气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析

气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析

ZJHM气动薄膜精小型套筒调节阀为老一代ZMAM型的改进型产品。具有稳定性好、通用性强、易维修等优点。单密封型适用于泄漏要求较严，压差不大的干净介质场合，改进后，可当切断阀使用；双密封型适用于泄漏要求不严，压差较大的干净介质场合。小孔节流型，可作低噪音阀使用。

1、采用平衡型阀芯，不平衡力下，允许压差大，操作稳定。

2、阀芯导向面大，可改善由涡流和冲击引起的振荡。

3、比普通的单、双座调节阀噪声降低10dB左右。

4、结构简单，装拆维修方便，并具有如下优点：

气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析

　①采用平衡式结构, 阀前后介质压差对阀瓣产生的不平衡力非常小, 相同工况下同类型阀门所需要的执行机构推力小, 所以其阀杆直径比单座非平衡阀设计或选择更小。

　②阀杆与填料之间的摩擦力比较小, 减小了阀门动作的阻力, 且阀杆和填料的磨损也小, 使用寿命增加。另外, 较小直径的阀杆在中高温时热胀冷缩变化量小, 避免了在中高温时阀杆与填料之间摩擦力增大或互相抱卡塞住的情况发生。

　③由于新型套筒阀是平衡式结构, 与非平衡式的直通单座阀比较, 所配置的执行机构可以比较小, 但却可以克服比直通单座调节阀高的介质压差。例如, DN200/ DN250/ DN300 的新型套筒调节阀可配置气缸式执行机构, 可适应更大范围的工作压差。*大阀座直径时,允许工作压差是相同配置直通单座调节阀的2倍左右,也可配置薄膜式执行机构和防爆电动执行机构。

　④新型套筒调节阀采用自对中无螺纹卡入式阀座结构和模块化设计, 阀门拆装方便, 并能达到Ⅳ级以上泄漏量标准。

⑤在150℃以下时, 金属硬密封可以达到Ⅳ级以上泄漏量标准, 聚四氟乙烯软密封可以达到Ⅵ级泄漏量标准。DN200/ DN250/ DN300 的新型套筒调节阀使用寿命高于直通单座调节阀。

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。

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解决了这一向题，可以在510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*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*多的执行机构.但这里我们强调的是*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

3.2耐磨损材质的选择

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.

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20lOOKPa、20-60KPa. 60- lOOKPa, 60180KPa、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（20lOOKPa）定义成标准弹簧范围.调节阀厂家按20lOOKPa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*大信号压力是lOOKPa.它所对应的20KPa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”20lOOKPa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20lOOKPa. 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50130KPa,此时输出力为50KpaXAe.如果把201OOKPa 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2080KPa,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20lOOKPa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20lOOKPa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40200KPa60180KPa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20lOOKPa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。

气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析技术参数：

阀体部分

阀体型式：铸造球型阀 

公称通径：DN25、32、40、50、65、80、100、200、250、300、350、400、450

公称压力：PN  1.6、2.5、4.0、6.4、10Mpa

ANSI 150、300、600Lb

              JIS  10K、20K、30K

连接方式：法兰： FF、RF、RTJ、等

焊接：SW、BW

法兰距：符合IEC 534

阀盖形式：标准型、加长型（散热、低温、波纹管密封）

填   料：V型聚四氟乙烯、柔性石墨填料等

密封垫：金属夹石墨密封垫

执行机构：气动：薄膜多弹簧执行机构气开式、气关式、双作用气缸式执行机构

电动：普通型381L PSL、防爆型381L系列

定位器：电气阀门定位器、智能型数字定位器

附件：电磁阀、阀位反馈器、手操机构、保位阀、空气过滤减压器等

阀内部件

阀芯型式：单座套筒阀芯、双座套筒型阀芯

流量特性：等百分比、线性、快开

内件材质：标准材质组合及使用温度、压力范围请参阅附录

气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析

阀体材质：WCB、WC9、CF8、CF8M等

阀盖材质：WCB、WC9、CF8、CF8M

阀芯材质：304、304+STL/PTFE、316、316+STL/PTFE

填料材质：“V”型PTFE、柔性石墨、波纹管

执行机构有正、反二种作用形式，当信号压力增加，推杆伸出膜室的叫正作用，与阀配合构成气关式；当信号压力增加，推杆退入膜室的叫反作用，与阀配合构成气开式。其原理：当信号压力输入膜室后，在膜片上产生推力，压缩弹簧，促使弹簧移动，带动阀杆，改变阀芯与阀座之间的流通面积直到弹簧的反作用力与信号压力作用在膜片上的推力相平衡，从而达到自动调节工艺参数之目的。

气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析薄膜执行器参数：

气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析外形尺寸：

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1/41/2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

气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析结论：

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23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)气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析定位器的主要作用

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

气动调节阀有时也被叫着气动式调节阀，它以气缸为执行器，广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业中。气动调节阀应存放在干燥的室内，通路两端必须堵塞。气动薄膜精小型套筒调节阀选型分析下面为大家介绍气动调节阀的安装调试和注意点:

    一、工作环境温度要在（－30～+60）相对湿度不大于95%95%，相对湿度不大于95%；

    二、前后位置应有直管段，长度不小于10倍的管道直径（10D），以避免阀的直管段太短而影响流量特性；

    三、在安装阀门之间，先阅读指导手册。指导手册介绍该产品以及安装前和安装时应注意的安全事项及预防措施；

    四、确认管道清洁：管道中的异物可能会损坏阀门的密封表面或甚至阻碍阀芯、球或蝶板的运动而造成阀门不能正确地关闭。为了减小危险情况发生的可能性，需在安装阀门前清洗所有的管道；

    五、仔细检查调节阀：安装之前，检查并除去所有运输挡块、防护用堵头或垫片表面的盖子，检查阀体内部以确保不存在异物；

    六、气动调节阀应安装在水平管道上，并上下与管道垂直，一般要在阀下加以支撑，保证稳固可靠。对于特殊场合下，需要调节阀水平安装在竖直的管道上时，也应将调节阀进行支撑。安装时，要避免给气动调节阀带来附加应力；

    七、确保在气动调节阀的上面和下面留有足够的空间以便在检查和维护时容易地拆卸执行机构或阀芯。对于法兰连接的阀体，确保法兰面准确地对准以使垫片表面均匀地接触。在法兰对中后，轻轻地旋紧螺栓，较后以交错形式旋紧这些螺栓。气动调节阀按其动作方式可基本分为：直行程和角行程两种。