上海滬工閥門(mén)廠（集團(tuán)）有限公司

摘要：簡(jiǎn)要分析了調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)理，在對(duì)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(guò)數(shù)模推定的、能夠彌補(bǔ)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(jī)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(gè)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(diǎn)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(jiǎn)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(jìn)行安裝，一旦閥門(mén)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(dòng)閥為安裝實(shí)例，介紹安裝程序及要點(diǎn)：

1、安裝前檢驗(yàn)

調(diào)節(jié)閥安裝前，進(jìn)貨檢驗(yàn)是一個(gè)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(jì)、工藝和規(guī)范要求。進(jìn)貨檢驗(yàn)著重以下兒項(xiàng)內(nèi)容：

（1）閥休、閥內(nèi)件規(guī)格檢驗(yàn)：閥型號(hào)、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(jí)、Cv 值、法蘭標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)尺寸及密封型式等指標(biāo)，只要其中一項(xiàng)內(nèi)容不合要求均應(yīng)征得設(shè)計(jì)的確認(rèn)。

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

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

（4）附件檢驗(yàn)：根據(jù)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)技術(shù)要求仔細(xì)清理各項(xiàng)附件，如過(guò)濾減壓閥、閥位開(kāi)關(guān)、電磁閥、手輪機(jī)構(gòu)、專用工具等。

以上各項(xiàng)內(nèi)容的檢驗(yàn)可以通過(guò)視覺(jué)、清理、計(jì)量器具、查看銘牌以及專用檢測(cè)手段（如法蘭及螺栓材質(zhì)可通過(guò)光潛分析來(lái)鑒別）等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、安裝原則

（1）氣動(dòng)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(jìn)行閥的拆卸和修理。對(duì)于裝有氣動(dòng)閥門(mén)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(duì)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(duì)于特殊場(chǎng)合，需要調(diào)節(jié)閥水平安裝在豎直的管道上時(shí)，也應(yīng)將閥體進(jìn)行支撐。安裝時(shí)，要避免給調(diào)節(jié)閥帶來(lái)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(zhǎng)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(shí)，應(yīng)采用異徑管連接。小口徑調(diào)節(jié)閥安裝時(shí)，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(dòng)操作，可在不停車情況下對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行維護(hù)或檢修。

（6）一般調(diào)節(jié)閥工作環(huán)境溫度在 -30~+60℃，相對(duì)濕度不大于 95%．所以，安裝時(shí)應(yīng)注意離開(kāi)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(shí)易硬化變脆、高溫時(shí)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(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將閥全部打開(kāi)或旁通閥打開(kāi)。試運(yùn)行時(shí)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(gè)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(duì)各自的特點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)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(shí)，對(duì)法蘭用四個(gè)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(gè)位置。對(duì)法蘭用 8 個(gè)螺栓固定的調(diào)節(jié)閥則可以有 9 個(gè)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(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝之前應(yīng)進(jìn)行單體調(diào)校，調(diào)校應(yīng)達(dá)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(mén)定位器作為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工具，對(duì)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(mén)定位器與閥門(mén)配套使用，組成一個(gè)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(dòng)功率放大器、調(diào)節(jié)閥、反饋杠桿、量程調(diào)節(jié)機(jī)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(jī)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(zhǎng)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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)、量程分別置于中間位置；

（3）輸入 4mA.DC 信號(hào)，使調(diào)節(jié)閥開(kāi)始動(dòng)作，調(diào)節(jié)零點(diǎn)，使零點(diǎn)達(dá)到要求；

（4）輸入 20mA.DC 信號(hào)，看其行程是否達(dá)到要求，若沒(méi)達(dá)到，則調(diào)量程，使其達(dá)到要求；

由（3）、（4）可知，調(diào)零點(diǎn)可改變 H,調(diào)量程又會(huì)影響零點(diǎn)，所以，調(diào)零點(diǎn)和調(diào)量程是相互作用相互影響的。因此，此種方法有時(shí)很難校準(zhǔn)定位器，這是因?yàn)椋阂话闱闆r下，零位彈簧工作在現(xiàn)行區(qū)域，其長(zhǎng)度變化范圍有限，調(diào)最程機(jī)構(gòu)的空間位置受到限制，所以，調(diào)零彈簧長(zhǎng)度和量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)值也將會(huì)受到限制。此時(shí)，如果單調(diào)一臺(tái)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(zhǎng)度；應(yīng)用中可以將連接在閥桿上的銷釘靠近閥門(mén)定位器，這樣就將反饋杠桿的有效長(zhǎng)度縮短，使 L 增大，行程增大，反之則行程減小。

四、結(jié)束語(yǔ)

調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它動(dòng)作可靠與否決定著系統(tǒng)的成敗。一個(gè)調(diào)節(jié)閥從設(shè)計(jì)到使用要經(jīng)歷加工、裝配、檢驗(yàn)/試驗(yàn)、銷售、采購(gòu)、進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、安裝、調(diào)校等環(huán)節(jié)，那么決定結(jié)果的是進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的后三個(gè)環(huán)節(jié)。三個(gè)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(yùn)行。