调节阀课件完

仪表调节阀基础知识主要内容一阀门概述和分类二阀门的基本结构和技术规格三调节阀基本功能的介绍四调节阀手轮的介绍五调节阀基本材料的介绍六阀门常见故障及维护阀门的定义

阀门是流体输送系统中的控制部件，在石油化工装置中发挥重要作用接通和截断介质防止介质倒流调节介质压力、流量分离、混合或分配介质防止介质压力超过规定数值，保证管道或设备安全运行。一阀门的概述和分类阀门的分类按用途和作用分类截断类：主要用于截断或接通介质流。如闸阀、截止阀、球阀、碟阀、旋塞阀、隔膜阀止回类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。调节类：调节介质的压力和流量如减压阀、调压阀、节流阀安全类：在介质压力超过规定值时，用来排放多余的介质，保证管路系统及设备安全。分配类：改变介质流向、分配介质，如三通旋塞、分配阀、滑阀等按压力分类真空阀工作压力低于标准大气压的阀门低压阀公称压力PN<1.6MPa的阀门中压阀公称压力PN<2.5~6.4Mpa的阀门高压阀公称压力PN10.0~80.0Mpa的阀门超高压阀公称压力PN≥100Mpa的阀门按介质工作温度分类高温阀——T＞450℃的阀门中温阀——120℃＜T＜450℃的阀门常温阀——-40℃＜T＜120℃的阀门低温阀——-100℃＜T＜-40℃的阀门超低温阀——T＜-100℃的阀门按阀体材质分类三、按阀体材料分类非金属材料阀门如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门金属材料阀门如铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门、钛合金阀门铁阀门、碳钢阀门、低合金钢阀门、高合金钢阀门金属阀体衬里阀门如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门按工程尺寸分类小口径阀门：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的阀门二调节阀的基本结构和技术规格1调节阀的基本结构

国际电工委员会IEC的对调节阀的定义是：工业过程控制系统中由动力操作的装置形成的终端元件，它包括一个阀体部件，内部有一个改变过程流体流率的组件，阀体部件有于一个或多个执行机构相连接。执行机构用来响应控制元件送来的信号。可见，调节阀是由执行机构和阀体两部分组成，即：

调节阀=阀体+执行机构阀体阀体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。阀体按照阀体类型来区分调节阀，目前使用的调节还有以下几种（图片见图片库）直通单座阀直通双座阀套筒阀角行阀三通阀隔膜阀蝶阀球阀偏心旋转阀直通单座阀图一直通单座阀阀体内只有一个阀芯和阀座，是目前化工装置使用较广的气动调节阀之一，其使用特点如下：由于只有一个阀芯，容易保证密封，泄漏量小，但不能完全切断，其标准泄漏量为0.01％KV，因此适用于泄漏量要求小的场合。正因为只有一个阀芯，压差对阀芯产生的不平衡推力大。设阀前压力为P1，阀后压力为P2，阀杆直径为ds，阀座直径为dg，见图一，则往上的推力为0.25πdg2Pl，往下的推力为0.5π（dg2-ds2）P2。直通单座阀不平衡力是：Ft＝0.25πdg2Pl－0.25（dg2-ds2）P2由公式可知，口径越大，上推的不平衡力越大，所以，允许压差△P越小，因此直通单座调节阀仅适用于△P小的场合，否则必须选用推力大的执行机构，或配用阀门定位器。但口径较小时，因△P作用面积小，也可用于大压差场合。因阀体流路较复杂，加之导向处易被固体卡住，不适用于高粘度、悬浮液、含固体颗粒等易沉淀、易堵塞的场合。直通双座阀直通双座阀由于流体压力作用在两个阀芯上,不平衡力相互抵消许多,因此允许压差大。这种能互相抵消许多不平衡力的结构为平衡式结构。在关闭时,因存在着加工误差,阀芯与阀座的两个密封面不能同时密封,因此,泄漏量比单座阀大十倍到上百倍；同时,温度变化时泄漏量也会增大,这这是它的突出的缺点,所以不能用在工艺要求泄漏的场合因阀体流路较复杂,加之上下导向处易被固体颗粒卡住,不适用于高粘度、悬浮液、含固体颗粒等易沉淀、易堵塞场合套筒阀套筒阀阀的稳定性好。由于套筒阀的阀塞设有平衡孔，可以减少介质作用在阀塞上的不平衡力，加上足够的阀塞导向，因此不易引起阀芯的振荡套筒提供的节流窗口有开大窗口和打小孔（喷射型）两种，后者有降低噪音，减小共振的功能阀的泄漏大，因为是双密封结构（道理同双座阀也因为是双密封结构，故许用压差大维修方便它由阀塞自身导向，加上流路复杂，更容易堵卡套筒阀调节阀常见流量特性主要由三种：快开等百分比线性套筒阀直线套筒阀等百分比角阀角阀流路简单，具有“自洁”性能，可适用于不干净介质场合。流阻小，具有双座阀的流量系数（比单座阀大）需要角形连接的场合阀体易于锻造毛坯，所以高压阀通常采用角形阀三通阀三通阀三通阀工作时,一个通路处全关,另一个通路全开位置,关闭时受力与单座阀相似.三通阀是由单、双座阀改型而成，并利用阀芯自身导向,更换气开气闭时,必须更换执行机构.由于小口径不平衡力小,当Dg≤80时,合流阀可用于分流场合。三通阀阀芯与套筒阀的套筒一样，其节流面积有开大窗口和打小孔（喷射型）两种，后者有降低噪音，减小共振的功能。隔膜阀隔膜阀软的橡胶隔膜阀能切断介质做到不漏因橡胶有一定的耐蚀性，在60年代前，还没有更好的耐腐蚀材质，它通常又被当作耐腐蚀材料来推广应用，甚至还延续到今天流路简单，有“自洁”作用，可用于不干净介质开特性，但作为耐腐蚀调节阀用时，只好用快开特性的前部分，其有效行程短，调节品质差尤如一个疲劳试验件，强迫它上下折叠，容易破坏，因为隔膜是一个不可靠的零件，导致阀寿命较短,这是致命缺点隔膜阀关闭时,介质作用力把膜片往上顶,不平衡力较大,需要较大的执行机构推力,因此,必须选用特别大的又笨又重的执行机构，同时，膜片的耐压，耐温系数不高，因此只能使用在压力不高，温度不高的一般场合。尤其需要强调的是:耐腐蚀材质越来越多,尤其是80年代末衬氟塑料工艺得以解决,衬氟球阀问世由于氟塑料比橡胶耐腐蚀、耐温,而球阀的球芯又远比隔膜阀隔膜的刚度强十倍百倍,所以建议在腐蚀介质的切断和调节场合，尽量不选用隔膜阀，选用耐腐蚀衬氟球阀、蝶阀和全四氟单座阀。蝶阀蝶阀阀大致分为普通蝶阀、高性能蝶阀、三偏心蝶阀具有体积小、重量轻，特别适应于大口径的场有较好的近似对数流量特性，调节性能好。因其阀体又兼阀座功能，能很好地利用节流的冲刷有效地对阀体内壁进行冲洗，又带来较好的“自洁”性能最适用于大口径、大流量、低压力、不干净介质的场合。随着工艺参数的强化，口径的不断增大蝶阀的应用将越来越广泛。球阀球阀最大特点是流路最简单、损失最小，“自洁”性能最好。“O”形球阀无阻调节，Kv值最大，通常用于不干净介质的两位切断。

“V”形球阀提供近似对数流量特性的调节特性，“V”形球阀与阀座相对转动时产生剪切作用，尤其适用于高粘度、悬浮液、纸浆等不干净、含纤维介质的调节、切断。阀芯的受力是在△P作用下,将阀芯球推向一侧阀座上,对阀座产生的压紧力增加了阀芯转动时的摩擦力,因此△P主要产生的是一种摩擦力,执行机构克服这一摩擦力容易得多,即球阀切断压差较大。偏心旋转阀偏心旋转阀球面压紧阀座时，容易把结晶结巴物破坏流路简单，Kv值大，“自洁”性能好阀体体积小、重量轻执行机构执行机构是调节阀的的推动装置，它按信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀阀芯的动作。目前化工装置主要使用的执行机构主要由三种动力装置，分别是:气动，电动，液动。建峰装置主要使用的调节阀是气动调节阀气动执行机构主要分：单作用执行机构

双作用执行机构单作用执行机构反作用正作用双作用执行机构二

调节阀的主要技术参数

强度性能:选择材料要有足够的强度和刚度密封性能:密封部位有一处内漏和两处外漏流动阻力:从节约能源上考虑,尽量减少阀门的压损启闭力矩:填料和材料的选择尽量降低启闭力矩动作速度:按工况要求考虑快速开启或快速关闭灵敏度和可靠性:控制精确性和安全性的要求

使用寿命:按启闭次数和工况环境考虑公称通径

DIN标准:DN6,DN10,DN15,DN20,DN25,DN40,DN50,DN65,DN80,…….

ANSI标准:¼”,½”,1”,1½”,2”,2½”,3”,4”,6”,…….公称压力／压力等级DIN标准:PN1.0,PN1.6,PN2.5,PN4.0,PN6.4,PN10,PN16,…….ANSI标准:CL150,CL300,CL600,CL900,CL1500,CL2500,…….阀门常用金属材料LCC/LF2低温碳钢(阀体)Duplex双面不锈钢(阀体、阀芯)Monel蒙耐尔(阀体、阀芯)Hastelloy哈式合金(阀体、阀芯)Inconel因康耐尔(阀体、阀芯)

Titanium钛材(阀体、阀芯)

Ziconium锆材(阀体、阀芯)

410HT加硬不锈钢(阀芯)416HT加硬不锈钢(阀芯)440HT加硬不锈钢(阀芯)Alloy6斯太来合金(阀芯)Tungsten碳化钨(阀芯)阀门常用非金属材料Buna-N丁腈橡胶

(密封圈)EPDM乙丙橡胶

(密封圈)PCTFE聚三氟氯乙烯

(密封垫片阀座)PEEK聚醚醚酮(密封圈)PFA全氟烷氧基

(阀内衬、阀芯)

Viton氟橡胶(膜片)------调节阀作用方式FO=FAILOPEN气源中断时阀开FC=FAILCLOSE气源中断时阀关FL=FAILLOCKED气源中断时阀保持原来位置FI=FAILINTERMEDIATE气源中断时不定位FL(O)=FAILLOCKEDEXTENDTOOPEN保位（开）FL(C)=FAILLOCKEDEXTENDTOOPEN保位（关）DEC（O）=失能关（开）阀门于管道的连接方式螺纹连接连接方式法兰连接连接方式堆焊连接连接方式承插焊连接方式对夹连接三调节阀功能调节阀功能控制回路的组成变送器控制器调节阀调节阀功能调节阀定义IEC定义:一个在过程控制系统中改变流体流量的动力操作装置.它由一个具有接收控制系统信号来改变阀门内节流件位置的执行机构和被连接上的阀门组成.ISA定义:一个在过程控制系统中改变流体流量的动力操作装置.它由一个具有接收控制系统信号来改变阀门内流量控制元件的执行机构和被连接上的阀门组成.调节阀功能调节阀动作过程开关阀的动作过程调节阀功能特征进行无规则地往复工况始终提供紧密关断阀门内腔接近管道尺寸行程改变始终影响系统用于按照控制信号改变流量“消耗”大量能源

开关阀NoYesYesNoNoNo

调节阀YesNoNoYesYesYes调节阀功能总结：调节阀是直接安装在工艺管道上的，其使用条件较恶劣的环境下，如高温高压、深度冷冻、极毒、易燃、易爆、易渗透、易结晶、强腐蚀和高黏度等环境。它的好坏直接影响到系统的质量，从而影响最终产品的质量及系统运行的效益。如果选型不当或维护不善，就会发生问题。例如，有的调节回路怎样也稳定不好，一直振荡，若在选型上作了改进，将线性特性阀芯改为对数特性阀芯或改变流向之后，调节品质会大有改善，动作很不灵活;再如上，调节阀的泄漏将造成厂区污染，甚至造成事故等。因此，应重视调节阀的作用，加强对其的维护和保养。这就是调节阀的作用四调节阀手轮目前的化工生产现场，有不少调节阀配备有手动操作的的手轮，以备在调节阀因某种非工艺原因（可能原因有仪表气源故障，调节阀膜片破裂泄露，定位器故障，4-20MA信号故障或DCS输出故障），致使调节阀不能主控室遥控操作，但工艺生产过程又不希望因此而中断运行，或在某种特殊工况和特定条件下不允许工艺中断，只能使用阀门操作的情况下，调节阀的手轮就具有重要意义。调节阀手轮的操作调节阀手轮的作用：调节功能限位功能开关功能维修需要节约成本其他功能手轮的操作目前手轮主要分为：蜗轮蜗杆式，直接作用式◆阀门的开启方向，通常是逆时针表示阀门打开，顺时针表示阀门关闭。因此，开关阀门时要注意方向◆阀门的手柄，手轮大小是根据阀门人力开关设计的。因此，只要手工转动阀门即可实现开关，一般不允许借助杠杆或扳手来开关阀门。为了防止用力过猛，损坏密封面及其他零件◆当关闭式开启闸阀及截止阀至死点时，要回转1/4圈至1/2圈，使螺纹更好密合，以免拧得过紧，损坏阀件

手轮的操作◆开启蒸汽阀门时，应缓慢开启，排除管道中的凝结水，防止产生水击现象。损坏阀门及管道◆大口径的闸阀、截止阀和蝶阀，有的设有旁通阀，其作用是平衡阀门两侧压力，减少开启力。因此开启时，应先打开旁通阀，再慢慢开启阀门，关阀时，应先关闭旁通阀，再慢慢关闭主阀门

手轮的操作注意事项：任何手轮机构，当阀杆达到终端位置后，再用过大的力转动手轮，阀杆或手轮机构可能会被损坏，或者中间发生不可预见的情况阀杆或手轮机构也可能会被损坏，因此在手轮的操作过程中，不能使用“F”扳手操作，另外，在操作手轮过程中，如果手轮操作起来很费力，切忌使用蛮力，此时应该检查操作过程是否正确。手轮的操作在进行手动操作时，对于双作用执行机构，应开启平衡阀或释放掉气室内的气压，以免发生危险或损坏设备。自动操作时，必须将手动机构置于自然位置并且锁定，否则，可能发生行程限位或者损坏执行机构。五调节阀基本材料的介绍阀门的主体材料1碳素钢碳素钢适用于非腐蚀性介质，在某些特定的条件下，例如某些有腐蚀性的介质在一定范围内的温度浓度条件下也可采用碳素钢。碳素钢的适用温度范围：-29~425℃。中石化标准SH3064《石油化工钢制通用阀门选用、检验及验收》规定碳素钢制阀门的适用温度范围为20~425℃，其下限定为-20℃的依据是GB150《钢制压力容器》。调节阀基本材料调节阀基本材料不锈钢奥氏体不锈钢阀门中常用的不锈钢是奥氏体不锈钢，适用温度范围很广，低温可用于-296℃（液氦），高温可达到816℃，常用的温度范围为-196℃（液氮）至700℃。奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、高温抗氧化性和耐低温性能。因此，奥氏体不锈钢广泛用于制作耐腐蚀阀门、高温阀门和低温阀门。调节阀基本材料调节阀基本材料

马氏体不锈钢马氏体不锈钢是一种铬不锈钢，其金相组织为马氏体，可通过热处理进行强化，具有良好的力学性能和高温抗氧化性。该钢种在大气、水和弱腐蚀介质如加盐水溶液、稀硝酸及某些浓度不高的有机酸，在温度不高的情况下均有良好的耐腐蚀性。但该钢种不耐强酸如硫酸、盐酸、浓硝酸等的腐蚀，常用于水、蒸汽、油品等弱腐蚀性介质。由于铬不锈钢可通过热处理强化，因此为了避免强度过高产生脆性，应采用正确的热处理工艺。如ASTMA217CA15规定其最低回火温度为595℃调节阀基本材料

阀内件材料阀内件是阀门的主要工作面之一，材料选择是否合理以及它的质量状况直接影响阀门的功能和使用寿命。由于阀门用途十分广泛，因此阀门密封面的工作条件差异很大。压力可以从真空到超高压，温度可以从-269℃到816℃，有些工作温度可达1200℃，工作介质从非腐蚀介质到各种酸碱等强腐蚀性介质。从密封面的受力情况来看，它受挤压和剪切。从磨擦学的角度来看，有磨拉磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、冲蚀等等。因此，应该根据不同的工作条件选择相适应的密封面材料。调节阀基本材料密封面材料主要分：软密封材料和硬密封材料软密封材料包含：丁晴橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯

ＰＲＦＥ、ＰＦＡ硬质密封材料包含：不锈钢、硬质合金（铬、镍合金）、调节阀基本材料填料材料主要为软质材料和硬质材料软质材料包含：大麻、亚麻、棉、黄麻；或由矿物质，即石棉纤维；或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线绳，亦有用橡胶压制的成形填料构成硬质材料包含：金属或金属与无石棉、石墨混合而成的填料，以聚四氟乙烯压合烧结的成形填料构成。金属填料使用较少。调节阀基本材料垫片的材质在阀门上，垫片是为了阻止介质外漏的主要密封件，用来充填两个结合面(如阀体和阀盖之间的密封面)间所有凹凸不平处，以防止介质从结合面间泄漏。垫片亦可分为软质和硬质两种。软质一般为非金属的，如硬