过控第三章阀门特性

3执行器3.1阀门概述及分类阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。按用途和作用分类：截断阀类：主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀等。调节阀类：主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。止回阀类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。分流阀类：用于分配、分离或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。安全阀类：用于超压安全保护。包括各种类型的安全阀。按主要参数分类：1、按压力分类(1)真空阀工作压力低于标准大气压的阀门。(2)低压阀公称压力PN<1.6MPa的阀门。(3)中压阀公称压力PN<2.5~6.4Mpa的阀门。(4)高压阀公称压力PN10.0~80.0Mpa的阀门。(5)超高压阀公称压力PN≥100Mpa的阀门。2、按介质工作温度分类(1)高温阀t>450℃的阀门。(2)中温阀120℃≤t<450℃的阀门。(3)常温阀-40℃≤t<120℃的阀门。(4)低温阀-100℃≤t<-40℃的阀门。(5)超低温阀t<-100℃的阀门。1标准大气压=0.1MPa=760mmHg柱.

1大气压=1.03323kg/cm2.

1MPA=10大气压力=10.3323kg/cm2.

按公称通径分类：小口径阀门：公称通径DN<40mm的阀门。中口径阀门：公称通径DN50~300mm的阀门。大口径阀门：公称通径DN350~1200mm的阀门。特大口径阀门：公称通径DN≥1400mm的阀门。按阀体材料分类(1)非金属材料阀门:如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门。(2)金属材料阀门:如铜合金阀门、铝合金阀门、钛合金阀门、铁阀门、碳钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门。(3)金属阀体衬里阀门:如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。通用分类法既按原理、作用又按结构划分，是目前国际、国内最常用的分类方法。一般分为：闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、节流阀、安全阀、减压阀、疏水阀、调节阀。3.2典型阀门3.2.1闸阀闸阀是指启闭体(阀板)由阀杆带动阀座密封面作升降运动的阀门，可接通或截断流体的通道。当阀门部分开启时，在闸板背面产生涡流，易引起闸板的侵蚀和震动，也易损坏阀座密封面，修理困难。闸阀通常适用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭的工况。不适用于作为调节或节流使用。明杆楔式单闸板闸阀1.手轮2.阀杆螺母3.填料压盖4.填料5.阀盖6.双头螺栓7.螺母8.垫片9.阀杆10.闸板11.阀体根据密封元件的形式，常常把闸阀分成：楔式闸阀、平行式闸阀、平行双闸板闸阀、楔式双闸板闸等。最常用的是楔式闸阀和平行式闸阀。撑开式闸阀的分类闸阀楔式平行式单闸板双闸板旋转式(暗杆)升降式(明杆)直齿圆柱齿轮法兰连接焊接连接螺纹连接锥齿轮气动自动密封式单闸板双闸板液动电动手动3.2.2截止阀

截止阀和节流阀都是向下闭合式阀门，启闭件（阀瓣）由阀杆带动，沿阀座轴线作升降运动来启闭阀门。截止阀与节流阀的结构基本相同，只是阀瓣的形状不同：截止阀的阀瓣为盘形，节流阀的阀瓣多为圆锥流线型，特别适用于节流，可以改变通道的截面积，用以调节介质的流量与压力。

1、手轮2、阀杆螺母3、阀杆4、填料压盖5、T形螺栓6、填料7、阀盖8、垫片9、阀瓣10、阀体介质通过此类阀门时的流动方向发生了变化，因此截止阀的流动阻力较高。流体从阀芯下部引入称为正装，从阀芯上部引入称为反装。正装时阀门开启省力，关闭费力，反装时，阀门关闭严密，开启费力，截止阀一般正装。截止阀的种类截止阀直杆式斜杆式直通式角式上螺纹阀杆下螺纹阀杆螺纹连接法兰连接焊接连接螺纹连接法兰连接法兰连接下螺纹阀杆上螺纹阀杆直通式3.2.3止回阀止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。包括旋启式止回阀和升降式止回阀。

1.阀盖2.摇杆3.螺钉4.阀瓣5.阀体止回阀的分类止回阀升降式旋启式单瓣式双瓣式立式多瓣式直通式螺纹连接法兰连接蝶式直通式法兰连接法兰连接焊连连接

蝶阀是由阀体、圆盘、阀杆、和手柄组成。它是采用圆盘式启闭件，圆盘式阀瓣固定于阀杆上，阀杆转动90即可完成启闭作用。同时在阀瓣开启角度为20～75时，流量与开启角度成线性关系，有节流的特性。蝶阀广泛用于2.0MPa以下的压力和温度不高于200℃的各种介质。3.2.4蝶阀手轮传动机构阀杆蝶板阀体蝶阀的结构蝶阀的种类蝶阀中心对称板式润滑式气动电动斜板式偏置板式法兰连接对夹连接手动蜗轮传动液动3.2.5球阀球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的旋转90度的动作，不同的是旋塞体是球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。球阀只需要旋转90度和很小的转动力矩就能关闭严密。阀体介质阻力很小。球阀最适宜直接做开闭使用，但也能节流和控制流量。主要特点是结构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷、乙烯、树脂等。球阀的种类球阀手动气动电动电动气动电-液动气-液动蜗轮传动浮动球固定球直通式三通式Ｌ型三通式Ｔ型三通式直通式螺纹连接法兰连接法兰连接焊接连接3.2.6隔膜阀是用一个弹性的膜片连接在压缩件上，压缩件由阀杆操作上下移动，当压缩件上升，膜片就高举，形成通路，当压缩件下降，膜片就压在阀体上，阀门关闭。适用于开断、节流。隔膜阀特别适用于运送有腐蚀性、有粘性的流体，而且此阀的操作机构不暴露在运送流体中，故不会被污染，也不需要填料，阀杆填料部分也不会泄漏。堰式隔膜阀直通式隔膜阀3.2.7安全阀

安全阀是自动阀门，它不借助任何外力，利用介质本身的压力来排出一定量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复到安全值后，阀门再自行关闭以阻止介质继续流出。安全阀的种类安全阀重锤式脉冲式弹簧式杠杆重锤式带散热片带扳手带控制机构不封闭封闭全启式微启式带扳手全启式微启式安全阀的结构弹簧式式安全阀：1.保护罩2.调整螺杆3.阀杆4.弹簧5.阀盖6.导向套7.阀瓣8.反冲盘9.调节环10.阀体11.阀座脉冲式安全阀其结构有主阀、辅阀。辅阀为口径很小的直接载荷式安全阀，与主阀相接。当系统超压时，辅阀首先开启，排出介质。适用于大口径、大排量及高压系统。导阀2.主阀3.圆顶气室4.活塞密封圈5.阀座6.压力传感嘴3.2.8调节阀调节阀是靠改变阀门阀瓣与阀座间的流通面积，达到调节压力、流量等参数的目的。本节主要介绍调节阀的阀体和阀芯的主要结构，调节阀的流量特性以及有关阀芯气蚀、噪音问题，调节阀流量特性，调节阀选型等。调节阀的阀体结构直通单座阀阀体内只有一个阀座和密封面，结构简单,密封效果好，是使用较多的一种阀体类型。

直通双座阀阀体内有两个阀座和密封面，流通能力大，不平衡力小，但泄漏量大，切断效果差，是使用较多的一种阀体类型套筒阀

阀芯上可开有平衡孔，减小不平衡力。套筒阀可调比大，振动小，不平衡力小，互换性好，可适用于大部分单双座阀的应用场合，不适用于有颗粒及较脏污介质，是使用最为广泛的一种阀体类型球阀、蝶阀、隔膜阀等都可以作为调节阀。气蚀、噪音问题抗气蚀、噪音的措施采用多级阀芯,分级降压，使每级压力高于汽化压力。降低阀上压差，控制介质流速，串联节流孔板。采用抗气蚀的材料延长使用寿命。采用消音器。3.3执行机构3.3.1电动和气动执行机构简介

气动执行机构

阀门气动驱动装置安全、可靠、成本低，使用维修方便，是阀门驱动机构中的一大分支。在具有防爆要求的场合应用较多。阀门气动驱动装置采用气源的工作压较低，结构尺寸不大，阀门气动驱动装置的总推力也不很大。电动执行机构

一般由电机、减速箱、手操机构、机械位置指示机构等部件组成。电动驱动装置具有动力源广泛，操作迅速、方便等特点，容易满足各种控制要求。在阀门驱动装置中，电动装置占主导地位。

电动执行机构的构造观察窗指示器电容器接线端子电机限位开关／力矩开关加热器机体底座涡轮、蜗杆手柄手轮动力转动轴套电动执行器框图电动执行结构输入输出关系3.3.2电动执行单元组成及工作原理1）电动执行单元的组成电动执行单元电器框图2）前置放大器与触发器前置放大、触发电路3）晶闸管交流开关与两相伺服电动机执行器晶闸管交流开关与两相伺服电机执行器3.4调节阀流量特性直线流量特性等百分比流量特性快开流量特性抛物线流量特性相对流量特性：直线流量特性相对流量与相对开度成直线关系，即单位行程变化引起的流量变化是常数。等百分比流量特性（对数流量特性）单位行程变化引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比，即放大系数是变化的，但是相对流量的变化是常数。快开流量特性相对行程变化引起相对流量的变化与该点相对流量成反比，其作用与等百分比相反。抛物线流量特性相对行程的变化引起相对流量的变化与该点相对流量的平方根成正比。介于直线与等百分比之间弥补了直线特性小开度调节性能差的缺点。理想情况阀门相对流量特性名称相对流量特性变化规律线性阀常数，即调节阀放大系数。等百分比阀（对数阀）由小到大变化。快开阀由大到小变化。调节阀流量特性流量特性：阀门放大系数：调节阀门流量特性名称流量特性负荷干扰下，变化规律干扰下，变化规律线性阀

常数，与流量无关

等百分比阀（对数阀）由小到大变化。

为常数，与流量无关。快开阀由大到小变化。

为变量不同的阀芯形状决定不同的流量特性；蝶阀、球阀、隔膜阀、偏心旋转阀固有特性不能修改；套筒阀、柱塞阀、v形开口阀，可修改阀芯形状改变流量特性。流量特性与阀芯形状的关系控制阀结构示意图1）控制阀结构与特性的选择控制阀的结构形式主要根据工艺条件进行选择。控制阀的结构形式确定后，还要确定其流量特性。3.5调节阀选型固有流量特性（压差不变，理想情况）工作流量特性（压差变化，实际情况）调节阀与系统压差比0.6~1<0.6工作流量特性固有流量特性直线直线对数对数快开快开快开直线直线对数对数对数2）控制