在電廠(chǎng)自動(dòng)控制系統中調節閥是最常見(jiàn)的一種執行器，一般自動(dòng)控制系統由對象、監測儀表、控制器、執行器等組成。正確選取調節閥的結構型式、流量特性、流通能力及執行機構的輸出力矩、推力與行程，對于自動(dòng)控制系統的安全性、穩定性、經(jīng)濟性和可靠性有著(zhù)十分重要的作用。如果選擇不當，將直接影響控制系統性能，甚至無(wú)法實(shí)現自動(dòng)控制，進(jìn)而影響整臺機組的安全經(jīng)濟運行。調查發(fā)現在這些事例中約95%屬于選型不當造成，而計算錯誤造成的問(wèn)題不到5%。實(shí)踐證明計算與選型相比，選型難度更大，出現的問(wèn)題更多，對此應特別重視。

      1 調節閥的選型

      1.1 選型應考慮的主要因素

      （1）要滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程的溫度、壓力、液位及流量要求；
      （2）閥的泄漏及密封性要求；
      （3）閥的工作壓差<需用壓差；
      （4）對提高閥使用壽命和可靠性的考慮；
      （5）對閥動(dòng)作速度、流量特性的考慮；
      （6）對閥作用方式和流向的考慮；
      （7）對執行機構型式、輸出力矩、剛度及彈簧范圍的考慮；
      （8）對材質(zhì)及閥經(jīng)濟性的考慮（選型不當價(jià)格會(huì )相差3~4 倍）。

      1.2 選型的一般原則

      在滿(mǎn)足過(guò)程控制要求的前提下，所選的閥應盡量簡(jiǎn)單、可靠、價(jià)廉、壽命長(cháng)、維修方便和備件來(lái)源及時(shí)可靠。要盡力避免單純追求好的結構、好的材質(zhì)、多帶附件，而忽略了對可靠性、經(jīng)濟性的考慮。從可靠性觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，結構越簡(jiǎn)單，其可靠性就越高；材質(zhì)選擇過(guò)高，將造成不必要的價(jià)格投入。

      1.3 選型應提供的工藝參數及系統要求

      （1）工藝參數：溫度、壓力、正常流量時(shí)壓差及切斷時(shí)的壓差。
      （2）流體特性：腐蝕性、粘度、溫度變化對流體特性的影響。
      （3）系統要求：泄漏量、可調比、動(dòng)作速度與頻率、線(xiàn)性及噪音。

      1.4 調節閥的分類(lèi)及選擇

      調節閥按結構特征大致可分為如下9大類(lèi)：

      （1）直通單座調節閥：該閥應用最廣，具有泄漏小、許用壓差小、流路復雜、結構簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，故適用于泄漏要求嚴、工作壓差小的干凈介質(zhì)場(chǎng)合，但小規格閥（DN<20mm）也可用于壓差較大的場(chǎng)合。
      （2）直通雙座調節閥：與直通單座調節閥相反，具有泄漏大、許用壓差大的特點(diǎn)，故適用于泄漏要求不嚴、工作壓差大的干凈介質(zhì)場(chǎng)合，選型時(shí)應注意該閥泄漏量大是否能滿(mǎn)足過(guò)程控制要求。
      （3）套筒閥：套筒閥分為單密封和雙密封2種結構，前者類(lèi)似于單座閥，適用于單座閥場(chǎng)合。后者類(lèi)似于雙座閥，適用于雙座閥場(chǎng)合。套筒閥還具有穩定性好、裝卸方便的特點(diǎn)，但價(jià)格比單、雙座閥高50%~200%，還需專(zhuān)門(mén)的纏繞密封墊，是僅次于單、雙座閥應用的較為廣泛的閥。
      （4）角型閥：節流型式相當于單座閥，但閥體流路簡(jiǎn)單，適用于泄漏要求小、壓差不大的干凈介質(zhì)場(chǎng)合及要求直角配管的場(chǎng)合。
      （5）三通閥：具有3個(gè)通道，可代替2個(gè)直通單座閥用于分流和合流及2相流溫度差≤150℃的場(chǎng)合。當DN≤80mm時(shí)，合流閥可用于分流場(chǎng)合。
      （6）隔膜閥：流路簡(jiǎn)單，隔膜具有一定耐蝕性能，適用于較污濁介質(zhì)、弱腐蝕介質(zhì)的2位切斷場(chǎng)合。
      （7）蝶閥：相當于取一直管段來(lái)做閥體，且閥體又相當于閥座，故“自潔”性能好、體積小、重量輕。適用于較污濁介質(zhì)和大口徑、大流量、壓差的場(chǎng)合。當DN>300mm時(shí)，通常都有蝶閥來(lái)完成。
      （8）球閥：“O”形球閥全開(kāi)時(shí)為無(wú)阻調節閥，“自潔”性能最佳，適用于特別污濁、含纖維介質(zhì)的2位切斷場(chǎng)合�！癡”形球閥具有近似等百分比的調節特性，適用于較污濁、含纖維介質(zhì)可調比較大的調節場(chǎng)合，球閥價(jià)格較貴。
      （9）偏心旋轉閥：該閥介于蝶閥和球閥之間，“自潔”、調節性能好，亦可切斷，故適用于較污濁介質(zhì)、泄漏要求小的調節場(chǎng)合，但該閥價(jià)格較貴。

      這9類(lèi)產(chǎn)品中前6種為直行程調節閥，后3種為角行程調節閥。作為用戶(hù)，必須弄清其特點(diǎn)。

      1.5 正確選擇的若干問(wèn)題

      1.5.1 閥體材料選擇

      （1）閥體耐壓等級、使用溫度、耐腐蝕性能等方面應不低于工藝連接管道要求，并優(yōu)先選用定型產(chǎn)品。
      （2）水蒸氣及含水較多的濕氣體介質(zhì)、環(huán)境溫度低于-20℃時(shí)，不宜選用鑄鐵閥。

      1.5.2 閥內件材質(zhì)選擇

      （1）非腐蝕性介質(zhì)一般選用1Cr18Ni9Ti或其它不銹鋼。
      （2）對汽蝕、沖蝕較為嚴重、介質(zhì)溫度與壓差構成的直角坐標中，其溫度為300℃，壓差為1.5MPa 2點(diǎn)連線(xiàn)以外的區域時(shí)，應選用耐磨材料，如鈷基合金或表面堆焊史太萊合金等。
      （3）對硬密封切斷閥，為提高密封面可靠性，應選用耐磨合金。當密封要求十分嚴密時(shí)，應選用軟密封，如四氟、橡膠。

      1.5.3 高低溫材料選擇

      當介質(zhì)溫度<-60℃時(shí)選用銅或1Cr18Ni9Ti；溫度在450~600℃時(shí)選用鈦、鉬不銹鋼；當介質(zhì)溫度>600℃時(shí)應選用高溫高強度合金（如因可耐爾）。

      1.6 填料及閥蓋型式選擇

      （1）通常情況下，介質(zhì)溫度<200℃時(shí)，選用“V”形四氟填料，普通型上閥蓋；介質(zhì)溫度<450℃時(shí)，選用“V”型四氟填料，但必須是散熱閥蓋。
      （2）對直行程類(lèi)閥，若帶有定位器附件時(shí)，對介質(zhì)溫度≤450℃高溫閥，仍可選用普通型閥蓋，但必須選用石墨填料。
      （3）介質(zhì)溫度>400℃時(shí)，需選用散熱型閥蓋和石墨填料。
      （4）為增加閥桿密封的可靠性，可選用雙層填料結構。

      1.7 定位器的選擇

      以下情況應選用定位器：

      （1）電動(dòng)儀表控制氣動(dòng)閥，且為慢速響應系統時(shí)。
      （2）需要提高薄膜執行機構輸出力的場(chǎng)合。
      （3）緩慢過(guò)程需要提高調節閥響應速度的場(chǎng)合，如溫度、液位及分析等參數。
      （4）需要克服摩擦力，減小過(guò)大的回差造成調節品質(zhì)差的場(chǎng)合，如低溫或采用柔性石墨填料的調節閥。
      （5）調節器比例帶很寬，但又要求閥小信號有響應時(shí)，采用無(wú)彈簧執行機構調節的系統。

      帶定位器適用的閥，通常選用20~100kPa的彈簧，但為了提高輸出力，可選用氣源壓力PS=250kPa。對氣開(kāi)閥，可選用60~180kPa的彈簧，以增加起點(diǎn)執行機構輸出力。對氣閉閥可選用20~100kPa的彈簧，以增加關(guān)閉時(shí)執行機構輸出力。

      2 調節閥正確安裝的若干問(wèn)題

      2.1 安裝的一般性要求

      （1）調節閥應垂直、正立安裝在水平管道上，公稱(chēng)通經(jīng)Dg≥50的調節閥，其閥前后管道上最好有永久性支架。
      （2）調節閥安裝位置應方便操作維修，以便人員能進(jìn)行維修和操作，必要時(shí)應設置平臺。
      （3）調節閥上、下部分應留有足夠空間，以便維修時(shí)取下執行機構和閥內件及閥的下法蘭和堵頭。
      （4）當調節閥安裝在有振動(dòng)場(chǎng)合時(shí)，應考慮防振措施。
      （5）未安裝閥門(mén)定位器的調節閥，膜頭上最好安裝指示控制信號的小型壓力表。
      （6）調節閥應先檢查校驗，并在管道吹掃后安裝。

      2.2 對安全問(wèn)題的考慮

      （1）閥門(mén)在操作的各個(gè)環(huán)節中（即安裝、試驗、操作和維修），應首先注意人員和設備的安全性。
      （2）閥切斷后，閥門(mén)中的壓力還可保持一段時(shí)間，應有降壓的安全措施，如安裝放空閥或排放閥。
      （3）對液體介質(zhì)，應安裝1個(gè)能限制流量的放空閥，以防過(guò)快打開(kāi)放空閥時(shí)水擊所造成的危害。
      （4）對蒸汽管線(xiàn)，在接近調節閥的上下2端應保溫。
      （5）壓力波動(dòng)嚴重的地方，應安裝管線(xiàn)緩沖器。

      2.3 對調節閥性能的考慮

      （1）配管通徑盡量與閥通徑一致。
      （2）調節閥入口直管段長(cháng)度至少不得小于10倍管道通經(jīng)。
      （3）調節閥出口直管段應有3~5倍管道通經(jīng)。
      （4）調節閥進(jìn)出口取壓點(diǎn)位置為閥前2倍管道通經(jīng)、閥后3倍管道通徑處。
      （5）必須按流動(dòng)方向箭頭安裝調節閥，避免過(guò)大的安裝應力。

      2.4 對手動(dòng)操作的考慮

      （1）閥門(mén)安裝位置應便于操作，并使操作人員能看到指示器（如液位計）上顯示的參數。
      （2）應考慮卸下調節閥手輪機構、定位器等附件的側面空間。
      （3）對大口徑、高空安裝的調節閥，要考慮到維護時(shí)操作人員的工作位置。

      2.5 調節閥信號的配管和配線(xiàn)

      （1）調節閥的配管和配線(xiàn)方案應滿(mǎn)足調節系統的要求。
      （2）調節閥配管宜采用D6×1mm 紫銅管；大膜頭調節閥和氣動(dòng)閥宜采用D8×1mm 紫銅管。

      3 調節閥主要性能的現場(chǎng)檢測

      調節閥的性能指標很多，以下項目應進(jìn)行重點(diǎn)檢測和調校。

      （1）基本誤差：將20~100kPa信號平穩地增大或減小輸入氣室（或定位器）內，測量各點(diǎn)所對應的行程值，計算出“信號—行程”關(guān)系與理論值之間的各點(diǎn)誤差，其最大值即為基本誤差。試驗點(diǎn)應按信號范圍的0%、25%、50%、75%、100% 5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，測量?jì)x表基本誤差應限于被測試閥門(mén)基本誤差限的1/4。
      （2）回差：實(shí)驗方法同上。在同一輸入信號上測得的正反行程的最大差值即回差。
      （3）始終點(diǎn)偏差：實(shí)驗方法同上。信號上限（始點(diǎn)）處的基本誤差即為始點(diǎn)偏差；信號下限（終點(diǎn)）處的基本誤差即為終點(diǎn)偏差。
      （4）泄漏試驗：通常試驗介質(zhì)為常溫水，當閥的壓差小于350kPa時(shí)，實(shí)驗壓力按350kPa做，當閥的工作壓差大于350kPa 時(shí)按允許壓差做。實(shí)驗介質(zhì)應按規定流向進(jìn)入閥內，閥出口可直接連通大氣或連接出口通大氣的低壓頭測量裝置，在確認閥和下游各連接管完全充滿(mǎn)介質(zhì)后，方可測取泄漏量。對主要閥門(mén)，還要做強壓試驗。
      （5）對配套定位器的閥，在安裝、投運前，均應現場(chǎng)調試。

      4 調節閥的現場(chǎng)維護

      調節閥由于直接與工藝介質(zhì)接觸，其性能直接影響到系統質(zhì)量和環(huán)境污染，所以對調節閥必須進(jìn)行經(jīng)常維護和定期檢修，尤其對使用條件惡劣和重要場(chǎng)合更應重視維修工作。其重點(diǎn)檢查維護部位：

      （1）對于使用在高壓差和腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合的調節閥，閥體內壁、隔膜經(jīng)常受到介質(zhì)的沖擊和腐蝕，應重點(diǎn)檢查耐壓、耐腐情況。
      （2）固定閥座用的螺紋，內表面易受腐蝕而使閥座松動(dòng)，應重點(diǎn)檢查此部位；對高壓差下工作的閥還應檢查閥座密封面是否被沖蝕、汽蝕。
      （3）閥芯受介質(zhì)的沖刷、腐蝕最為嚴重，檢修時(shí)要認真檢查是否被腐蝕、磨損，特別是在高壓差情況下閥芯因汽蝕現象磨損更為嚴重。
      （4）檢查膜片、“0”型圈和其它密封墊是否裂化或老化。
      （5）應注意聚四氟乙烯填料、密封潤滑油脂是否老化、配合面是否被損壞，必要時(shí)應更換。

      5 調節閥常見(jiàn)故障及現場(chǎng)處理

      調節閥現場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題是關(guān)不死、打不開(kāi)、回差大、泄漏大、振動(dòng)、振蕩等，其處理方法分別為：

      （1）閥芯關(guān)不死：對氣閉閥解決辦法是增大氣源壓力或調松彈簧預緊力（即降低氣室外起點(diǎn)壓力）。對氣開(kāi)閥的解決方法是增大彈簧預緊力，同時(shí)增大起源壓力。
      （2）推桿動(dòng)作遲鈍或不動(dòng)作：檢驗膜片、滾動(dòng)膜片、墊片是否老化、破裂引起漏氣。
      （3）回差大：推桿是否彎曲、填料壓蓋是否壓得太緊，尤其是石墨填料、閥芯導向是否有傷。解決辦法是換閥桿、換填料、增大導向間隙、換強力執行機構。
      （4）閥的全行程不夠：松開(kāi)閥桿連接螺母，將閥桿向外旋或向內伸。使全行程偏差值超過(guò)允許值再將螺母并緊。
      （5）閥小開(kāi)度穩定性差：現場(chǎng)首先檢查是否流向裝反了，或閥選得太大，解決辦法是改流開(kāi)安裝、縮小閥芯尺寸。
      （6）閥的動(dòng)作不穩定：定位器故障、輸出管線(xiàn)漏氣、執行機構剛度太小流體壓力變化造成推力不足。解決辦法是維修定位器和管線(xiàn)，改用剛度大的執行機構。
      （7）泄漏量大：首先檢查密封面是否有傷、閥座與閥桿連接螺紋是否松動(dòng)、閥關(guān)閉時(shí)壓差是否大于執行機構的輸出力。解決辦法是更換密封面、并緊閥座、更換高輸出力的執行機構。
      （8）振蕩現象：是由于閥處于小開(kāi)度工作或流向為流閉型所致。解決辦法是避免小開(kāi)度工作，改流開(kāi)型工作。

       6 結束語(yǔ)

       隨著(zhù)機組容量增大及自動(dòng)化程度提高，調節閥的重要性越來(lái)越重要。一臺滿(mǎn)意的調節閥，不僅能使自控系統穩定運行，減輕操作人員的勞動(dòng)強度，而且能有效減少機組運行參數的偏差，提高機組的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量。調節閥在使用中往往存在設計和制造質(zhì)量問(wèn)題，但更多的問(wèn)題涉及到使用及維護。