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控制阀的类型大全

信息来源:plantb2b.com  时间:2008-09-18  浏览次数:88

  将控制阀的执行机构和调节机构组合,可组成各种类型的控制阀。为了增强控制阀的功能,完善控制阀的性能,控制阀还可与一些控制阀附件组合,实现更高的控制精度,克服控制阀的死区等缺点,实现降级操作。下面介绍主要的控制阀类型。
  一、直通单座阀
  直通单座控制阀有一个阀芯和一个阀座。图中,阀杆与阀芯连接,当执行机构作直线位移时,通过阀杆带动阀芯移动。上盖板用于压紧填料,上阀盖与阀体用螺栓连接,用于阀杆和阀芯的中心定位。阀座与上阀盖一起,用于保证阀芯与阀座的中心定位,并在阀芯移动时,改变流体的流通面积,从而改变操纵变量,实现调节流体流量的功能。一般阀芯导向采用顶导向方式。一些直通单座阀采用顶底导向方式,提高导向精确度。一些小流量直通控制阀常采用阀座导向方式。直通单座控制阀只有一个阀芯和一个阀座,是一种最常见的控制阀。其特点如下:
  1、泄漏量小,容易实现严格的密封和切断,例如,可采用金属与金属的硬密封,或金属与聚四氟乙烯或其他复合材料的软密封,标准泄漏量为0.0l%C(C是额定流量系数)。
  2、允许压差小,例如,DNl00阀的允许压差仅120kPa。
  3、流通能力小,例如,DNl00的直通阀的流通能力仅为100。
  4、由于流体介质对阀芯的推力大,即不平衡力大,因此,在高压差、大口径的应用场合,不宜采用这类控制阀。
  近年来,阀笼结构的直通控制阀由于其具有维护简单、改变阀座可改变阀门流量特性的优点而得到广泛应用。为了降低阀芯所受到不平衡力的影响,可采用大推力的执行机构,采用直通双座阀结构,也可采用阀笼式结构。在阀芯上部和阀笼缸体之间采用石墨润滑的滑动活塞环,用于阀芯与阀笼之间的密封。阀笼与上阀盖之间也采用阀帽垫片、螺旋垫片等进行密封,保证上游高压流体不会进入下游低压腔内。此外,流体经阀芯顶部的平衡连接孔,同时作用在阀芯的底部和顶部,消除了大部分静态不平衡力,并具有一定的阻尼作用,减小流体流动引发的振动等扰动的影响。通常,平衡结构的直通单座控制阀采用外部向中心的流向。
  二、套筒阀
  套筒阀又称笼式阀,它是阀内件采用阀芯和阀笼(套筒)的控制阀。套筒可以是直通单座阀,也可以是双座阀或角形阀等。套筒阀用阀笼内表面导向,用阀笼节流几满足所需流量特性。套筒阀的特点如下。
  1、安装维护方便。阀座通过阀盖紧压在阀体上,不采用螺纹连接,安装和维护方便。
  2流量特性更改方便。套筒阀中流体从套筒向外流出,称为中心向外流向,反之,称外部向中心流向。是外部向中心流向的直通套筒阀结构图。在套筒上对称地分布3、4或6个节流开孔,节流开孔形状与所需流量特性有关,因此,可方便地更换套筒(节流开的形状)来改变控制阀的流量特性。
  3、降噪和降低空化影口向。为降低控制阀噪声,套筒和阀芯也可开多个小孔,利用小孔增加阻力,将速度头转换为动能,使噪声降低。通常,套筒阀可降低噪声10dB以上,因此,在需降噪场合被广泛应用。为降低控制阀噪声,也可采用多级降压方法,例如多级阀芯和套筒结构。由于控制阀两端的总压降被分配到各级,使各级都不会造成流体发生闪蒸和空化,从而使控制阀的噪声降低,并能够削弱和防止闪蒸和空化造成的冲刷和磨损。套筒阀阀芯底部为平面,如发生汽蚀,气泡破裂产生的冲击不作用到阀芯,而被介质自身吸收,因此,套筒阀的汽蚀影响小,使用寿命长。
  4、泄漏量较单座阀大,由于套筒与阀芯之间有石墨活塞环密封,长期运行后,密封环的磨损使套筒阀的泄漏量比单座阀大。
  5、互换性和通用性强。更换不同套筒,可获得不同流量系数和不同流量特性。
  6、减小不平衡力影响。通常,套筒阀阀芯上开有平衡孔,使阀芯上所受不平衡力大为减小,同时,它具有阻尼作用,对控制阀稳定运行有利。因此,这类控制阀常用于压差大、要求低噪声的应用场合。
  三、直通双座阀
  直通双座控制阀有两个阀芯和两个阀座。流体从左侧流入,经两个阀芯和阀座后,汇合到右侧流出。由于上阀芯所受向上推力和下阀芯所受向下推力基本平衡,因此,整个阀芯所受不平衡力小。直通双座阀的特点如下。
  1、所受不平衡力小,允许的压降大,例如,DNl00双座阀允许压差280kPa。
  2、流通能力大,与相同口径的其他控制阀比较,双座阀可流过更多流体,同口径双座阀流通能力比单座阀流通能力约大20%~50%。例如,DNl00双座阀流通能力达160。因此,为获得相同的流通能力,双座阀可选用较小推力的执行机构。
  3、正体阀和反体阀的改装方便。由于双座阀采用顶底双导向,因此,只需将阀芯和阀座反过来安装就能将正体阀改为反体阀,反体阀改为正体阀,而不需要改选执行机构的正作用或反作用类型。图4所示的双座阀结构只需将阀体反装,并与阀杆连接即可完成。
  4、泄漏量大。双座阀的上、下阀芯不能同时保证关闭,因此,双座阀的泄漏量较大,标准泄漏量为0.1%C。双座阀的阀芯和阀座采用不同材料或者用于低温或高温场合时,由于材料线膨胀量不同,造成的泄漏量会更大。
  5、抗冲刷能力差。阀内流路复杂,在高压差应用场合,受到高压流体的冲刷较严重,并在高压差时造成流体的闪蒸和空化,加重了对阀体的冲刷,因此,双座阀不适用于高压差的应用场所。由于流路复杂,它也不适用于含纤维介质和高黏度流体的控制。
  由于带平衡的套筒阀能够消除大部分静态不平衡力,双座阀的优点已不明显,而它的泄漏量大的缺点更为显现,因此,在工业生产过程控制中,原来采用双座阀的场合,可用带平衡结构、的套筒阀代替,国外制造商也采用整体结构的双座直通阀来减小泄漏量的产品。
  四、三通阀
  三通阀按流体的作用方式分为合流阀和分流阀两类。合流阀有两个入口,合流后从一个出口流出。分流阀有一个流体入口,经分流成两股流体从两个出口流出。合流三通阀的结构与分流三通阀的结构类似。其特点如下:
  1、三通阀有两个阀芯和阀座,结构与双座阀类似。但三通阀中,一个阀芯与阀座间的流通面积增加时,另一个阀芯与阀座间的流通面积减少。而双座阀中,两个阀芯和阀座间的流通面积是同时增加或减少的。
  2、三通阀的气开和气关只能通过选择执行机构的正作用和反作用来实现。双座阀的气开和气关的改变可直接将阀体或阀芯与阀座反装米买现。
  3、三通阀用于需要流体进行配比的控制系统时,由于它代替一个气开控制阀和一个气关控制阀,因此,可降低成本并减少安装空间。
  4、三通阀也用于旁路控制的场所,例如,一路流体通过换热器换热,另一路流体不进行换热。当三通阀安装在换热器前时,采用分流三通阀;当三通阀安装在换热器后时,采用合流三通阀。由于安装在换热器前的三通阀内流过的流体有相同温度,因此,泄漏量较小;安装在换热器后的三通阀内流过的流体有不同的温度,对阀芯和阀座的膨胀程度不同,因此,泄漏量较大。通常,两股流体的温度差不宜超过150℃。
  采用阀笼结构的三通阀,带平衡孔,采用阀笼导向。因此,可大大降低不平衡力。早期的三通阀采用圆筒薄壁窗口,用阀芯侧面导向,虽然可减小不平衡力,但在一股流体接近关闭(流关流向)时,仍有较大的不平衡力,而且,随阀门开度的变化,不平衡力变化,采用带平衡孔的阀笼结构,可使不平衡力消除,并有阻尼作用,有利于控制阀的稳定运行。
  由于三通阀的泄漏量较大,在需要泄漏量小的应用场合,可采用两个控制阀(和二通接管)进行流体的分流,或合流,或进行流体的配比控制。
  五、角形阀
  角形阀适用于要求直角连接的应用场合,可节省一个直角弯管和安装空间。由于流路比直通阀简单,因此,适用于高黏度、含悬浮物和颗粒的流体控制。
  与直通阀的另一区别是角形阀只能单导向,因此,不能通过反装阀芯实现气开或气关作用方式的转换,只能选用正作用或反作用执行机构来实现作用方式的转换。角形阀的流体一般从底部流入,从阀侧面流出。因此,流体中的悬浮物或颗粒不易在阀内沉积,可避免结焦和堵塞,具有自净能力,便于维护和清洗,但对阀芯的冲刷较大。采用侧进底出的流向,可改善对阀芯的冲刷损伤,但在小开度时,由于是流关流向,容易发生根切现象,根切现象是小开度时,由于流体流动造成不平衡力方向变化,使阀芯振荡的不稳定现象。为降低不平衡力和改善阀芯的冲刷,可采用带平衡孔的套筒式结构。角形阀的流路阻力小,因此,可降低阀两端压降,具有一定的节能效果。
  六、高压阀
  高压阀适用于高静压和高压差的应用场合。国内高压阀通常采用角形单座结构,国外高压阀也有采用整体锻造结构。
  与角形阀的区别是高压阀的上阀盖与阀体整体锻造,下阀盖与阀体分离,而角形阀的上阀盖与阀体分离,下阀盖与阀体是整体结构。国内高压阀额定工作压力可达32MPa,国外高压阀额定工作压力可达42MPao采用整体锻造结构时,与单座阀类似,上阀盖与填料腔是一个整体。
  为防止高压差时流体闪蒸和空化使阀芯和阀座损伤,近年有多级降压阀芯的高压阀问世。通常,高压控制阀公称通径在DN40一DNl00,最大压差小于16MPa时采用两级降压阀芯;公称通径小于DN40,最大压差小于32MPa时,高压控制阀采用四级降压阀芯。多级阀芯进行降压相当于多个控制阀串联连接,因此,不仅可大大节省安装空间和降低成本,而且可大大降低控制阀噪声。
  在高压差时,为减小不平衡力影响,通常采用平衡式结构。平衡式结构适用于柱塞形阀芯,也适用于套筒形阀芯。
  多级阀芯结构采用第一级阀芯进行关闭,与单座阀相当,通常,泄漏等级为Ⅳ级。
  七、隔膜阀
  隔膜阀的流路有堰式和直通式两种,堰式隔膜阀的阀体流路中有一个堰,当隔膜压紧到堰时,流体被阻断。直通式隔膜阀的阀体内是直通的,通过隔膜下移压紧阀体来阻断流体,由于阀体直通,因此阻断流体和密封能力不如堰式隔膜阀。受隔膜和衬里材质的影响,隔膜阀不能用于高温和高压等工况。一般工作压力不大于1.6MPa,工作温度不大于150℃。隔膜阀用隔膜将流体密封,因此,不需要填料,降低了死区限,避免了泄漏。但因隔膜的材质特性,它的复现性不高,有较大回差。它的流量特性近似为快开特性,即在60%行程内呈现线性特性,超过60%行程后,流量变化很小。
  常用的隔膜材料是橡胶和聚四氟乙烯等。
  由于隔膜阀的流量特性(近似快开)差,控制精度低,可调范围小,因此,国外已较少采用。随着耐腐蚀材料研究的深入,国外多数应用场合采用耐腐蚀材料做成阀芯、阀座和阀牛来改善控制阀的动态性能,并使流量特性满足控制要求。
  隔膜阀的流动阻力小,结构简单,被控介质不会外泄,流通能力约是同样通径直通控制阀的1.5倍,价格比耐腐蚀材料制造的控制阀要低,因此,国内仍有一定市场。
  八、球阀
  球阀是一类旋转阀,它将输入信号转换为角位移,并带动球状.阀芯旋转。球阀阀芯是一个带孔的球,当阀芯旋转时,节流面积变化。根据孔的形状,分为O形球阀和V形球阀两类。球阀流通能力大,流动阻力小,既可用于流体的节流调节(连续控制),也可用于流体的切断控制(开关控制)。通常,球阀的可调比大,约为同通径控制阀的几倍。球阀具有旋转阀的切断功能,因此,适用于含纤维、浆料和黏度大的流体控制。
  O形球阀的孔是一个贯通全球的直孔,当阀芯旋转时,节流孔的面积变化,其特点如下:
  1、流量特性近似为快开特性。因此,O形球阀常被用于作为含纤维、浆料或黏性流体的切断控制阀,其工作温度不大于200℃,工作压力不大于0.1MPa。
  2、阀体对称,流体流向可任意,阀芯旋转角从0°到90°可单向旋转,也可双向旋转。
  3、结构简单,维护方便,可采用软密封,因密封可靠,泄漏量很小,软密封O形球阀(聚四氟乙烯阀座)可达气泡级密封。
  4、可调比高。通常,与活塞·式执行机构或全电子式执行机构配合使用,可调比可达100:1~500:1。
  5、价格贵,远高于普通球阀。
  V形球阀是在球形阀芯上有V形切口的球阀,切口的形状与控制阀的流量特性有关。
  (1)V形球阀的切口可使控制阀流量特性近似为等百分比流量特性。
  (2)随阀轴旋转,V形切口旋人阀体,球体与阀体中密封圈紧密接触,因此可达到良好密封。
  (3)流阻小,具有剪切功能,常被用于作为含纤维、浆料或黏性流体的节流控制阀。
  (4)流通能力大,流通能力可达同通径其他控制阀的2倍。
  (5)可调比大,可达200:1~300:1。
  (6)适用于工作温度在一40~450℃(2,工作压力不大于6.4MPa的场合。
  蝶阀又称翻板阀,它由阀体阀板、阀轴和密封填料、轴承等部分组成。按使用介质的工作温度和压力,蝶阀分为常温蝶阀(一20~450℃)、低温蝶阀(一200~40℃)和高温蝶阀(450~600℃和600~850℃)、高压蝶阀等几类。按作用方式,蝶阀可分为调节型、切断型和调节切断型三类。按阀板轮廓,蝶阀可分为传统轮廓阀板蝶阀和动态轮廓阀板蝶阀。蝶阀的特点如下:
  1、流通能力大,可调比大,压降小。蝶阀流阻小,可制造大口径蝶阀。其流通能力大,约为同通径其他控制阀的l.5~2倍。传统轮廓阀板的蝶阀,其可调比为33:1,动态轮廓阀板的蝶阀,其可调比达100:1。
  2、流量特性在转角0—70°(通常蝶阀转角为0~60°)范围内近似为等百分比特性。超过规定转角后,控制阀的运行会不稳定。
  3、控制阀气开和气关方式更换方便,只需要将蝶阀阀板回转70°,并用键与阀轴的另一键销固定即可。蝶阀的执行机构通常采用正作用执行机构。
  4、流路简单,流阻小,可用于大口径、大流量、低压差的应用场合,适用于浆料悬浮物和颗粒介质的流体控制。
  5、可采用软密封方法,实现严密的密封,用于核工业的有关应用。
  6、可采用涂覆或衬里的方法实现防腐蚀,用于有腐蚀性介质流体的控制。
  7、大口径蝶阀,为获得大输出推力矩,可采用长行程执行机构或活塞式执行机构。
  8、体积小,重量轻,结构紧凑,制造工艺简单,价格低。
  9、除了所用阀体和阀板的材料不同外,低温蝶阀和高温蝶阀的结构与常温蝶阀相同。低温蝶阀的执行机构与阀体间有长颈接管,与其他低温控制阀类似。高压蝶阀的材质采用锻钢,并采用低转矩阀板,其他与常温蝶阀类似。
  10、可通过阀板形状的设计,改善流路阻力分配,降低所需推力矩。例如,采用动态轮廓阀板,可在0—90°范围内实现等百分比流量特性。
  十、偏心旋转阀
  产生挠曲变形,使阀芯的球面球塞与阀座紧密接触,因此密封性能很好。偏心旋转阀的特点如下:
  1、抗冲刷性强。阀体和阀盖整体铸造,工作温度宽,在一40~450℃,工作压力可10MPa。
  它也降低了摩擦力,改善了控制阀动态特性,延长了控制阀使用寿命
  3、可调比大。全腔型可达100:1;60%缩腔型可达60:1;40%缩腔型可达40:1。
  4、密封性好。阀芯弯曲臂的挠曲变形使阀芯能紧压阀座密封环,保证良好密封,标准泄漏量小于0.01%℃。
  5、流通能力大。流通能力可达同通径双座阀的1.2倍。
  6、流量特性接近修正抛物线特性,在流体流向改变时不改变流量特性。
  7、动态稳定性好。只需要较小力矩就能够严密关闭。流向改变时,流体对阀芯的作用力矩相互抵消,也没有柱塞阀根切现象,因此,动态稳定性比柱塞阀和蝶阀好。
  8、可在阀体衬各种耐腐蚀或耐磨损的衬里材料,以适应各种工作温度和工作压力条件下的运行,也可适应腐蚀性和含颗粒等流体的控制。
  9、重量轻、体积小,安装灵活,通用性强。
  十一、闸阀
  采用单闸板,也可采用双闸板,闸阀常用于高黏度、含纤维的浆料等流体的控制。它具有流阻小、行程大、口径大、结构简单等特点,适用于控制精度要求不高的大口径、大流量、低压差的应用场合。另有一种类似的闸阀,称为平行滑阀。它由两块平行滑块上下移动来控制流量,滑块间的弹簧使滑块紧压滑轨,该类阀具有很小流体阻力和优良密封性能,标准泄漏量达0.00001%C以下。适用于紧急切断或紧急开启的应用场合。
  十二、其他特殊用途控制阀
  在上述控制阀的基础上,如果上阀盖加长、添加散热片可用于低温和高温;采用多个弹簧的执行机构可减小整个控制阀的体积和重量;为降低噪声采用一系列降噪措施设计可组成低噪声控制阀;此外,还有为便于维护和清洗采用阀体分离结构的阀体分离阀;为联锁动作的快速要求采用的快速切断阀;为小流量控制设计的微小流量控制阀;为防止泄漏采用的波纹管密封的控制阀;为过热蒸汽减温和蒸汽透平旁路系统应用的蒸汽控制阀等。

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