
图1 球阀是最常用的阀,是专门为开关控制而设计的阀
控制阀种类繁多,如何才能选出最理想的控制阀一直是很多用户的困扰。本文针对这一问题,介绍了正确选择控制阀的方法,并阐述了重要控制阀类型的特点。
在市场上,由于规格型号、配置方式、制造材料或控制方式的不同,衍生出多种多样的控制阀类别。要在种类繁多的产品中挑选出最适合的控制阀,用户首先要明确一个问题:阀所要控制的设备到底要完成什么样的任务?
据了解,控制阀的基本功能可大致分为以下5种:开关控制、压力控制、方向控制、压力保护以及限制流量。
按功能选择合适的控制阀
按照功能选择控制阀是控制阀选择的第一步也是最重要的一步。在选择控制阀时,建议按照下列五个步骤进行选择。
第一步:用户必须清楚了解控制阀的应用。在选择控制阀之前必须掌握该产品的基本数据和基本信息,例如系统介质的化学成分、整个寿命周期内的压力和温度等。用户所选控制阀必须保证能够满足这些要求。同时,用户不能凭经验或模糊不清的信息来确定这些数据,而是必须要利用产品数据来确定。
第二步:控制阀材料的兼容性选择。因为用户可能选择了正确类型的控制阀产品,但是其所使用的材料是不符合要求的。
一般情况下,控制阀所使用的材料都是标准材料,但总有特例。因此用户在选择控制阀时要仔细翻阅产品目录,重点注意温度范围、压力范围以及不同介质下(化学介质)的兼容性。如果有不确定的因素,应立即向控制阀的生产厂家进行咨询。
第三步:考虑维护保养问题。不同的控制阀维护保养的周期是不一样的。系统参数,主要是阀的工作频率,对控制阀的维护保养周期有着重要影响,是制定维护保养计划的依据。另外,控制阀的维护保养计划还应是维护工程师能够正常执行的计划。控制阀的维护保养非常重要,但总是被人们所忽视。谁愿意每过20天都爬到30 m高的地方,对控制阀进行维护保养呢?
第四步:要考虑可能出现的压力降。几乎所有的阀和元器件都会产生压力降。用户必须清楚积累的压力降是多少,否则在某些特定场合中使用的控制阀压力可能达不到要求。对于这样的控制阀都要给出流量系数(Kv),这是用于描述压力降与阀或者其他部件开口大小、相应流量之间关系的参数。流量系数越高,压力降就越小。规格相同的球阀和针阀所产生的压力降是完全不同的:球阀几乎不产生压力降,而针阀(或者其他类型的流量控制阀)都会产生明显的压力降。

图2 针阀能够提供非常准确的流量控制,其结构设计也保证不会泄漏
第五步:考虑运行费用。一个控制阀的价格不应只是考虑其购买价格。控制阀的全生命周期内的费用包括购买费用、运行费用、维护保养费用或者更换控制阀产生的费用。
在计算运行费用时,用户应知道自己设备中控制阀的维护保养周期;另外,维护保养费用不能只计算易损件或更换零配件的费用,还要考虑工时费用和停产损失。应注意的是:某些控制阀的维护保养比其他类型的阀要简单得多。有些可以现场维护和保养,而有些则必须中断生产流程从设备上拆下来维护保养。需要用户考虑的是:所选择的控制阀不要带来计划外的维修和流程设备的停产。
开关控制是控制阀的基本功能。这种类型的控制阀会截断或开通流体介质的流动。球阀(图1)是一种最常使用的控制阀类型,就是专门为开关功能而设计的控制阀。当球阀手柄旋转90°时,阀就打开或者关闭;开启时,球形阀芯的流通通道与管道轴线同轴。截止阀在流程工业技术领域的控制中也有着广泛的应用,且主要也是用于开关控制,但主要是在管道直径约为50mm的系统中使用。
快速截止的隔膜阀
隔膜阀没有盘根,能够实现快速关闭和精确开关速度调整。这种控制阀主要用于生物工程技术领域和半导体工业领域,是所有控制阀类型中使用寿命最长的控制阀。
波纹管阀与隔膜阀一样也没有盘根。因此,在核密封或者切断维修管道的时候,它是最佳选择。在核电站的安全保护中也常常使用这种控制阀。

图3 单向阀可保证介质沿一个方向流动
波纹管阀和隔膜阀有着与流量控制阀相似的流通通道。在流量控制阀中,流通介质不是沿直线通道在同一层面上流通过去的。流动的液体介质从阀座下方进入控制阀,从阀座上方离开控制阀。
利用调节阀,用户可以通过旋转其手柄、手轮把流过介质的流量调节到希望的流量值,而调节阀也能够可靠的保持这一流量数值。针阀(图2)提供了很好的流量控制性能,而且根据其不同的结构设计可以实现绝对无泄漏。因此,在允许有轻微的泄漏液体介质的时,它是最佳选择。为了保证精确的流量控制,可以使用精密定量控制阀,这是多在实验室使用的定量控制装置。精密定量控制阀是针阀的一种,有着细长的精加工针式阀芯,可以在细长的、公差很小的阀芯通道中上下运动。
蝶阀提供更多应用可能性
能够旋转90°的蝶阀是一种价廉物美的万能型控制阀。通常情况下,它在附加有截止功能要求的低压场合中使用。蝶阀的另一种变型型式是直通式调节阀。它与针阀相似,上下运动的锥形阀芯能够增大和减少流体介质的流量。它与针阀的区别在于流通的通道:直通式调节阀的流通通道是直的。
在流体介质流动方向的控制中单向阀(图3)能够可靠的保证流体介质只沿一个方向流动。在多数工作场合中,都是依靠液体介质本身的压力打开单向阀实现介质流通的。当反向阻力或者背压增大时,单向阀的阀芯又被压回到阀芯座上,从而切断介质的流通通道。
限压阀可以保护系统的压力不超过设定的极限压力。泄压阀的一种变型就是比例溢流阀。它有一个与外界环境相通的通道,当系统的压力达到特设的极限压力时,这一通道就会打开。当系统的压力低于设定的极限压力时,这一通道会自行关闭。
安全限压阀是特殊设计的、能够可靠的快速打开并释放大量介质的限压阀或溢流阀。由于它的主要功能是保证系统安全,因此在有专门规定的地方必须使用安全限压阀。
防爆盘主要用于防止钢瓶意外。与限压阀相似,防爆盘也把介质排放到周围环境中。当压力达到了预先设定的极限值时,金属膜片就会爆裂开来。当防爆盘爆裂之后必须更换。
一旦管道破裂安全阀能够在管道意外破裂时关闭,防止系统介质不受控的排放到周围环境中。当介质的流动出现异常时,管道破裂安全阀的打开通道就会关闭;使得管道系统内介质的流动几乎被完全阻断。在完成系统维修之后,管道破裂安全阀会重新恢复到开启位置。
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