在電廠自動控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥是最常見的一種執(zhí)行器，一般自動控制系統(tǒng)由對象、監(jiān)測儀表、控制器、執(zhí)行器等組成。正確選取調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式、流量特性、流通能力及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩、推力與行程，對于自動控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性有著十分重要的作用。如果選擇不當(dāng)，將直接影響控制系統(tǒng)性能，甚至無法實現(xiàn)自動控制，進(jìn)而影響整臺機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在這些事例中約95%屬于選型不當(dāng)造成，而計算錯誤造成的問題不到5%。實踐證明計算與選型相比，選型難度更大，出現(xiàn)的問題更多，對此應(yīng)特別重視。
1 調(diào)節(jié)閥的選型
1.1 選型應(yīng)考慮的主要因素
（1）要滿足生產(chǎn)過程的溫度、壓力、液位及流量要求；
（2）閥的泄漏及密封性要求；
（3）閥的工作壓差<需用壓差；
（4）對提高閥使用壽命和可靠性的考慮；
（5）對閥動作速度、流量特性的考慮；
（6）對閥作用方式和流向的考慮；
（7）對執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式、輸出力矩、剛度及彈簧范圍的考慮；
（8）對材質(zhì)及閥經(jīng)濟(jì)性的考慮（選型不當(dāng)價格會相差3~4 倍）。
1.2 選型的一般原則
在滿足過程控制要求的前提下，所選的閥應(yīng)盡量簡單、可靠、價廉、壽命長、維修方便和備件來源及時可靠。要盡力避免單純追求好的結(jié)構(gòu)、好的材質(zhì)、多帶附件，而忽略了對可靠性、經(jīng)濟(jì)性的考慮。從可靠性觀點來看，結(jié)構(gòu)越簡單，其可靠性就越高；材質(zhì)選擇過高，將造成不必要的價格投入。
1.3 選型應(yīng)提供的工藝參數(shù)及系統(tǒng)要求
（1）工藝參數(shù)：溫度、壓力、正常流量時壓差及切斷時的壓差。
（2）流體特性：腐蝕性、粘度、溫度變化對流體特性的影響。
（3）系統(tǒng)要求：泄漏量、可調(diào)比、動作速度與頻率、線性及噪音。
1.4 調(diào)節(jié)閥的分類及選擇
調(diào)節(jié)閥按結(jié)構(gòu)特征大致可分為如下9大類：
（1）直通單座調(diào)節(jié)閥：該閥應(yīng)用最廣，具有泄漏小、許用壓差小、流路復(fù)雜、結(jié)構(gòu)簡單的特點，故適用于泄漏要求嚴(yán)、工作壓差小的干凈介質(zhì)場合，但小規(guī)格閥（DN<20mm）也可用于壓差較大的場合。
（2）直通雙座調(diào)節(jié)閥：與直通單座調(diào)節(jié)閥相反，具有泄漏大、許用壓差大的特點，故適用于泄漏要求不嚴(yán)、工作壓差大的干凈介質(zhì)場合，選型時應(yīng)注意該閥泄漏量大是否能滿足過程控制要求。
（3）套筒閥：套筒閥分為單密封和雙密封2種結(jié)構(gòu)，前者類似于單座閥，適用于單座閥場合。后者類似于雙座閥，適用于雙座閥場合。套筒閥還具有穩(wěn)定性好、裝卸方便的特點，但價格比單、雙座閥高50%~200%，還需專門的纏繞密封墊，是僅次于單、雙座閥應(yīng)用的較為廣泛的閥。
（4）角型閥：節(jié)流型式相當(dāng)于單座閥，但閥體流路簡單，適用于泄漏要求小、壓差不大的干凈介質(zhì)場合及要求直角配管的場合。
（5）三通閥：具有3個通道，可代替2個直通單座閥用于分流和合流及2相流溫度差≤150℃的場合。當(dāng)DN≤80mm時，合流閥可用于分流場合。
（6）隔膜閥：流路簡單，隔膜具有一定耐蝕性能，適用于較污濁介質(zhì)、弱腐蝕介質(zhì)的2位切斷場合。
（7）蝶閥：相當(dāng)于取一直管段來做閥體，且閥體又相當(dāng)于閥座，故“自潔”性能好、體積小、重量輕。適用于較污濁介質(zhì)和大口徑、大流量、壓差的場合。當(dāng)DN>300mm時，通常都有蝶閥來完成。
（8）球閥：“O”形球閥全開時為無阻調(diào)節(jié)閥，“自潔”性能最佳，適用于特別污濁、含纖維介質(zhì)的2位切斷場合。“V”形球閥具有近似等百分比的調(diào)節(jié)特性，適用于較污濁、含纖維介質(zhì)可調(diào)比較大的調(diào)節(jié)場合，球閥價格較貴。
（9）偏心旋轉(zhuǎn)閥：該閥介于蝶閥和球閥之間，“自潔”、調(diào)節(jié)性能好，亦可切斷，故適用于較污濁介質(zhì)、泄漏要求小的調(diào)節(jié)場合，但該閥價格較貴。
這9類產(chǎn)品中前6種為直行程調(diào)節(jié)閥，后3種為角行程調(diào)節(jié)閥。作為用戶，必須弄清其特點。
1.5 正確選擇的若干問題
1.5.1 閥體材料選擇
（1）閥體耐壓等級、使用溫度、耐腐蝕性能等方面應(yīng)不低于工藝連接管道要求，并優(yōu)先選用定型產(chǎn)品。
（2）水蒸氣及含水較多的濕氣體介質(zhì)、環(huán)境溫度低于-20℃時，不宜選用鑄鐵閥。
1.5.2 閥內(nèi)件材質(zhì)選擇
（1）非腐蝕性介質(zhì)一般選用1Cr18Ni9Ti或其它不銹鋼。
（2）對汽蝕、沖蝕較為嚴(yán)重、介質(zhì)溫度與壓差構(gòu)成的直角坐標(biāo)中，其溫度為300℃，壓差為1.5MPa 2點連線以外的區(qū)域時，應(yīng)選用耐磨材料，如鈷基合金或表面堆焊史太萊合金等。
（3）對硬密封切斷閥，為提高密封面可靠性，應(yīng)選用耐磨合金。當(dāng)密封要求十分嚴(yán)密時，應(yīng)選用軟密封，如四氟、橡膠。
1.5.3 高低溫材料選擇
當(dāng)介質(zhì)溫度<-60℃時選用銅或1Cr18Ni9Ti；溫度在450~600℃時選用鈦、鉬不銹鋼；當(dāng)介質(zhì)溫度>600℃時應(yīng)選用高溫高強(qiáng)度合金（如因可耐爾）。
1.6 填料及閥蓋型式選擇
（1）通常情況下，介質(zhì)溫度<200℃時，選用“V”形四氟填料，普通型上閥蓋；介質(zhì)溫度<450℃時，選用“V”型四氟填料，但必須是散熱閥蓋。
（2）對直行程類閥，若帶有定位器附件時，對介質(zhì)溫度≤450℃高溫閥，仍可選用普通型閥蓋，但必須選用石墨填料。
（3）介質(zhì)溫度>400℃時，需選用散熱型閥蓋和石墨填料。
（4）為增加閥桿密封的可靠性，可選用雙層填料結(jié)構(gòu)。
1.7 定位器的選擇
以下情況應(yīng)選用定位器：
（1）電動儀表控制氣動閥，且為慢速響應(yīng)系統(tǒng)時。
（2）需要提高薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的場合。
（3）緩慢過程需要提高調(diào)節(jié)閥響應(yīng)速度的場合，如溫度、液位及分析等參數(shù)。
（4）需要克服摩擦力，減小過大的回差造成調(diào)節(jié)品質(zhì)差的場合，如低溫或采用柔性石墨填料的調(diào)節(jié)閥。
（5）調(diào)節(jié)器比例帶很寬，但又要求閥小信號有響應(yīng)時，采用無彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。
帶定位器適用的閥，通常選用20~100kPa的彈簧，但為了提高輸出力，可選用氣源壓力PS=250kPa。對氣開閥，可選用60~180kPa的彈簧，以增加起點執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力。對氣閉閥可選用20~100kPa的彈簧，以增加關(guān)閉時執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力。
2 調(diào)節(jié)閥正確安裝的若干問題
2.1 安裝的一般性要求
（1）調(diào)節(jié)閥應(yīng)垂直、正立安裝在水平管道上，公稱通經(jīng)Dg≥50的調(diào)節(jié)閥，其閥前后管道上最好有永久性支架。
（2）調(diào)節(jié)閥安裝位置應(yīng)方便操作維修，以便人員能進(jìn)行維修和操作，必要時應(yīng)設(shè)置平臺。
（3）調(diào)節(jié)閥上、下部分應(yīng)留有足夠空間，以便維修時取下執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥內(nèi)件及閥的下法蘭和堵頭。
（4）當(dāng)調(diào)節(jié)閥安裝在有振動場合時，應(yīng)考慮防振措施。
（5）未安裝閥門定位器的調(diào)節(jié)閥，膜頭上最好安裝指示控制信號的小型壓力表。
（6）調(diào)節(jié)閥應(yīng)先檢查校驗，并在管道吹掃后安裝。
2.2 對安全問題的考慮
（1）閥門在操作的各個環(huán)節(jié)中（即安裝、試驗、操作和維修），應(yīng)首先注意人員和設(shè)備的安全性。
（2）閥切斷后，閥門中的壓力還可保持一段時間，應(yīng)有降壓的安全措施，如安裝放空閥或排放閥。
（3）對液體介質(zhì)，應(yīng)安裝1個能限制流量的放空閥，以防過快打開放空閥時水擊所造成的危害。
（4）對蒸汽管線，在接近調(diào)節(jié)閥的上下2端應(yīng)保溫。
（5）壓力波動嚴(yán)重的地方，應(yīng)安裝管線緩沖器。
2.3 對調(diào)節(jié)閥性能的考慮
（1）配管通徑盡量與閥通徑一致。
（2）調(diào)節(jié)閥入口直管段長度至少不得小于10倍管道通經(jīng)。
（3）調(diào)節(jié)閥出口直管段應(yīng)有3~5倍管道通經(jīng)。
（4）調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口取壓點位置為閥前2倍管道通經(jīng)、閥后3倍管道通徑處。
（5）必須按流動方向箭頭安裝調(diào)節(jié)閥，避免過大的安裝應(yīng)力。
2.4 對手動操作的考慮
（1）閥門安裝位置應(yīng)便于操作，并使操作人員能看到指示器（如液位計）上顯示的參數(shù)。
（2）應(yīng)考慮卸下調(diào)節(jié)閥手輪機(jī)構(gòu)、定位器等附件的側(cè)面空間。
（3）對大口徑、高空安裝的調(diào)節(jié)閥，要考慮到維護(hù)時操作人員的工作位置。
2.5 調(diào)節(jié)閥信號的配管和配線
（1）調(diào)節(jié)閥的配管和配線方案應(yīng)滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。
（2）調(diào)節(jié)閥配管宜采用D6×1mm 紫銅管；大膜頭調(diào)節(jié)閥和氣動閥宜采用D8×1mm 紫銅管。
3 調(diào)節(jié)閥主要性能的現(xiàn)場檢測
調(diào)節(jié)閥的性能指標(biāo)很多，以下項目應(yīng)進(jìn)行重點檢測和調(diào)校。
（1）基本誤差：將20~100kPa信號平穩(wěn)地增大或減小輸入氣室（或定位器）內(nèi)，測量各點所對應(yīng)的行程值，計算出“信號—行程”關(guān)系與理論值之間的各點誤差，其最大值即為基本誤差。試驗點應(yīng)按信號范圍的0%、25%、50%、75%、100% 5個點進(jìn)行，測量儀表基本誤差應(yīng)限于被測試閥門基本誤差限的1/4。
（2）回差：實驗方法同上。在同一輸入信號上測得的正反行程的最大差值即回差。
（3）始終點偏差：實驗方法同上。信號上限（始點）處的基本誤差即為始點偏差；信號下限（終點）處的基本誤差即為終點偏差。
（4）泄漏試驗：通常試驗介質(zhì)為常溫水，當(dāng)閥的壓差小于350kPa時，實驗壓力按350kPa做，當(dāng)閥的工作壓差大于350kPa 時按允許壓差做。實驗介質(zhì)應(yīng)按規(guī)定流向進(jìn)入閥內(nèi)，閥出口可直接連通大氣或連接出口通大氣的低壓頭測量裝置，在確認(rèn)閥和下游各連接管完全充滿介質(zhì)后，方可測取泄漏量。對主要閥門，還要做強(qiáng)壓試驗。
（5）對配套定位器的閥，在安裝、投運(yùn)前，均應(yīng)現(xiàn)場調(diào)試。
4 調(diào)節(jié)閥的現(xiàn)場維護(hù)
調(diào)節(jié)閥由于直接與工藝介質(zhì)接觸，其性能直接影響到系統(tǒng)質(zhì)量和環(huán)境污染，所以對調(diào)節(jié)閥必須進(jìn)行經(jīng)常維護(hù)和定期檢修，尤其對使用條件惡劣和重要場合更應(yīng)重視維修工作。其重點檢查維護(hù)部位：
（1）對于使用在高壓差和腐蝕性介質(zhì)場合的調(diào)節(jié)閥，閥體內(nèi)壁、隔膜經(jīng)常受到介質(zhì)的沖擊和腐蝕，應(yīng)重點檢查耐壓、耐腐情況。
（2）固定閥座用的螺紋，內(nèi)表面易受腐蝕而使閥座松動，應(yīng)重點檢查此部位；對高壓差下工作的閥還應(yīng)檢查閥座密封面是否被沖蝕、汽蝕。
（3）閥芯受介質(zhì)的沖刷、腐蝕最為嚴(yán)重，檢修時要認(rèn)真檢查是否被腐蝕、磨損，特別是在高壓差情況下閥芯因汽蝕現(xiàn)象磨損更為嚴(yán)重。
（4）檢查膜片、“0”型圈和其它密封墊是否裂化或老化。
（5）應(yīng)注意聚四氟乙烯填料、密封潤滑油脂是否老化、配合面是否被損壞，必要時應(yīng)更換。
5 調(diào)節(jié)閥常見故障及現(xiàn)場處理
調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場常見問題是關(guān)不死、打不開、回差大、泄漏大、振動、振蕩等，其處理方法分別為：
（1）閥芯關(guān)不死：對氣閉閥解決辦法是增大氣源壓力或調(diào)松彈簧預(yù)緊力（即降低氣室外起點壓力）。對氣開閥的解決方法是增大彈簧預(yù)緊力，同時增大起源壓力。
（2）推桿動作遲鈍或不動作：檢驗?zāi)てL動膜片、墊片是否老化、破裂引起漏氣。
（3）回差大：推桿是否彎曲、填料壓蓋是否壓得太緊，尤其是石墨填料、閥芯導(dǎo)向是否有傷。解決辦法是換閥桿、換填料、增大導(dǎo)向間隙、換強(qiáng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（4）閥的全行程不夠：松開閥桿連接螺母，將閥桿向外旋或向內(nèi)伸。使全行程偏差值超過允許值再將螺母并緊。
（5）閥小開度穩(wěn)定性差：現(xiàn)場首先檢查是否流向裝反了，或閥選得太大，解決辦法是改流開安裝、縮小閥芯尺寸。
（6）閥的動作不穩(wěn)定：定位器故障、輸出管線漏氣、執(zhí)行機(jī)構(gòu)剛度太小流體壓力變化造成推力不足。解決辦法是維修定位器和管線，改用剛度大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（7）泄漏量大：首先檢查密封面是否有傷、閥座與閥桿連接螺紋是否松動、閥關(guān)閉時壓差是否大于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。解決辦法是更換密封面、并緊閥座、更換高輸出力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（8）振蕩現(xiàn)象：是由于閥處于小開度工作或流向為流閉型所致。解決辦法是避免小開度工作，改流開型工作。
6 結(jié)束語
隨著機(jī)組容量增大及自動化程度提高，調(diào)節(jié)閥的重要性越來越重要。一臺滿意的調(diào)節(jié)閥，不僅能使自控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，而且能有效減少機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的偏差，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量。調(diào)節(jié)閥在使用中往往存在設(shè)計和制造質(zhì)量問題，但更多的問題涉及到使用及維護(hù)。 |
