無論是減壓閥、閥后壓力式調壓閥或是差壓調壓閥都能夠從這種基型閥門的變更而制造出來。
氣動變送器和調節器的出現，就必然地導致氣動調節閥的應用。它們本質上是減壓閥或閥后壓力式調壓閥，改用儀表壓縮空氣來代替工藝過程的流體。現在許多生產減壓閥的公司已經發展成為調節閥制造廠。調節閥的應用從數量上和復雜性方面繼續不斷地得到發展，許多閥門的閥體和附件的改進可以用來解決各種各樣的問題。本手冊的意圖是使工程師們熟悉調節閥的結構和因素，幫助儀表工程師在應用中選用的閥體、執行機構和附件。
調節閥屬于控制閥系列，主要作用是調節介質的壓力、流量、溫度等等參數，是工藝環路中zui終的控制元件。
分類
調節閥按行程特點可分為：直行程和角行程。直行程包括：單座閥、雙座閥、套調節閥
筒閥、籠式閥、角形閥、三通閥、隔膜閥；角行程包括：蝶閥、球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕型調節閥。
調節閥按驅動方式可分為：手動調節閥、氣動調節閥、電動調節閥和液動調節閥，即以壓縮空氣為動力源的氣動調節閥，以電為動力源的電動調節閥，以液體介質（如油等）壓力為動力的電液動調節閥；
按調節形式可分為：調節型、切斷型、調節切斷型；
按流量特性可分為：線性、等百分比、拋物線、快開。
發展歷程
調節閥的發展自20世紀初始至今已有八十年的歷史，先后產生了十個大類的調節閥產品、自力式閥和定位器等，調節閥和控制閥的發展歷程如下：
20年代：原始的穩定壓力用的調節閥問世。
30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產品V型調節球閥問世。
40年代：出現定位器，調節閥新品種進一步產生，出現隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。
50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩臺單座閥投入系統。
60年代：在國內對上述產品進行了系列化的改進設計和標準化、規范化后，國內才才有了完整系列產品。現在我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產品仍然是六十年代水平的產品。這時，國外開始推出了第八種結構調節閥——套筒閥。
70年代：又一種新結構的產品——偏心旋轉閥問世（第九大類結構的調節閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛應用。70年代末，國內聯合設計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產品系列。
80年代：改革開放期間，中國成功引進了石化裝置和調節閥技術，使套筒閥、偏心旋轉閥得到了推廣使用，尤其是套筒閥，大有取代單、雙座閥之勢，其使用越來越廣。80年代末，調節閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調節閥，它們在結構方面，將單彈簧的氣動薄膜執行機構改為多彈簧式薄膜執行機構，閥的結構只是改進，不是改變。它的突出特點是使調節閥的重量和高度下降30%，流量系數提高30%。
90年代：90年代的調節閥重點是在可靠性、特殊疑難產品的攻關、改進、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結構的產品——全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——*具備全功能的產品，故此，可由一種產品代替眾多功能上不齊全的產品，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破——比主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70～80%，比精小型閥還輕40～50%；可靠性的突破——解決了傳統調節閥等各種不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產品的問世，使中國的調節閥技術和應用水平達到了九十年代末先進水平；它是對調節閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀調節閥的主流。
結構組成
調節閥通常由電動執行機構或氣動執行機構與閥體兩部分共同組成。直行程主要有直通單座式和直通雙座式兩種，后者具有流通能力大、不平衡力小和操作穩定的特點，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。角行程主要有：V型電動調節球閥、電動蝶閥、通風調節閥、偏心蝶閥等。
種類
按用途和作用、主要參數、壓力、介質工作溫度、特殊用途（即特殊、閥）、驅動能源、結構等方式進行了分類，其中zui常用的分類法是按結構將調節閥分為九個大類，6種為直行程，3種為角行程。
按用途和作用分類
a.兩位閥：主要用于關閉或接通介質；
b.調節閥：主要用于調節系統。選閥時，需要確定調節閥的流量特性；
c.分流閥：用于分配或混合介質；
d.切斷閥：通常指泄漏率小于十萬分之一的閥。