上海滬工閥門廠（集團）有限公司

摘要：簡要分析了調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)、運動機理，在對常規(guī)安裝程序及調(diào)校方法分析的基礎(chǔ)上，給出了經(jīng)過數(shù)模推定的、能夠彌補常規(guī)方法不足的行之有效新方法。

關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)閥；機理；安裝；調(diào)校

一、引言

調(diào)節(jié)閥是工業(yè)生產(chǎn)中非常常用和特別重要的控制設(shè)備，它工作正常與否直接關(guān)系到整個裝置的生產(chǎn)，尤其是化工行業(yè)表現(xiàn)得尤為突出。目前，隨著調(diào)節(jié)閥技術(shù)的日新月異，調(diào)節(jié)閥的形式、品種繁多，功能各異。不同形式、不同功能的調(diào)節(jié)閥安裝、調(diào)校的方式與關(guān)鍵控制點都各不相同，本文就現(xiàn)代化生產(chǎn)上常用的調(diào)節(jié)閥的安裝、調(diào)校做一簡析。

二、調(diào)節(jié)閥的安裝

調(diào)節(jié)閥的正確安裝非常重要，安裝的好壞是關(guān)系到操作性能、安全程度、成本高低的頭等大事。調(diào)節(jié)閥必須嚴(yán)格按照工藝及控制系統(tǒng)要求進行安裝，一旦閥門產(chǎn)生故障將導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒等嚴(yán)重事故和人身傷害，后果是相當(dāng)嚴(yán)重的。現(xiàn)以氣動閥為安裝實例，介紹安裝程序及要點：

1、安裝前檢驗

調(diào)節(jié)閥安裝前，進貨檢驗是一個非常重要的環(huán)節(jié)，以確認(rèn)調(diào)節(jié)閥到貨情況是否滿足設(shè)計、工藝和規(guī)范要求。進貨檢驗著重以下兒項內(nèi)容：

（1）閥休、閥內(nèi)件規(guī)格檢驗：閥型號、閥形式、公稱直徑、閥座尺寸、閥芯型式、閥體材質(zhì)、閥芯材質(zhì)、閥座材質(zhì)、流量特性、泄漏等級、Cv 值、法蘭標(biāo)準(zhǔn)等級尺寸及密封型式等指標(biāo)，只要其中一項內(nèi)容不合要求均應(yīng)征得設(shè)計的確認(rèn)。

（2）執(zhí)行機構(gòu)檢驗：執(zhí)行機構(gòu)型號、型式、作用方式、彈簧范圍、供氣壓力等。

（3）定位器檢驗：定位器的輸入信號、氣源壓力、防爆等級、電氣和氣源接口尺寸等，其中，防爆等級不得低于設(shè)計等級。

（4）附件檢驗：根據(jù)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計技術(shù)要求仔細(xì)清理各項附件，如過濾減壓閥、閥位開關(guān)、電磁閥、手輪機構(gòu)、專用工具等。

以上各項內(nèi)容的檢驗可以通過視覺、清理、計量器具、查看銘牌以及專用檢測手段（如法蘭及螺栓材質(zhì)可通過光潛分析來鑒別）等方法來實現(xiàn)。

2、安裝原則

（1）氣動調(diào)節(jié)閥安裝位置，距地面要有一定高度，閥的上、下要留有一定的空間，以便進行閥的拆卸和修理。對于裝有氣動閥門定位器和手輪的調(diào)節(jié)閥，必須保證操作、觀察和調(diào)整方便。

（2）調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在水平管道，相對于管道上、下垂直，一般要在閥的下端加支撐，保證穩(wěn)定可靠。對于特殊場合，需要調(diào)節(jié)閥水平安裝在豎直的管道上時，也應(yīng)將閥體進行支撐。安裝時，要避免給調(diào)節(jié)閥帶來附加應(yīng)力，如管道與閥體不同心或法蘭不平行等。

（3）調(diào)節(jié)閥前后位置應(yīng)有直管段，直管段長度不小于 10 倍的管道直徑（10D），以避免閥的直管段太短而影響流量特性。

（4）調(diào)節(jié)閥的口徑與工藝管道不同時，應(yīng)采用異徑管連接。小口徑調(diào)節(jié)閥安裝時，可采用螺紋連接。閥體上流體方向箭頭與流體方向一至。

（5）閥要加旁通管道，目的是便于切換或手動操作，可在不停車情況下對調(diào)節(jié)閥進行維護或檢修。

（6）一般調(diào)節(jié)閥工作環(huán)境溫度在 -30~+60℃，相對濕度不大于 95%．所以，安裝時應(yīng)注意離開高、低溫輻射源（高、低溫管道，加熱爐等）。因調(diào)節(jié)閥的薄膜和密封環(huán)等橡膠制品零件，在低溫時易硬化變脆、高溫時易老化。

（7）調(diào)節(jié)閥在安裝前要徹底清除管道內(nèi)異物，如污垢、焊渣等。安裝后用常溫水進行試驗，實驗時應(yīng)將閥全部打開或旁通閥打開。試運行時應(yīng)注意閥體與管道連接處的密封性能。

3、安裝形式及方位

圖 1 調(diào)節(jié)閥安裝位置比較圖

調(diào)節(jié)閥的安裝通常情況下有一個調(diào)節(jié)閥組，即，上游閥、旁路閥、下游閥和調(diào)節(jié)閥。圖 1 給出了調(diào)節(jié)閥常用的六種組合形式，并對各自的特點進行了說明。

應(yīng)注意的是切斷閥（上游閥、下游閥）和旁路閥的安裝要靠近三通，以減小死角。

通常調(diào)節(jié)閥要求垂直安裝。在滿足不了垂直安裝時，對法蘭用四個螺栓固定的調(diào)節(jié)閥可以有向上傾斜 45 度、向下傾斜 45 度、水平安裝和向下垂直安裝四個位置。對法蘭用 8 個螺栓固定的調(diào)節(jié)閥則可以有 9 個安裝位置，分別相隔 22.5 度。

在這些安裝位置中，最理想的是垂直向上安裝，應(yīng)該優(yōu)先選擇；向上傾斜的位置為其次（依次是：22.5 度、45 度、67.5 度）；向下垂直安裝為再次位置；最差的位置是水平安裝，它與接近水平安裝的向下傾斜 67.5 度，此位置一般不采納。

三、調(diào)節(jié)閥的調(diào)校

新安裝的氣動調(diào)節(jié)閥安裝之前應(yīng)進行單體調(diào)校，調(diào)校應(yīng)達到的性能指標(biāo)為：

基本誤差：±1.5%；回程誤差：1.5%；不靈敏區(qū)：0.6%。

閥門定位器作為氣動調(diào)節(jié)閥的工具，對調(diào)節(jié)閥的使用起著決定性作用，定位器調(diào)校質(zhì)量的好壞直接影響調(diào)節(jié)閥的使用。閥門定位器與閥門配套使用，組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由磁電組件、零位彈簧、擋板、氣動功率放大器、調(diào)節(jié)閥、反饋杠桿、量程調(diào)節(jié)機構(gòu)、反饋彈簧等組成。其系統(tǒng)方框圖如圖 2 所示圖中。

圖 2 系統(tǒng)框圖

圖中：K0——零位彈簧彈性系數(shù)；K4——反饋彈簧彈性系數(shù)；K1, K2, K3, K5, K6, Kv——磁電組件、擋板、放大器、量程調(diào)整機構(gòu)、反饋杠桿、調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)。

由圖（1）可得出該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：

設(shè)：令 Kc=K2*K3*Kv——（1）
Kf=K4*K5*K6——（2）
則有
L=Kc(K0*H+K1*I)/(1+Kc*Kf)=[Kg*K1/(1+Kg*Kf)]*I+Kc*K0*H/(l+Kc*Kf)——（3）
式中
I——輸入電流
H——調(diào)零彈簧長度
L——調(diào)節(jié)閥的行程
Kg——輸入電流所產(chǎn)生的電磁力矩
Kf——反彈黃所產(chǎn)生的反饋力矩
Kc——零位彈簧所產(chǎn)生的調(diào)零點力矩

根據(jù)式（3）可得出定位器的調(diào)零模型：Kc*K0*H/(1+Kg*Kf)

生產(chǎn)中常用的調(diào)校原理和方法是：將式（l），式（2）代入（3）式得行程模型為：

L=K2*K3*Kv*(K0*H+K1*I)/(1+K2*K3*K4*K5*K6*Kv)——（4）

調(diào)校步驟是：

（1）是閥桿位于行程中點，調(diào)整定位器與反饋杠桿成 90 度角，并將螺釘固定；

（2）將零點、量程分別置于中間位置；

（3）輸入 4mA.DC 信號，使調(diào)節(jié)閥開始動作，調(diào)節(jié)零點，使零點達到要求；

（4）輸入 20mA.DC 信號，看其行程是否達到要求，若沒達到，則調(diào)量程，使其達到要求；

由（3）、（4）可知，調(diào)零點可改變 H,調(diào)量程又會影響零點，所以，調(diào)零點和調(diào)量程是相互作用相互影響的。因此，此種方法有時很難校準(zhǔn)定位器，這是因為：一般情況下，零位彈簧工作在現(xiàn)行區(qū)域，其長度變化范圍有限，調(diào)最程機構(gòu)的空間位置受到限制，所以，調(diào)零彈簧長度和量程調(diào)整機構(gòu)的放大系數(shù)值也將會受到限制。此時，如果單調(diào)一臺調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)（很大或很小），就很難將其定位器校準(zhǔn)。而由模型（4）可以看出：可以調(diào)節(jié)的參數(shù)還有零位彈簧的彈性系數(shù)和反饋杠桿的有效長度；應(yīng)用中可以將連接在閥桿上的銷釘靠近閥門定位器，這樣就將反饋杠桿的有效長度縮短，使 L 增大，行程增大，反之則行程減小。

四、結(jié)束語

調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是執(zhí)行機構(gòu)，它動作可靠與否決定著系統(tǒng)的成敗。一個調(diào)節(jié)閥從設(shè)計到使用要經(jīng)歷加工、裝配、檢驗/試驗、銷售、采購、進場檢驗、安裝、調(diào)校等環(huán)節(jié)，那么決定結(jié)果的是進入現(xiàn)場的后三個環(huán)節(jié)。三個環(huán)節(jié)中，調(diào)校又是重中之重，所以把好三關(guān)就能保證調(diào)節(jié)閥的可靠運行。