调节阀国际电工委员会IEC节阀（国外称控制阀Valve）

发布时间：2023-05-28浏览次数：

国际钳工执委会IEC对调节阀（美国称控制阀Valve）的定义为：“工业过程控制系统中由动力操作的装置产生的终端器件，它包括一个阀门部件，内部有一个改变过程流体流率的组件，阀门部件又与一个或多个执行机构相通。执行机构拿来响应控制器件送来的讯号。”可见，调节阀是由执行机构和阀门部件两部份组成，即：

调节阀＝执行机构+阀门部件+附件

其中，执行机构是调节阀的推进装置，它按讯号压力的大小形成相应的推力，使推杆形成相应的位移，以便拉动调节阀的气阀动作；阀门部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，通过执行机构推杆的位移，改变调节阀的节流面积，达到调节的目的。

调节阀按其能源形式不同主要分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三大类。他们的区别在于所配的执行机构上。后者配的是气动执行机构，后边一种配的是电动执行机构，前者配的是液动执行机构。

气动调节阀剖面结布光

可调式减压阀组

调节阀在系统中的作用与重要性

调节阀在调节系统中是必不可少的，它是组成工业手动化系统的重要环节，被称之为生产过程手动化的“手脚”。

如图右图所示：

可调式减压阀组

图1-1手动调节系统的构成

调节阀的功能

1、调节功能

1)流量特征

流量特征是反映调节阀的开度与流量的变化关系，以适应不同的系统特征要求，如对流量调节系统反应速率快需对数特点；对体温调节系统反应速率慢，需直线流量特征。流量特征反映了调节阀的调节质量。

可调式减压阀组

2)可调范围R

可调范围反映调节阀可控制的流量范围，用R＝Qmax：Qmin之比表示。R越大，调节流量的范围越宽，功耗指标就越好。一般阀的R＝30，好的阀，如V型阀门、全功能超重型调节阀，R可达100～200。

3)小开度工作功耗

有些阀深受结构的限制，小开度工作功耗差，形成启跳、振荡，R显得很小(即Qmin巨大)，如单座阀、衬胶阀门。好的阀小开度应有微调功能，即可满足很小流量的调节，且工作又要求非常平衡，这类阀如V型阀门、偏心旋转阀、全功能超重型调节阀。

4)流量系数Cv或Kv

流量系数表示通过流量的能力，同口径Kv值越大越好，尤其是阀门、蝶阀，他们的Cv/Kv值是双座阀、双座阀、套筒阀的2～3倍。

5)调节速率

满足系统对阀动作的速率要求。

2、切断功能

截断功能由阀的泄露量指标来表示，截断一般指泄露量大于0.001％，它反映阀的内在的品质。在阀的使用中，对国产阀泄露量大的呼声反映巨大。

3、克服压差功能

它一般用阀关掉时的容许压差来表示，容许压差越大，此功能也就越好。假如考虑不周到，气阀都会被压差顶开，导致阀关不到位，泄露量超标。为此，保证阀截断就应当摆脱阀关掉时的工作压差。

4、防堵功能

对不干净介质的调节或则虽然是干净介质，管线中的焊渣等杂物都或许导致阀堵塞或被卡住，所以要求阀应有较差的防堵功能，使之正常调节。防堵性最好的是流路最简略的双座角阀和旋转类阀，如阀门、蝶阀、偏心阀；流路复杂的阀、上下螺母导向的阀，迷宫式多级升压阀易导致堵卡。

可调式减压阀组

5、耐蚀功能

抵御介质的磨蚀和蠕变和气蚀，以减少阀的使用寿命。阀的磨蚀是由介质的物理功耗造成的材质磨蚀问题，一般采用耐磨蚀的材料来解决；冲刷是由高速流动的介质、含颗粒的介质引致。解决的途径是采用耐热的材料，如点焊斯泰莱合金或炭化钨。气蚀则要在机构结构上选用反汽蚀举措，对高压阀、大压差工作的调节阀要选用多级通便的方式。

6、耐压功能

它反映阀的硬度和安全指标，即介质不能通过密封处和阀门缺陷处向坏疽漏。出厂时一般用1.5倍公称压力作实验来检测。对高压介质最好是选用壳体结构；铸钢阀的耐压硬度是最低的，一般应选铸铁阀。

7、耐温功能

满足不同盐度条件下阀的硬度和功耗，气温的较大变化会使阀门材质的硬度增加，所以阀应当满足介质的气温变化范围的要求，使阀在工作湿度下有较差的硬度和安全保证。

8、外观和净重

反映阀的外型品质且要求仪表化、轻型化、小型化。其净重应越轻越好，以便于使用，如吊装、安装、维护等。

各种调节阀的功能强弱比较

调节阀功耗指标

根据气动调节阀的国标：GB/T4213-92，共计14个性能指标：

1基本偏差；2回差；3死区；4一直点误差；5额定行程误差；6泄露量；7滤料函及其它连结处的密封性：8气室的密封性；9耐压硬度；10额定流量系数；11固有流量特征；12抗震动性；13动作寿命；14外型。

对调节阀气源和环境湿度的要求

气源应为清洁、干燥的空气，不富含显著的磨蚀性氢气、溶剂或其他液体。带定位器的调节阀，其气源所含固体微粒人数应超过0.1g/m，且微粒半径应小于3μm，含油量应大于1ppm。

可调式减压阀组

定位器气源不干净是导致定位器工作不正常的主要成因，占故障率的2/3以上，应非常留意这一点。

调节阀环境湿度为-25～+55℃或－40～+70℃。

调节阀工作时应满足上述要求。

波纹管调节阀

有毒性、易挥发或贵重的流体不容许其泄露时、高真空应用时或按环保甜美空气要求（EPA、TA-Luft认证）时，以及核工业、石化等领域的特殊应用时，不能用锥面环缝的滤料密封，使用金属波纹管密封来实现“零泄露”要求。

控制阀波纹管密封是应用波纹管组件，将其上端一般是冲压固定在轴套上，下端固定在延长阀盖上并被压密切封，为轴套与阀内的过程介质之间提供一个可轴向变型的金属隔离套，产生动密封，以实现衬套处的“零泄露”，但是衬套增强动作无磨擦。辅助常规的销钉滤料后备被作为双重保护，以避免万一波纹管断裂或失效时形成外漏。通常都设计有泄露检测插口可调式减压阀组，必要时也可运用这个插口注入密封液/隔离液，也可以安装泄露继电器/传感。

金属波纹管（Metal）是一种弹性、薄壁、有多个纵向波纹的管壳零件（以下简称波纹管），可制成多层或单层。

波纹管有三种制造方式：机械成型、液压成型、焊接。

用机械成型方式制造的波纹管，其波纹是在金属薄壁管上用旋转工具或磨具单个波纹连续地加工成型，可依照还要制成多层或单层波纹管。型材通常选铸铁材料的热轧薄壁管（无缝管）和用铝板卷焊成的薄壁管（点焊管），这只是影响波纹管使用寿命和疗效的重要诱因。由坯料带材、板材经熔体冲压的薄壁管（点焊管）制成的波纹管要显著强于无缝薄管（无缝管）制成的波纹管，循环寿命有总数级之差。

应用油压成型方式制造的波纹管，是将金属薄壁管装在磨具中，从其内部施加油压，同时轴向压缩金属管而制造出波纹管。型材采用同于机械成型方式，只是采用热轧薄壁管和用铝板卷焊成的薄壁管应用冲压方式制造的波纹管，是将多个环型弹性金属阀座的外边沿和内边沿分别交替地冲压在一起制成波纹管。

对于机械成型的U型波纹管，每位波纹比铆接波纹管的单个旋圈要占用更多空间高度，在相似位移（行程）下要比铆接波纹管的厚度大得多，约3倍左右，还要的延长阀盖更长。但U型波纹不会像冲压波纹管这样容易将工艺物料残留在下摆层内，硬度也大，耐压力高，循环寿命也比较长。

在全行程，工作压力和湿度下，冲压型波纹管密封的循环寿命为1万次，额定循环寿命都在10万次循环次数以上。

波纹管主要功耗

1、刚度

可调式减压阀组

波纹管的挠度是使波纹管形成单位位移所须要的力，按工况与位移性质不同可有轴向挠度、弯曲挠度、扭转挠度等，在实际应用中重要的是轴向挠度。对于轴向挠度，是反映波纹管灵敏度的一个参数，伸长率越大灵敏度越差。轴向挠度也与波纹数成正比。

2、位移

波纹管的位移是其压紧位移和匡扶位移之和，与其波纹数成反比（单波纹位移除以波纹数量等于总位移），有最大位移及容许位移两种。最大位移指波纹管在外压力作用下，压到波纹之间互相接触时所能形成的最大位移；

容许位移是指波纹管不形成规定塑性变型状况下所能达到的最大位移。在正常使用条件下容许形成的工作位移通常是容许位移的40%-50%。

3、耐压力

耐压力分受内压和外压两种方式，通常来讲，同一波纹管在其它条件相同时，受外压比受内压时的稳定性要好，因此受外压作用时的最大耐压力比受内压时高

4、循环寿命

波纹管随衬套从全跑到全关再到全开的联通过程称之为一次循环，循环寿命是指波纹管在规定压力、温度和轴向行程下往复运动而不破坏最大的循环次数。相似的波纹管的循环寿命是与其工作状态、位移大小、循环频次、压力和湿度等有关。应用中的外力强扭转、超量位移和咬伤咬伤都严重影响循环寿命和密封疗效。

波纹管冲压在轴套上并使其在自由下垂时为球阀行程的50%，使压紧位移和匡扶位移大体相等，可使循环寿命达到最大点。大多数调节型控制阀的行程一般是在25%-75%之间的一个小范围内变化，是在波纹管下垂点附近形成较小位移，而不是全行程动作的整个工作位移，这也能明显延长波纹管的使用寿命，即实际循环次数要比给出的额定循环寿命要长。

5、工作气温

工作气温只是影响波纹管寿命的主要诱因之一，不同的波纹管有不同的适用气温范围，但即使在要求范围内，若越趋近于范围上下限，越影响使用次数。

自力式调节阀

自力式控制阀无需外加特锐德，只借助被控流体的能量自行操作并保持被控变量恒定的阀。

1.自力式调节阀又分为直接作用式和间接作用式两种。

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