调节阀选型指南

①要求阀动作平稳；②小开度调节性能好；③选好所需的流量特性；④满足可调比；⑤阻力小、流量比大（阀的额定流量参数与公称通径之比）；⑥调节速度。

这是不可分割、互相联系的两个因素。泄漏量应满足工艺要求，且有密封面的可靠性的保护措施；切断压差（阀关闭时的压差）必须提出来（遗憾的是许多设计院的调节阀计算规格书中无此参数），让所选阀有足够的输出力来克服它，否则会导致执行机构选大或选小。

即使是干净的介质，也存在堵塞问题，这就是管道内的不干净东西被介质带人调节阀内，造成堵卡，这是常见的故障，所以应考虑阀的防堵性能。通常角行程类的调节阀比直行程类的调节阀防堵性能好得多，故以后角行程类的调节阀使用将会越来越多。

它包括耐冲蚀、汽蚀、腐蚀。主要涉及到材料的选用和阀的使用寿命问题，同时，涉及到经济性问题。此问题的实质应该是所选阀具有较好的耐蚀性能且价格合理。如能选全四氟阀就不应该选全耐蚀合金阀；能选反汽蚀效果较好、结构简单的角形高压阀（满足两年左右使用寿命），就不应该选结构复杂、价格贵的其它高压阀。

这涉及调节阀的公称压力、工作温度的选定。耐压方面，如果只是压力高并不困难，主要是压差大会产生汽蚀；耐温方面，通常解决450℃以下是十分容易的，450～600℃也不困难，但到600℃以上时，矛盾就会突出；当温度在80℃时的切断类调节阀选用软密封材料通常是不可取的，应该考虑硬密封切断。常用材质的工作温度、工作压力与公称压力的关系见下表5－1。

此问题非常直观，一定是外观好、重量轻的阀受使用厂家欢迎。这里要改变一种偏见，认为调节阀是个“老大粗”，重一点或外观差一点，没什么了不起。现在我们十分重视它，从而提出了调节阀应该具有小型化、轻型化、仪表化的特征。

表5-1常用材质的工作温度、工作压力与PN关系

在满足上述使用功能的要求中，适用的阀有几类，此时便应综合经济效果确定某一阀型，为此，我们认为，至少应该考虑以下四个问题：

　　1)高可靠性。

　　①结构简单；②可靠性高。这里需要改变过去片面追求性能指标，忽视可靠性的错误作法。

　　2）使用寿命长。

　　3）维护方便，备品备件有来源。

　   4）产品价格适宜，性能价格较好。

　　根据调节阀的功能优劣和上述观点，特提供调节阀的优选次序如下：

　　①全功能超轻型调节阀→②蝶阀→③套筒阀→④单座阀→⑤双座阀→⑥偏心旋转阀→⑦球阀→⑧角形阀→⑨三通阀→⑩隔膜阀。

　　在这些调节阀中，我们认为应该尽量不选用隔膜阀，其理由是隔膜是一个极不可靠的零件，使其隔膜阀也成为了可靠性差的产品。

执行机构选择的主要考虑因素是：①可准性：②经济性：③动作平稳、足够的输出力：④重量外观：⑤结构简单、维护方便.

1） 可靠性方面

气动执行机构简单可靠：老式电动执行机构可靠性差是它过去的一贯弱点.然而在90 年代电子式执行机构的发展彻底解决了这一向题，可以在5〜10年内免维修，它的可靠性甚 至超过了气动执行机构.正由于此,笔者认为，它将成为下世纪调节阀的主流・

2） 驱动源

气动执行机构的最大不足就是需另设置气源站，増加了费用：电动阀的驱动源随地可取.

3） 价格方面

气动执行机构必须附加阀门定位器.再加上气源・其費用与电动阀不相上下（进口电气 阀门定位器与进口电子式执行机构价格相当；国产定位器与国产电动执行器不相上下）.

4） 推力和刚度

两者相当.

5） 防火防爆

“气动执行机构+电气阀门定位器”略好于电动执行机构。

1、在可能的情况下.建议选用进口电子式执行机构配国产阀（如全功能超轻型阀），以用于国产化场合、新建项目等.

2）薄膜执行机构里存在推力不够、刚度小、尺寸大的缺限，但其结构简单，所以，目前仍是使用最多的执行机构.但这里我们强调的是最好选用ZHA、ZHB型的精小型薄膜执行 机构去代替ZMA、ZMB型的老式薄膜执行机构，以获徊更轻的直版、更小的尺寸和大的输出力.

3）活塞执行机构选择注意方面：①气动薄膜执行机构推力不够时，选用活塞执行机构来提高输出力；对大压差的调节緝（如中压蒸汽切断），当DNNIOO时.我们建议选用单密封的调节阀（单座阀或箪座套筒四〉，保证阀有较好的切断性能，但此时，压差对阀芯的不平衡 力增大，宜选活來执行机构：当DNN200时.甚至要选双层活塞执行机构：②对普通调节阀， 还可选用活塞执行机构去代替薄膜执行机构，使执行机构的尺寸大大减小，就此观点而言， 气动活塞调节阀使用会更多：③对角行程类调节阀.其角行程执行机构的结构型式很多.使 之复杂化，应首先考虑结构简单、动作自如、尺寸小、推力大的执行机构，典型的结构是双 活塞齿轮齿条转动式.值得强调的是，传统的“直行程活塞执行机构+角铁+曲柄连杆”方式 应该淘汰。

材料的选择主要根据介质的温度、腐蚀性、汽蚀、冲蚀四方面决定.

1）金属耐蚀材料的选择

这是调节间材料选择的主要内容.在强腐蚀类的介质中选用耐腐蚀合金阀时，必须根据 其浓度、温度、压力三者结合起来才能选用相应的材质，这方面有专门的耐腐蚀数据手册・

常见的耐腐蚀材料表见5-2.

A— 推荐使用，B— 小心使用；C— 不能使用,L L— 缺乏资料・

对汽蚀、冲蚀严重的內.如高压差介质.含固体噸粒的介质必须考虑耐磨损何题；对切断类硬密封调节阀也必须保护密封面，防止和减小冲蚀.可选用的是常用的耐磨材科是司特莱合金.

气动调节时按作用方式不同，分为气开间与气闭觸两种.气开阀随着信号压力的增加而打开,无信号时.阀处于关闭状态.气闭阀即随信号压力的増加,阀逐渐关闭，无信号时. 阀处于全开状态.

开、气闭個的选择主要从生产安全角度考虑.当系统因故障等质因使信号压力中断时 《即阀处于无信号压力的情况下时）.号埋阀底处于全开还是关闭状态才能避免损坏设备和保护工作人员.若同处全开位置危害性小，则应选反之，应选气开阀・

选定了调节阀作用方式之后,叩可决定气动薄膜执行机构的作用方式.即决定正作用或反作用执行机构的问題.

传统的执行机构与阀体部件的配用情况见表  .依据所选的气开阁或气闭阀.从该表中即可决定执行机构的作用方式及型号.

值得强调的是，对气开阀采用倒装发芯去配正作用执行机构.现在看来是极不可取的・ 我们不去考虑阀的本身（阀芯仍然正装），而从改配反作用执行机构解决.这样既简单、又方 便（理由是改动阀比改反作用执行机构复杂多）.

弹簧是气动调节阀的主要零件。弹簧范围是指一台阀在静态启动时的膜室压力到走完全 行程时的膜室压力，字母用 Pr表示.如Pr为2O-1OOKPa,表示这台阀静态启动时膜室压力 是20KPa.关闭时的膜室压力是lOOKPa.常用的弹簧范围有20〜lOOKPa、20-60KPa. 60- lOOKPa, 60〜180KPa、40-200KPa…由于气动仪表的标准信号是20-lOOKPa.因此传统的调节阀理论把与与动仪表标准信号一致的弹簧范围（20〜lOOKPa）定义成标准弹簧范围.调节阀厂家按20〜lOOKPa作为标准来出厂,这是十分緒误的.

为了保证调节阀正常关闭和启动.就必须用执行机构的输出力克服压差对阁芯产生的不平衡力、我们知道,对气闭阀膜室信号压力首先保证阀的关闭到位.然后再继续增加的这部

分力.才把阀芯压紧在阀座上。克服压差把间芯顶开.我们又知道.不带定位器调节阀的最大信号压力是lOOKPa.它所对应的20〜lOOKPa的弹簧范围只能保证阀芯走到位，再也没有一个克服压差的力量，阀工作时必然关不严,造成内漏，为此.就必须调整或改变弹簧范图.但是，把它说成“标准弹簧范囤”就出问题了・因为是标准就不能改动.如果我们坚持标准， 按“标准弹簧范围”来调整，那么，它又怎么能投用呢?在现实中.却有许多使用厂家和安装 公司：都坚持按“标准弹簧范围”20〜lOOKPa来调整和验收调节阀.又确实发生阀关不严的 问题 错误的根源就在此.

正确的提法应该是“设计弹簧范围。是我们设计生产弹簧的零件参数 工作时根据气开气闭还要作出相应的调挺.我们称为工作彈簧范围.仍以上述为例.设计弹范围20〜lOOKPa. 对气闭阀我们可以将工作弹簧范围调到!0-90KPa,这样就有lOKPa.作用在膜室的有效而积Ac上；又如气开阀，有气打开，无气时阀关闭，此时克服压差界的是弾簧的预紧力.为了 克服更大的压需调紧预紧力，还需带定位器.若定位器气源为l40KPa.我们可以将设计弹簧范围20 lOOKPa调紧到50〜130KPa,此时输出力为50KpaXAe.如果把20〜1OOKPa 作为标准弹簧固定的话・就只有20KpaXAe,带定位器也失去作用.由此可见，气开阀带定 位器也必须调高弹簧范围的起点压力才能提高执行机构的输岀力.

对不帯定位器的场、气闭阀我们还可以设计20〜80KPa,这样不带定位器仍有20KPa.Ae 的输出力.所以弹黄他用应根据气开气闭、带定位器与否、压差产生的不平衡力作用的方向， 三看姑合起来才能设计出相适应的弹簧“为什么国外设计的弹簧很多.高达十几种,就是此 道理.由此可见.标范围的提法是钳误的,它让人们在••标准”二字上而不能改动. 误导人们死套20〜lOOKPa来调校.结果造成无输出力或输出力不够.正确的提法应足：将“标 准弹簣范围”提法取消，改为“设计弹簧ffiffl-.其中20〜lOOKPa的弹簧范围称为常用范围.

弹簧范围的选择主要从圏的穏定性、输出力两方面考虑.

1） 阀的稳定性上选择

从阀的稳定性上选择.弹簧应该是越硬越好.如选用40〜200KPa・60〜180KPa的弹簧. 它不仅克服轻微振荡、克服摩擦力，而且能使阀芯往复运动自如.

2） 从输出力上选择

由于执行机构的愉出力是执行机构总的合力减去弹簧的张力、廉擦力、弹簧越软，其输出力就越大.所以.从输出力上考虑应该选择软弹簧（即小的弹簧范围）・

3） 从综合性能上选定弹賛范围

若从稳定性上选务,要选用弹簧范围大的硬弹黄：若从输出力来看.又应该选用弹簧范围小的软弹黄・两者互为矛盾.因此应予以综合考虑.在满足输出力的情况下，尽景选用范围大的硬弹簧.笔者建议.对薄膜阀充分利用定位器25OKPa的气源，选用60-180KPa的弹簧».它对气开阀有60KPa的输出力，对气闭阀有250— 18O=7OKPn的输出力，其弹簧范围 Pr为180-60= 120KPa.再看传统的20〜lOOKPa的弹簧配l40KPa的气源时的输出力；，开阀为20KPa・气闭阀与140-100= 40KPa.其弹簧葩围Pr=100-20=80KPa.由此不难看出. 无论从输出力、刚度上讲.我们建议选择60~l80KPa的弹簧范围远远优越于常规弹簧范围

4）特殊情况弹簧范围的选择

若遇大口径、大压差、含颗粒等场合时，其弾簧范围的选定通过详细计算来满足。 

流动方向改变对使用寿命的影响

由于介质流动方向改变，因而介质对阀芯、阀座产生的冲刷和汽蚀发生了变化,对流开 型，介质从阀芯尖的一头往大的一端流动，冲刷和汽蚀丑接作用在密封而上，同时,介质一 旦经过节流口后，流速突然减慢，相当于突然扩大，使压力急剧回升.因此，汽蚀作用较强, 致使密封而很快被破坏.故流开型使用寿命短。见图5-5 (a).对流团型.与上述情况相反， 汽蚀和冲刷主要作用在密封而下面.同时.介质需要流经阀座后才突然扩大使压力急剧回升. 因此，在流经阀座通道过程中，相当于逐步扩大，压力恢复慢，减少了汽蚀的破坏.流出阀座后.压力急剧回升.汽蚀加剧，但是它基本上不作用在阀芯阀座密封面上.故流闭型使用 寿命比.见图5-5 (b).实践证明，在严重冲刷和汽蚀条件下，选用流闭型比流开型使用寿 命长1/4〜1/2倍以上，若长期在小开度上工作，可相差数倍以上

流开－流闭是对介质而言的。在节流口介质的流动方向向着阀门打开方向流动时称为流开型，反之，向着阀门的关闭方向流动时为流闭型。

目前，柔性石墨填料应用越来越广泛.特别是在高温情况下，选用这种填料，密封可靠，并可省去散热片.经济性也好.如高温蝶閥、髙温高压调节阀均采用这种结构.这样一来.生产厂将有柔性石墨填料和四氯填料两种供选用，四氟石墨填料的比较，选择见表 

结论：

由于石墨填料耐磨、耐蚀、耐温，使用寿命长，是四氟填料寿命的2〜3倍，所以建议尽可能选用石墨填料， 尤其是旋转类调节阀、超高温调 节阀、带定位器使用的调节阀.

调节阀附件的正确选择应该是对阀的功能、安全、可靠性的有益保狂和补充，怛如果选型不当，就会带来许多副作用，因此.在选择时应予以高度重视・

1)定位器的工作原理：

定位器是提高调节阀性能的重要手段之一。定位器利用闭环原理.将输出量阀位反馈回来与输入量比较，即阀位信号直接与岡位比较。在不带定位器时，阀位信号为气动压力.它作用在膜片上产生推力，与弹簧张力和阀的轴向作用力平衡.因此，在此力一定的情况下. 若摩擦力、不平衡力等发生变化，必然引起弹簧张力的变化，而使行程发生变化，即不带定位器时.阀位信号压力不是直接阀位比较.而是力的平衡，故精度低，不平衡力变化大，阀位变化也大・因此.选用定位器能大大地提高阀的精度.同时.因气源压力大，还能提高阀 允许用压差，而且还具有加快阀动作，改变作用方式、改变流量特性等功能.

2)定位器的主要作用

⑴它可以将全部气源压力送到调节阀的执行机构的膜室内.使气源压力得到充分利用. 以此提高了执行机构的输出力，相应阀能切断更大的压差.

(1)由于是靠位置来反馈，当摩擦力较大时,便产生较大的回差，定位器便可改变输出压力使阀定在相应的位置上，“定位器”其名的得来，就是这个道理.所以,它又具有提高阀的位置精度的作用.

(2)定位器将整个气源送到膜室，当膜室压力使楠运动并走在相应的位置时.气源被切换. 阀便稳定在某位置上，即是说，阀的供气速度快，阀的动作速度加快・

(3)电气转换器的作用，能用电信号来控制气动阀(电气转换器就只有这一功能)。

3)定位器与转换器的比较与选择

从上述作用中不难看出，定位器具有提高输出力、提高位置精度、提高动作速度和电气 转换四大作用；而电气转换器就只有电气转换功能.两者比较，宜苜选定位器.定位器的选 用场合详见表