上海沈仪自动化仪表有限公司

调节阀主要分为高压调节阀和气动调节阀两大类。

电动调节阀和气动调节阀在使用过程中，经常会出现泄漏现象，这是让很多现场仪表维护的工程师感到头疼的一件事。 调节阀外漏可以通过压紧填料或者更换填料来解决，对于坚决需要杜绝外漏的工况，可以采用波纹管密封的上阀盖，这样基本可以解决外漏的问题。而阀门内漏，原因就比较多了，先分述如下：

自力式调节阀弹簧断裂的原因主要是疲劳断裂。

 自力式压力调节阀在工业上广泛应用，是一种无需外来资源，只需要被测自身压力、温度或者流量的变化，设定预先的值就能自动调节的一种控制装置，这是一种节能型的仪表，具有控制执行等多功能的仪表控制系统。它的种类可分为自力式压力（微压）调节阀、自力式（压差）流量调节阀、自力式温度调节阀。适用于城市供热、供暧及没有供电、供气又需控制的场合。
       据德国报道，城市供热、供暖系统采用该产品，热效率比以前提高30%~40%。节能效果显著。 下面我就自力式压力调节阀的原理进行简单的概述。自力式阀后压力调节的工作原理：总有阀后、阀前控制两种，阀前压力P1经过阀芯、阀座的节流后，变为阀后压力P2。P2经过管线输入上膜室内作用在顶盘上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力。当P2增加时，P2作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯关向阀座的位置。这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大，P2降低，直到顶盘上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P2降为设定值。同理，当P2降低时。作用方向与上述相反，这就是阀后压力调节的工作原理。 关于自力式压力调节阀的应用也非常的广泛，突出方面在黏度较高的介质中的应用。
        据报道，城市供热、供暖系统采用该产品，热效率比以前提高30%~40%。节能效果显著。 下面我就自力式压力调节阀的原理进行简单的概述。自力式阀后压力调节的工作原理：总有阀后、阀前控制两种，阀前压力P1经过阀芯、阀座的节流后，变为阀后压力P2。P2经过管线输入上膜室内作用在顶盘上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力。当P2增加时，P2作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯关向阀座的位置。这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大，P2降低，直到顶盘上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P2降为设定值。同理，当P2降低时。作用方向与上述相反，这就是阀后压力调节的工作原理。 关于自力式压力调节阀的应用也非常的广泛，突出方面在黏度较高的介质中的应用。

1、  高压调节阀的零部件加工、配合都很精密，因此，调节阀安装前，应彻底清洗管路系统，将污物及焊拉渣排除干净，以免调节阀运行时发生卡住现象，阀入口前的管路应加设孔尺寸小于2mm过滤网。 
2、高压调节阀较重、外形尺寸较大，因此，调节阀应直立安装在接近地面或楼面的地方，在管道标高大于1m时，应尽量设置平台，以便于调整、检查和拆卸，使用过程或更换填料时，不能拆卸或松动联接上法兰与阀体的主螺母。 
3、调节阀安装时，阀体上箭头方向应与介质流向一致。 
4、如果调节阀的公称通径与管道的公称通径不同，两者之间应加渐缩管段。 
5、调节阀一般应设置旁通管道，以便于在自控系统发生故障或检修时可以切换，不致停产。 
6、调节阀安装时，应留足拆卸执行机构护罩的空间，以便配线、调整和检查。 
7、与管道为焊接连接的调节阀，其阀体上的接口与管道对焊，焊接时，建议先用氩弧焊打底(以防焊渣坠入阀和管道内)，然后再进行常规的电(或气)焊，焊接过程要经多次打磨、多道焊接、并注意保温，法兰连接调节阀与管道相连，采用JB2768-2778《Pg160、320kgf/cm2，管件与紧固件》标准制造的法兰，透镜垫及紧固件。 
8、调节阀和执行机构组装出厂时，整机已全部调试好，不需要重新调整，但在运输或安装过程中不能完全排队猛烈冲击或跌落现象，因此，用户入厂检查或安装在管道上之后，需要和调节器(计算机)一起作组合调整，其调整方法和和步骤按说明书和随机附带的执行机构使用说明书进行，在试运行或正式运行过程中，如发现阀体与上法兰处或阀盖填料泄漏，可分别将阀盖主螺母或填料压盖螺母再拧紧，并采用一个螺母多次拧紧法，如果用力不均，将使阀盖和填料压板歪斜，导致阀杆弯曲而影响阀门正常开启，其次，拧紧程度以不漏为限，不可用力太大，以免损坏机件，同时，填料拧得过紧，还可能使调节阀的调节灵敏度降低，如果发现阀座泄漏量(内漏)过大，超过其标准规定的指标，则可能是阀芯与阀座接触的机械零位或执行机构的信号零位在运输或使用过程中发生偏移所致，或者阀芯、阀座有机械损坏，对于前者，可按随阀附带的执持机构使用说明书介绍的方法重新调整，如果后者，则需拆卸阀门，将损坏的阀芯、阀座取出并经机械加工、研磨修复或更换。 
9、调节阀执行机构的出轴推力在选型时已配好，如果出现推不动的情况，可先检查控制信号是否受到干扰，是否受到限位机构的限制或阀杆是否弯曲变形发生“卡死”现象等。

(1) 高压调节阀的参数
　　依据某大型核电应急给水泵试验台对测试回路要求，需实现5% ～ 100% 范围额定流量的平稳调节。在调节阀进口压力> 10. 0MPa 且阀门任何开度情况下，调节阀出口压力≤0. 5MPa。阀门在调节行程范围内，噪声值需低于试验过程中试验台产生的噪声，阀门振动值不高于试验许用值。
(2) 高压类调节阀的结构特点及工作原理
　　调节阀采用阀瓣沿手轮中心线直行程的角式通流结构( 图1) ，其主要部件有手轮、阀杆、阀瓣、阀座、阀体及进口导流管等，通流介质通过阀瓣与阀座之间的环形通流间隙实现对其流量的调节。高压测试水流经过进口导流直管冲击阀瓣，由阀瓣改变流向后经阀瓣与阀座之间的环状间隙进入阀体腔室，在腔室内混流后由阀门出口排出。旋转手轮使阀瓣沿中心线移动，阀瓣与阀座之间的环状间距发生改变，这样对水产生不同程度的节流，从而达到对测试水流量的调节。由于阀瓣开启高度小，阀杆螺纹采用精加工细牙螺纹，这样在旋转手轮进行流量调节时可以实现精确控制。
　　阀杆与阀瓣为相互独立的分体结构。阀座经过过盈配合镶嵌在阀体基座上。阀座及阀瓣密封处为堆焊的硬质合金，可以有效地抵制在调节阀高速水流冲刷过程中对节流密封面的冲刷。调节阀水流进口端增加一段直导流管，可以尽量保证测试水进入节流环状间隙前为截面等速分布，这样水流可以均匀的从圆形节流间隙通过，提高了节流后水流的稳定性，也可以有效的减少介质流不均匀对圆形节流面的局部冲刷，延长阀门的使用寿命。

 调节阀是许多工业领域共同使用的控制阀，调节阀是借助动力操作去改变介质流量、压力以及温度的。高压调节阀分为许多类别，但与此同时，调节阀本身具有的特点也是非常特殊的。
　　调节阀流量特性的实现方式不同，同时输入和输出方式也不一样，流路简单，死区和涡流区较小，借助介质自身的冲刷作用，可有效地防止介质堵塞，有较好的自洁性能；流阻小，流量系数比单座阀大，相当于双座阀的流量系数；它适用于高粘度、含悬浮物和颗粒状流体的场合，或用于要求直角配管的地方，其流向一般为底进侧出。
　　进口调节阀具体的分类情况也是很复杂的
　　一：高压调节阀
　　适用于高静压和高压阀调节的特殊阀门，最大公称压力为32MPa，常见的结构有多级阀芯和单级阀芯。多级阀芯是几个阀芯串在一起相当几个阀逐渐降压，但这种阀结构较复杂，调节性能差，应用较少;单级阀芯多为角形单座，但在高压差下，流体对阀芯、阀座的冲刷和气蚀严重，使用寿命短。
　　二：蝶阀（翻板阀）
　　流通能力大，约为同口径双座阀的1.5~ 3倍;阻力损失小;沉积物不易积存;结构紧凑，安装空间很小。但操作转矩大，泄漏量较大，可调范围小。特别适用于低压差、大口径、大流量的气体和浆状液体。
　　三：O型球阀
　　可起调节和切断作用，常用于两位式控制。它流路简单，全开时完全形成直管通道，压力损失最小，特别适用 于高粘度、悬浮液、纸浆等流体场合。密封可靠，泄漏量很小，软密封球阀可达到气泡级密封。
　　四：V型球阀
　　流通能力大，比普通阀高2倍以上;控制特性好，为等百分比;可调范围大，可达300：1;具有剪切作用，能严密关闭，适用于浆料、纤维状流体场合。主要缺点是操作压力受到限制，高压降时不适用。
　　五：隔膜调节阀
　　隔膜调节阀用耐腐蚀衬里的阀体和膜片代替阀芯和阀座，由隔膜起调节作用。
　　以上则是有关调节阀相关特点及分类的介绍，那么同时在此，我们也不难看出，调节阀为我们生活带来的效率，也是非常大的。

 疏水调节阀常用于高压加热器的疏水。疏水调节阀内部机械部分为一滑阀，外部为电动执行机构。

 高压调节阀通常是指PN≥16Mpa的阀，该阀使用中主要存在的问题不是压力大，而是压差特别大时，对阀芯、阀座产生严重的气蚀和腐蚀，整阀的寿命极短，一般的阀仅能用上1～2个月。 
高压阀寿命短的主要原因有两个： 
1、冲蚀： 
在节流口，介质高速流动，具有强大动能，它可以很快将阀芯、阀座冲出流线型的细槽。尤其在小开度时，节流间隙小，节流速度达到最大值，巨大的冲刷作用会破坏钝化型金属的表面钝化膜，并妨碍其再钝化，使金属处于表面钝化膜不完善或者不存在的状态，腐蚀速度急剧增加。这就是调节阀为什么要避免小开度工作的主要原因。 
2、气蚀： 
当介质流过节流口时，其速度急剧增加，压力急剧下降，当压力低于饱和蒸气压时，液体就会闪蒸出气体来，形成气液双向流动。气体裹挟着未气化的液滴，以极高的速度撞击阀芯，对阀芯造成了巨大的破坏。这种破坏过程类似于喷砂过程（喷砂是以空气为载体带着磨料向前移动，磨料的速度接近载体），其中液滴相当于磨料，载体为气体。 
当气液流过节流口时，速度逐渐下降，压力也逐渐恢复，当压力大于饱和蒸气压时，气泡破裂，四周的液体以很快的速度来填充气泡所占的空间，在液体内部发生猛烈的撞击，在小范围内压力可以达到几千个大气压，瞬间产生的强大冲击波会对阀芯表面产生极大的破坏作用，它和气液流的“喷砂”过程联合作用，使阀芯表面产生蜂窝状的凹坑，从而在很短的时间内造成严重的物理性损伤。整个过程伴随有较大的振动和噪音。 
小开度工作时，冲蚀是主要矛盾，大开度工作时，气蚀是主要矛盾。所以在实际是用当中应尽量避免小开度工作。 
可以看出，在相当于传统单座阀的B处，承受的压差只是普通调节阀的30％。 
在未使用本阀之前，普通的角式高压阀寿命较短，少则十几天，多则三四个月，经常因为P4阀的故障引起尿素停车，对生产造成了特别大的影响。在使用了本阀门之后，几乎没有因为P4阀对生产而造成影响。共有10万吨／年和20万吨／年两套全循环水溶液法尿素装置，其中一尿（10万吨／年）于2002年9月安装此阀（期间停产一年左右），使用至今，实际连续运行时间为十个月；而二尿（20万吨／年）于2003年1月份安装此阀后使用至今，已连续运行一年半时间，并且仍在继续正常使用。根据实际运行情况，其寿命将可达2－3年。在国内多家知名氮肥厂家，如宜化、郴化、洞氮、鲁西等都有使用。
同样的问题也存在于合成氨的氨分、冷交液位自调上，液氨经过放氨阀时，除了冲刷作用和液氨气化形成二相流外，还有部分溶解在液氨中的H2、N2在放氨过程中的大减压总被解析出来，据有关资料介绍，1m3的液氨在减压时将释放出48m3的H2、N2，这无疑加剧了气蚀作用。 
该阀的特点是多次节流，分摊压差. 
此阀门采用侧进底出的结构形式。从套筒中心的对称小孔中喷入的液体成为二相流体，一方面在套筒中心相互撞击，使大多数高速度液滴失去动能，而转化为热能；另一部分穿过中心及经过撞击后速度仍然较高的液滴，到达对面的筒壁时，由于受到滞留筒腔内液体的阻隔，动能仍会自行消缓，避免了对阀塞及筒壁的直接破坏。 
效益分析：
全循环水溶液法尿素装置中的P4阀如使用普通单座调节阀，其寿命一般在1～6个月，折衷以三个月的使用寿命计算，每年将有4天因出现故障及更换阀门等原因而影响尿素产量。而在使用的特殊高压调节阀后，以应用于18.30尿素计算，日产量为1000吨，每年将减少尿素损失4000吨。阀门使用寿命一般在2～3年，以2年计算，在2年的使用寿命计算，将增加尿素产量8000吨，价值1100元（2003年价）*8000吨＝880万元，还不包括因减少更换调节阀而节省的设备购置费用。

高压调节阀开启失灵，严重影响机组安全稳定运行。对阀门进行解体检查，发现高压调速汽门阀座下沉10mm，导致阀碟导向凸肩脱离导向槽，无法对蒸汽进行正常调节。鉴于机组临修时间短，阀座下沉现场很难恢复，决定采用堆焊处理，增加导向凸肩的高度，达到恢复高压主汽调节阀原有的使用功能。 
1、高压主汽调节阀修复方案 
1.1阀碟导向凸肩工作机理2号机组为东方汽轮机厂制造的（N300－16．7／537／537－3型）汽轮机，它的高压主汽调节阀是由1个主汽阀和2个调节阀组成，高压调节阀是用于调节高压缸的进汽量。机组运行时，油动机作为机械提升装置，使阀碟导向凸肩沿导向槽上下移动，控制调节阀碟的开度。机组运行时，调节阀的高温蒸汽为16．7MPa，537℃，导向凸肩主要承受热应力和一定的周向剪切应力作用。1号高压调节阀的阀碟与阀座配合直径为170mm，其阀碟的结构如图1所示，导向凸肩尺寸为55mm×30mm×10mm（高×宽×厚）。阀碟材料采用20Cr3MoWVA合金钢，为了提高阀碟耐汽蚀的性能，其表面进行过高温渗氮处理。 
1.2堆焊材料和焊接设备的选择根据调节阀的工作条件，阀碟导向凸肩既要保证有足够高温强度，又要满足一定的耐磨性。鉴于机组抢修，无法采购到最佳匹配材料，参照堆焊材料的选用原则以及对各堆焊材料力学性能的分析，选用与母材材质相近的TIG－R34（12Cr2MoWVTIB，Φ2．5mm）焊丝。焊接设备采用LincolnV300－1及氩弧焊接配套工具；温度监控使用美国MX2红外线测温仪。 
2、焊接性能分析 
根据碳当量公式计算，材料20Cr3MoWVA的主要特点是含碳及合金元素较多，焊接时焊缝及热处理区容易出现淬硬组织，当焊件刚性及接头应力较大时，容易产生冷裂纹。经过渗氮处理的阀碟，其表面硬度高达HV900，焊接时极易产生裂纹。 
3、堆焊工艺 
3.1工艺路线焊前打磨清洗－预热－堆焊－焊后热处理－焊后车削。 
3.2焊前准备首先用角向砂轮打磨彻底清理去除堆焊部位20mm范围内的渗氮层，打磨深度应大于0．4mm，测量打磨部位的硬度值，并保证施焊区域达到HB185～321的要求。按JB4730－94检测标准，检查打磨后的导向凸肩表面质量不得有裂纹、夹渣等缺陷，达到Ⅰ级标准为合格。然后用丙酮清洗阀碟焊接部位及其周围50mm范围内，保证无水、油等；用砂纸清除氩弧焊丝表面的油污和锈斑等脏物。 
3.3焊接工艺及参数采用氧乙炔火焰加热的方法进行焊前预热，预热温度为350～400℃，用测温仪测量预热温度。阀碟焊接部位露出，其它部位用石棉布包覆，避免电弧烧伤。工艺参数I＝80～90A，氩气流量8～10L／min，直流正接，电压范围10～15V，焊接速度30～45mm／min，每道摆动宽度≤10mm，每层堆焊厚度≤4mm。预热温度达到后开始焊接，层间温度控制在300～400℃，焊接过程中不允许产生任何缺陷，重点检查引、收弧处，发现缺陷立即用角向磨光机去除。为保证加工余量，按图堆焊尺寸，外径增加5mm，内径减少5mm，堆高13mm。一边堆焊完成后再堆焊另一边。焊接完成后，用硅酸铝耐火棉包覆缓冷，焊接部位冷到100～150℃，立即进行焊后局部热处理。热处理采用火焰加热至640～660℃，保温30min，用测温仪监测，升温速度和冷却速度均＜300℃／h，冷却至300℃以下可不控制，冷却时用硅酸铝纤维毯包覆缓冷。 
4、焊后检验 
按照工艺路线完成阀碟的堆焊和机械加工后，经渗透探伤和超声波探伤检查，焊缝没有裂纹、夹渣、气孔等缺陷质量，堆焊质量达到JB4730－94标准Ⅰ级的要求；在加工表面进行硬度测试，其平均硬度值为HB241，与原母材的硬度值相近，满足工件的使用性能。

 1. 工作目的是不一样的，自力式调节阀重在调节，减压阀是单纯的减压；
2. 减压阀是可以主观进行压力调节，如果阀前压力波动大，调节需比较频繁。而自力式调节阀是根据一个设定的、客观的数值自动进行动作的，调节后的压力可以是恒定的；
3. 减压阀需要手动调节压差，如果阀前压力变化，阀后压力也是变化的，不能自动调节到固定的压力。而自力式调节阀可以自动地做到背压稳定或者阀前压力稳定；
4. 自力式调节阀的主要目的是维持压力稳定，而减压阀主要作用是将压力降至一定数值之下；
5. 减压阀调节范围更广，而自力式调节阀则只能将压力调节到恒定值；
6. 减压阀调节精度更高，一般为0.5，而自力式调节阀的调节精度一般为8%-10%；
7. 自力式调节阀可以控制压力、差压、温度、液位、流量等，而减压阀功能比较单一，一般只起减压作用；
8. 自力式调节阀既可以调节阀前压力稳定，也可以调节阀后压力稳定，而减压阀只能调节阀后压力，起到减压作用；
9. 应用行业不同，自力式调节阀广泛应用于石油、化工等行业，减压阀主要应用于给水系统、消防系统、采暖系统、中央空调系统等。

自力式调节阀主要性能指标如下：
设定值偏差 ±8%
允许泄露量(在规定实验条件下) ：

调节阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有，其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。

组合形式有4种，即正正（气关型）、正反（气开型）、反正（气开型）、反反（气关型），通过这四种组合形成的调节阀作用方式有气开和气关两种。
对于调节阀作用方式的选择，主要从三方面考虑：a）工艺生产安全；b）介质的特性；c）保证产品质量，经济损失最小。