調節閥的用途

  調節閥又稱控製閥，它是過程控製係統中用動力操作去改變介質流量的裝置。國際電工委員會IEC對調節閥（Con-trol valve）的定義為：工業過程控製係統中由動力操作的裝置形成的終端元件。它包括一個閥部件，內有一個改變過程流體流率的組件。閥部件又與一個或對個執行器相連接，執行機構用來響應控製元件送來的信號。可見，調節閥是由執行機構和閥門部件兩部分組成。執行機構是調節閥的驅動裝置，它按信號壓力的大小產品相應的推力，使推杆產生相應的位移，從而帶動調節閥的閥芯動作。閥門部件是調節閥的調節部分，它直接與介質接觸，通過執行機構推杆的位移，改變調節閥的節流麵積，達到調節的目的。
  調節閥按其能源方式的不同，主要分為氣動調節閥、電動調節閥、液動調節閥三大類。它們的差別在於所賠的執行機構上，氣動調節閥是以壓縮空氣為動力源，配有氣動執行機構；電動調節閥以電為動力源，配有電動執行機構；液動調節閥以液壓力為動力源，配有液動執行機構。
  1.傳統的閥類
  1.直通單座閥  圖2-64所示為常用的氣動直通單座調節閥。它由閥體、閥座、閥芯、導向套、閥蓋、閥杆和填料等零件組成。閥芯和閥杆連接在一起，連接方法可用過盈配合銷釘固定或螺紋連接銷釘固定，也可以閥芯和閥杆製成一體，在閥蓋和閥體間設有導向套，為閥芯上下移動起導向作用。導向套上的小孔，連通閥體內腔和閥的出口端，導向套上腔的介質很容易通過小孔流入閥的出口端，不會影響閥芯移動。
   這種調節閥的閥體內隻有一個閥芯和一個閥座，特點是泄漏量小，易於保證密封，機構上有調節型和切斷型。它們的區別在於閥芯的形狀不同。調節閥閥芯的形狀為柱塞形，切斷型閥芯的形狀為平板或錐形。它的另一個特點是介質對閥瓣的作用力大，即不平衡力大，特別是在高壓差、大口徑的情況下更為嚴重，所以僅適用於低壓差的場合。否則應適當選擇推力的執行機構或配以閥門定位器。 

  閥芯有正裝和反裝兩種類型。當閥芯向下移動時，閥芯與閥座間流通麵積減小，稱為正裝；反之則稱為反裝。調節閥的公稱尺寸DN和閥座直徑dn標誌著閥門的大小，對於公稱尺寸小於DN25的單導向閥芯，隻能正裝不能反裝，因此氣開必須采用反作用執行機構。
  2.直通式雙座調節閥  圖2-25所示為氣動直通式雙閥座調節閥，由閥體、閥座、閥芯、閥杆、閥蓋、導向套、填料等零件組成，閥體內有兩個閥芯和閥座、介質從圖示閥體左側流入，通過閥座和閥芯後，有右側流出，它比同公稱尺寸的單座閥能流過更多的介質，流通力約提高20%~50%，介質作用在上下閥芯上的力可以互相抵消，所以不平衡力小，允許壓力大。但因為上、下閥芯不容易保證同時密封，所以泄漏量大；另外，閥門的介質流路較為複雜，在高壓差中使用時，對閥體的衝刷及汽蝕損壞較嚴重；不適用高粘度介質和含纖維介質的調節。
  雙閥座調節閥變正裝為反裝是很方便的，隻要把閥芯倒裝，閥杆與閥芯的下端連接，上下閥座位置互換，並反裝之後，就可以改變安裝方式。

  3.套筒調節閥圖2-66所示為氣動直通式套筒調節閥。它由閥體、套筒、閥賽、閥蓋、閥杆及填料等零件組成。套筒閥也稱籠式閥，是一種機構特殊的調節閥。其閥體與一般直通式單座閥相似，但閥內有一個圓形套筒。套筒四周有不同形狀的開口，根據流通能力大小的要求，套筒的窗口可以為多個、四個、兩個或一個。利用套筒導向，閥芯可以在套筒中上、下移動，由於這種移動改變了套筒的節流麵積，形成了各種流量特性，並實現流量的調節。
  由於套筒調節閥采用平衡型的閥芯機構，閥芯和套筒圓柱麵導向，因此，不平衡力小，穩定性好，不易振蕩，從而改善原有閥芯容易損壞的現象。

  圖2-67所示為角式套筒蒸汽調節閥，蒸汽壓力和流量都是由控製套筒內的閥芯位置來決定，信號是從壓力控製回路到閥門執行器，是平衡閥閥芯行程增大或減小，從而增大或減小流通麵積。控製套筒有一排可達到所需流量特性的節液孔，以向下的方向流向出口。調節閥的出口端設有降低噪聲的多孔罩，通過小孔，可降低噪聲。

   這種調節閥允許壓差範圍大，當改變套筒節流孔形狀時，就能得到所需的流量特性，如圖2-68所示。這種閥的閥座不用螺紋連接，維修方便，加工容易，通用性強。
   4.三通調節閥  圖2-69所示為三通調節閥。它由閥體、閥座、閥芯、閥杆、閥蓋及填料等零件組成，閥體上有三個通道與管相連，按其作用方式，三通調節閥可分為分流型（把一種介質分成兩路）、合流形（把兩路介質混合成一路）。

  5.角式調節閥  圖2-70所示為單閥座角式調節閥機構。它由閥體、閥座、閥芯、導向套、閥蓋、彈簧、閥杆和填料等零件組成。圖2-71為角式套筒調節閥機構。它由背壓噴嘴、噴水進口、籠式消聲器、閥座、套筒、閥芯、閥蓋及閥杆等零件組成。角式套筒調節閥常用於電站的減溫壓係統中，其工作流程為：閥芯6的中心設有一通水管，連接閥蓋7的供水腔至閥座4小麵的出水區。此水管的上部設有多個節流孔，節流孔的尺寸及編排方法均經過嚴格的就算，噴水經過節流孔和水管直接流向閥體的出口，水管從閥芯6底部延伸至閥座外的縮流麵處。噴水點在蒸汽流速多及產生端流的區域，以達到水珠能很快及均勻分散在整個流路中。因此，在閥的下遊壓力恢複時，水立即汽化而達到所需的降溫控製。

自力式調節閥
  自力式調節閥也稱直接作用式調節閥，它不需要外部能源，直接利用被調介質的能量來操縱調節機構，實現自動控製。自力式調節閥可以實現溫度、壓力、流量等參數的調節。
  （1）自力式溫度調節閥  自力式溫度調節閥的機構如圖2-72所示。隻要把溫包插入到要調溫的管路中，就可以感受到溫度的變化，控製閥門的開度。因為溫包中填充有定量的膨脹液體，液體的體積又和溫度有關，可以成為調節閥的感溫元件。利用給定裝置6和調節旋鈕7可改變填充有膨脹液的溫包4的容積，是調節閥設定在一個適當的規定溫度值。溫包內的溫度變化後，液體體積有了變化，這一變化通過毛細管3，一壓力作用傳遞給活塞2，活塞2作用於閥門的閥杆，溫度高時關小閥門，溫度低時，在彈簧力的作用下把閥門開大。在這種溫包裝置中，還裝有壓力計5，可讀出溫包中膨脹液的壓力。實際上，溫包4,、壓力計5、給定裝置6及調節旋鈕7，構成了調節閥的恒溫器。
  自力式溫度調節閥經常用於鍋爐的溫度調節，它能使溫度和閥門開度之間保持線性的函數關係。

 （2）自力式壓力調節閥。這是一種有古老重錘自力式壓力調節閥和新型的帶指揮的自力式壓力調節閥兩種類型。
  1.重錘自力式壓力調節閥。這是一種簡單的調節方法，根據作用方式可分為閥前壓力調節和閥後壓力調節兩種，如圖2-73所示。
  當采用閥後壓力調節時(圖2-73a），信號從閥後管道內取得，用以保持閥後壓力的恒定，此壓力的大小，取決於重錘的重力，也就是說，改變重錘的重量，給定值就改變，當作用在主閥膜片1的壓力增大時，閥芯向下移動，流通麵積變小，當閥後壓力作用在杠杆2的力矩等於重錘作用的杠杆的力矩時，出於平衡狀態，調節閥的開度不變。
  當采用閥前壓力調節時(圖2-73b），信號來自閥前管路，用來保持閥前壓力不變，當作用子在主閥膜片1的信號壓力增大時，閥芯4向下移動，使流通麵積增大，閥前壓力就會下降，而閥前壓力下降時，重錘3所產生的力使閥芯4向上移動，又使流通截麵積小，直到閥前壓力增高到給定值為止。

  2.帶指揮器的自力式壓力調節閥。圖2-74所示為帶指揮器的自力式調節閥，采用圖2-74a所示的閥後壓力調節時，當被調介質的壓力升高，作用在主閥膜片上2下麵的壓力就大於上麵的壓力，閥芯9向上移動，使流通麵積減小，這樣，閥後壓稍微下降，同時作用在指揮器膜片上3上的壓力增大，當作用在指揮器膜片3上的力大於指揮器給定彈簧7的力時，指揮膜片組件6向右移動，擋板4靠近噴嘴5，指揮器的輸出壓力減小，通到主閥膜片2上麵的壓力隨之降低，閥芯9繼續向上移動，流通麵積繼續減小，被調介質的壓力繼續降低，直到與指揮器給定彈簧7的力時，指揮器膜片組件6向左移動，擋板4離開噴嘴，指揮器的輸出壓力增大，將閥芯9打開，閥後壓力回升到給定值，針型閥1用做調整放大倍數，過濾器8能夠去介質中的顆粒雜質，防止噴嘴被堵而失去作用。

  3.自力式壓差調節閥。圖2-75所示為一種自力式壓差調節閥，它由閥門7和具有雙作用的執行機構5組成，通過正、負信號接頭3和4，接受來自孔板2的壓差信號，這種調節閥的工作範圍是可以用調節閥螺母6加以調節的，因為轉動調節螺母6可以改變執行機構中的彈簧力。
  (3) 自力式流量調節閥  這種調節閥的動作原理如圖2-76所示。在閥門的管道中有一個靶板9，直接受到介質的作用，介質對靶板的作用力可以計算出來的，從流體力學的計算公式可以知道作用力的大小和靶板的麵積成正比，而和體積流量的平方也成正比，即流量的變化對作用力的影響極大。
  當靶板的尺寸確定後，介質對靶板的作用力與靶板及靶室的幾何形狀、介質的密度、介質的雷諾數因素有關。

  當管路中的流量增大時，作用在把板9上的力立刻增大，通過杠杆傳動指揮器膜片組成6向右移動，擋板4靠近噴嘴5，指揮器輸出的壓力減小，通到主閥膜片2上的壓力隨著降低，閥芯10上的流通截麵小，流量也就減小，直到這一流量作用在靶板上的力傳到指揮器內，與給定彈簧7的力相平衡為止。當管路流量減小時，作用過程則相反。