调节阀概述及发展历程二

第六节十大类调节阀的功能优劣比较

 

48十大类调节阀中每一种阀具备九大功能的情况如何？

            将每种阀具备的九大功能汇总在表1-1中。  

49从表1-1中情况看，为什么单座阀、双座阀、套筒阀在使用中常出问题？为什么角行程阀优于直行程阀？

 
      主导产品单座阀、双座阀、套筒阀的佳功能仅有4个，故在使用中常出问题。从具有佳功能数量看：直行程阀——差；角行程阀——好。
 

50为什么蝶阀会有更多的应用？

 
      蝶阀是较好的产品，佳功能有7个，切断蝶阀会有更多的应用，尤其是在要求大口径的场合。因此，人们开发了球面硬密封切断蝶阀，弥补了普通蝶阀泄漏大的不足。
 

51全功能超轻型阀为什么冠以全功能？

 
      由上表可见，全功能超轻型阀是在九大功能中都表现较佳的产品，故冠名为全功能。同时，全功能意味该阀可以适应大多数场合，但不是适应一切场合。由于适用范围广，它使原来上百个品种、上千个系列、上万个规格的调节阀得到大大简化，从而使调节阀应用更加简化。
     通常全功能阀可适用于60%-70%的场合，而30%-40%的场合，全功能阀仍不能应用，这就是由于它的不足所引起的。
 

第七节全功能阀将是21世纪主流产品

 

52为什么全功能阀会成为21世纪主流产品？

 
     全功能超轻型调节阀，主要针对一般调节阀使用中存在的问题——一个类别的调节阀功能不齐全、可靠性差，而且太笨重，逐一进行攻关的结果。它是综合了角行程阀的优点而产生的新品种，具有功能齐全(故称全功能)、重量轻（比单座阀、双座阀、套筒阀等老产品轻70%-80%，比20世纪80年代的精小型阀还轻40%-50%，故称超轻型）、高可靠性的特点，是调节阀的重大突破，它将取代传统的单座阀、双座阀、套筒阀、CV3000、精小型阀，并能应用于球阀、偏心旋转阀、蝶阀使用场合，成为21世纪的主流产品。
 

53为什么起直行程流阻大，Kv值小？而角行程阀流阻小，Kv值大？

 
     从图1-10中可知，直行程阀（图1-11）的介质流路简单，因而流动阻力小，流通能力大，Kv值大（其Kv值约比直行程阀大1.5~3倍）。  

54流过直行程阀的介质为什么易沉淀，造成堵卡，而角行程阀却“自洁”性能好？

 
       这是因为直行程阀中的介质流路复杂造成的旋涡死区大，使介质易沉淀在节流口附近，造成堵卡，出现阀芯关不死，打不开。由图1-11可见，角行程阀中的介质基本直通，不易形成沉淀，防堵性能好，故其“自洁”性能好。
 

55为什么直行程阀外形尺寸较大，外形复杂，而角行程阀的外形尺寸较小，外形简单？

 
    由图1-10可见，由介质的S形流路决定的阀内腔较为复杂，尺寸较大，阀体外形也跟着复杂起来，阀体外形尺寸大，从而其重量也大。
    由图1-11可见，由于角行程阀流路简单，内腔和外形也简单，尺寸也较小，因而重量也较轻。
 

56为什么直行程阀阀杆密封性能差，而角行程阀阀杆密封性能好？

 
    直行程的阀芯上下运动，容易把介质带出，因而其阀杆密封性能差。角行程阀的阀杆转动，介质不易向外渗漏，还可采用密封性能更好的填料，合角行程的密封性能比直行程提高2~3倍。
    填料在压盖压迫下变形，紧紧挤压阀杆，产生对阀杆的摩擦
F₁=Jf
式中   J——填料挤压力；
            f——摩擦因数。
     对直行程阀而言，阀杆总的受力
F=F₁+F_t
式中   F_t——作用在阀芯上的不平衡力。
          因而需要输出力大的执行机构。
          对角行程阀
M=M_t+M_f
式中   M_t——不平衡力矩；
           M_f——摩擦力矩。
          以偏心旋转阀为例
M=M_t+M_f=F₂X+F₁r
式中   X——阀芯与转轴的距离；
            r——阀芯转轴半径。
   由于X很小，r也不大，因而总的力矩不大，可用输出力矩较小的执行机构。
 

57为什么直行程阀中单密封阀允许压差小，角行程允许压差大？

 
    由图1-10可见，直行程阀中单密封阀不平衡式结构，流开情形下，压差易把阀芯顶开，故允许压差小；而角行程阀的阀芯转动，不平衡力矩为“力x力臂”，因力臂小，力矩小，故允许压差大。

58为什么直行程阀的双密封泄漏大，而角行程阀的泄漏小？

 
       直行程的双密封阀有上、下两个阀座，介质作用在上、下阀芯上的推力，方向相反而大小接近相等，所以双密封阀的不平衡力很小，故允许压差大；但双密封阀的阀芯轴向尺寸与两个阀座的轴向尺寸不可能做到相等，总是上阀芯、阀座接触时，下阀芯、阀座还存在间隙，或者是相反情况。因而，双密封阀的泄漏大，加上热膨胀的影响，这种情况就更加严重。而角行程阀，特别是球阀，因阀芯为球面，与密封面相切，接触良好，故泄漏小（可小1/100~1/10）。
 
59为什么直行程阀的双密封泄漏大，而角行程阀的泄漏小？
     在高压差情形下，直行程阀内的高速流动介质直接对着阀芯头部冲蚀，故其耐冲蚀性能差。在角行程阀的阀芯可放在阀腔内侧，避免介质直接冲蚀，故其耐冲蚀性能好。
 
60为什么直行程阀比角行程阀易产生共振?
     直行程阀的阀芯上下运动与阀的上下振动同拍，在一定条件下易产生共振；而角行程阀的阀芯转动， 与阀的上下振动不同拍，故不易产生共振。
 
61为什么直行程阀的双密封泄漏大，而角行程阀的泄漏小？
     从高述的“结构-功能”分析，直行程阀存在9个不足，而角行程阀较好地弥补了这9个缺陷，将其归纳于表1-2中。预测21世纪调节阀的应用用正态分布曲线来描述，见图1-12.
表1-2 直行程阀与角行程阀相比较存在的9个不足       由于全功能阀汇集了角行程阀的各项优点，再加以创新改进，从而提高和完善了调节、切断、克服压差、防漏、防堵、耐蚀、耐温等功能，并且其超轻、美观，所以，21世纪将以角行程阀的应用为主，而角行程阀以全功能阀的应用为主，以球阀、蝶阀应用作为补充。
 

第八节调节阀的标准

 

62新国标关于调节阀性能指标有哪些规定？与旧标准有何不同？

 
      新国标关于性能指标规定了14项：
    ①基本误差；                          ⑧气室的密封性
    ②回差；                                  ⑨耐压强度；
    ③死区；                                  ⑩额定流量系数；
    ④始终点偏差；                      ⑪固有流量特性；
    ⑤额定行程偏差；                  ⑫坑振动性；
    ⑥泄漏量；                               ⑬动作；
    ⑦及其化连接处的密封性；   ⑭外观。
    新旧标准比较，主要的不同是新国标增加了“”指标。

63新国标对调节阀的项目有哪些规定？旧标准这方面有何不足?

 
      新国标将基本误差、回差、死区、始终点偏差、额定行程偏差分为A、B、...、H 8个等级，以便根据不同阀满足不同功能的要求，选择性能成本比佳 的指标等级。旧标准针对每种阀只确定一个对应的指标，缺乏灵活性。
 

64新国标对泄漏量有何规定？旧标准这方面有何不足?

 
     新国标将泄漏量规定为A、B、C、....、F  6个等级，F级以每分钟气泡数计。旧标准只有一个等级，高压阀规定泄漏量为0是不符合实际的。
 

65新国标对流量特性误差考核方法有何规定？对基本误差、回差的测试点有何规定？

 
      新国标在流量特性误差考核方法中增加了按斜率法考核。将基本误差、回差的测试点由旧标准中分为10个测试点改为5个测试点。
 

66新国标关于阀的流量系数有何规定？

 
       新将旧标准中流通能力改称流量系数。其数值旧标准做了统一规定，新国标由制造厂自行确定，更方便新产品的设计定型。
 

67新国标对拨动调节阀的气源和环境温度有何要求？

 
      新国标要求：气源应为清洁、干燥的空气，不含有的腐蚀性气体、溶剂或其化液体；带定位器的调节阀，其气源所含固体微粒数量应少于0.1g/m3，且微粒直径应大于3μm，含测量应小于1ppm（1x10^-6）。
      调节阀环境温度为-25~+55℃或-40~+70℃。
      定位器气源不干净是造成定位器工作不正常的主要原因，占故障率的1/3以上，所以应特别注意这一点。
 

第九节国定标准中有关泄漏量的规定

 
 

68国标对泄漏量有何规定？

 
     GB/T 4213-92给泄漏量规定了6个等级，其具体规定见表1-3。其中低级别为级，不要求测试；别是VI级，即为气泡级。当泄漏量大于0.5%Kv值时，可免于测试。
表1-3 泄漏等级
注：1、△p以kPza为单位。
       2、D为阀座直径，以mm为单位。
       3、对于可压缩流体体积流量，为压力为101325kPa和温度为273K的标准状态下的测定值。
       4、试验程序“1”表示△p=0.35MPa、介质为水；试验程序"2"表示△p等于工作压差、介质为水或气体。
 

69泄漏等级为VI级时，标准规定的泄漏量是多少？

 
  随阀座直径变化，大允许泄漏量（ml/min或每分种气泡数）列于表1-4.
表1-4 VI大允许阀座泄漏量 注：1、每分钟气泡数是用外径6mm、壁厚1mm的管子垂直浸入水下5~10mm深度的条件下测得的，管端表面应光滑、无倒角和毛两刺。
       2、如果阀座直径与表列值之一相差2mm以上，则泄漏系数可假设泄漏量与阀座直径的平方成正比的情况下通过类推法取得。
 

70表1-3中的额定容量如何计算？

 
    表1-3中的额定容量按表1-5所列公式计算。

71美国的泄漏标准是如何规定的？

 
   为便于比较，把美国ANSI 316、ANSI 104-1976调节阀的漏泄量标准列于表1-6.
表1-6 调节阀泄漏量  

72为什么要进行泄漏标准再细分？

 
    上述标准分还不够细腻，特别是IV级密封和V级密封，其泄漏率由10^-4突然跃到10^-7。为此，认为应将泄漏标准与切断的关系进一步细分。切断的等级与对应的泄漏率见表1-7.
表1-7 切断等级与对应泄漏率       为了便于现场，应建立一个宣的概念。现举例Kv=100(双座阀DN100、单座阀DN80~DN100、套筒阀DN100、V形球阀DN50、全功能超轻型调节阀DN50时的Kv值为100)时，试验△p=0.35MPa，介质为水，每分钟在不同切断等级时的泄漏量(g/min)也列举在表1-7中。
 

第十节电动调节阀

 

73我国电动调节阀的电动执行机构的发展历程怎样？

 
       我国电动调节阀起步也较晚，20世纪50年代中期主要是仿制前苏联的产品，制造有触点的电动执行机构，20世纪60年代才开始研制无触点的电动执行机构。经过20多年的发展，目前已经有许多厂家专门生产电动调节阀，生产各种无触点的DKZ型直行程电动执行机构和DKJ型角行程电动执行机构。在近20年，主要开发了一些新的产品，例如DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型电动执行机构。但是这些产品已经到了更新换代的时候，它们存在着的缺点，如死区大、工作温度范围窄（-10～55℃）、力矩保护和性能保护差、绝缘等级不高。因此，目前国内各厂家都致力于产品的革新，研制新型的电动执行机构。
 

74目前电动执行机构的情况如何？

 
        随着电子产品不断进步，尤其是可靠性的进一步提高 ，使得20世纪90年代后国外的电动执行机构产生了质的飞跃。国内一些独资或合资企业也生产与国外同水平的产品，其突出的表现是：
       ①可靠性极高，可以在5~10年内免维修；
       ②重量幅度下降，比老式的DKZ、DKJ的电动执行机构轻70%~80%；
       ③外观也得到了极大的改善；
       ④性能提高、调整简化，使用更加方便、简单。
 

75用电动调节阀取代“气动阀+电气阀门定位器+气源”的组合方式，将带来什么好处?

 
     由于电动执行机构的可靠性得到了根本上的解决，配上高可靠性的全功能超轻型调节阀，使得调节阀成为了真正意义上的第二代产品。除上述高可靠、全功能、超轻型的特点外，还将带来如下好处。
      ①用电源既方便又节约，省去了建立气源站的一系列费用。
      ②用“气动阀+电气阀门定位器+气源”的复杂方式，不只是增加了费用，而且使可靠性下降（环节越多，可靠性差的因素增加）。
      ③从经济性上看，除省去气源站的费用外，还省去电气阀门定位器的费用。现在一台好的进口的电气阀门定位器，通常在5000~6000元以上，更好的在8000~10000元的价位上，而这个价位基本上可购回上述高可靠的电子式执行机构。
      ④环节减少了，相应减少了维修工作量，也有利于可靠性的提高。

76从节能角度看，使用电动执行机构如何？

 
     使用气动执行机构，要始终保持一定气压才能动作，这样，一年下来所消耗的能源很多。如果用电动执行机构，只需在改变阀门开充时供电，当阀门达到所需的开度就停止供电。如此看来，电动执行机构具有的节能优点。