控制閥的組成

1、控制閥的組成和分類(lèi)控制閥的組成和分類(lèi)控制閥的組成控制閥的組成控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分解為兩部分：力或力矩轉(zhuǎn)換部件和位移轉(zhuǎn)換部件。將控制器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制閥的推力或力矩的部件稱(chēng)為力或力矩轉(zhuǎn)換部件；將力或力矩轉(zhuǎn)換為直線位移或角位移的部件稱(chēng)為位移轉(zhuǎn)換部件。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為閥芯和閥座之間流通面積的變化，改變操縱變量的數(shù)值。下圖是控制閥組成部分的框圖。圖圖1控制閥的組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)有不同的類(lèi)型。按所使用能源，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為

2、氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)三類(lèi)。氣動(dòng)類(lèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有歷史悠久、價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便和本質(zhì)安全性等特點(diǎn)，因此，應(yīng)用最廣。電動(dòng)類(lèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有可直接連接電動(dòng)儀表或計(jì)算機(jī)，不需要電氣轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，但價(jià)格貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用時(shí)需考慮防爆等問(wèn)題。液動(dòng)類(lèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有推力(或推力矩)大的優(yōu)點(diǎn)，但裝置的體積大，流路復(fù)雜。通常，采用電液組合的方式應(yīng)用于要求大推力(力矩)的應(yīng)用場(chǎng)合。按執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的移動(dòng)方向，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為正作用和反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。正作用執(zhí)行

3、機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，閥桿向外移動(dòng)。反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，閥桿向內(nèi)移動(dòng)。按執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出位移的類(lèi)型，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)、角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)和多轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出直線位移。角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出角位移，角位移小于360例如，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90或60蝶閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。多轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)與角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)類(lèi)似，但轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移可以達(dá)多圈。按執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成部件的類(lèi)型，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)、活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)、齒輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)、手動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、

4、電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。按執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為連續(xù)、離散兩類(lèi)。連續(xù)類(lèi)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出是連續(xù)變化的位移信號(hào)。離散類(lèi)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出是開(kāi)關(guān)變化的位移信號(hào)。電磁閥是最常用的電動(dòng)離散控制閥，安全放空閥也是常見(jiàn)的離散控制閥。按執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為直裝式、側(cè)裝式。直裝式執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接安裝在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上。側(cè)裝式執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的側(cè)面，它通過(guò)一個(gè)增力裝置來(lái)改變位移方向和作用力大小。按執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出和輸入的動(dòng)作特性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為比例式、比例積

5、分式等類(lèi)型。比例式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出與輸入信號(hào)之間成線性關(guān)系。比例積分式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出是輸入信號(hào)的比例和積分作用之和。按執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入信號(hào)的類(lèi)型，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為模擬式執(zhí)行機(jī)構(gòu)和數(shù)字式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。模擬式執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收模擬信號(hào)，例如，20～100kPa的氣壓信號(hào)，4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)等。數(shù)字式執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收數(shù)字信號(hào)，通常是一串二進(jìn)制信號(hào)，用于開(kāi)閉相應(yīng)的數(shù)字閥。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，接受現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字信號(hào)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)正得到廣泛應(yīng)用。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也有不同的類(lèi)

6、型。通常，將調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)稱(chēng)為閥。按結(jié)構(gòu)分類(lèi)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分為直通單座閥、直通雙座閥、三通閥、角形閥、高壓閥、隔膜閥、套筒閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、閘閥和蝶閥等。大多數(shù)普通的閥門(mén)可添加有關(guān)閥門(mén)附件，例如執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥門(mén)定位器、閥門(mén)位置檢測(cè)傳感器等。按流量特性，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分為線性閥、等百分比閥和快開(kāi)閥等。屬的硬密封，或金屬與聚四氟乙烯或其他復(fù)合材料的軟密封，標(biāo)準(zhǔn)泄漏量為0.0l％C(C是額定流量系數(shù))。2.允許壓差小，例如，DNl00閥的允許壓差僅120k

7、Pa。3.流通能力小，例如，DNl00的直通閥的流通能力僅為100。4.由于流體介質(zhì)對(duì)閥芯的推力大，即不平衡力大，因此，在高壓差、大口徑的應(yīng)用場(chǎng)合，不宜采用這類(lèi)控制閥。圖2直通單座閥近年來(lái)，閥籠結(jié)構(gòu)的直通控制閥由于其具有維護(hù)簡(jiǎn)單、改變閥座可改變閥門(mén)流量特性的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。為了降低閥芯所受到不平衡力的影響，可采用大推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用直通雙座閥結(jié)構(gòu)，也可采用圖3所示平衡閥芯的閥籠式結(jié)構(gòu)。圖中，在閥芯上部和閥籠缸體之間采用石墨潤(rùn)滑的滑

8、動(dòng)活塞環(huán)，用于閥芯與閥籠之間的密封。閥籠與上閥蓋之間也采用閥帽墊片、螺旋墊片等進(jìn)行密封，保證上游高壓流體不會(huì)進(jìn)入下游低壓腔內(nèi)。此外，流體經(jīng)閥芯頂部的平衡連接孔，同時(shí)作用在閥芯的底部和頂部，消除了大部分靜態(tài)不平衡力，并具有一定的阻尼作用，減小流體流動(dòng)引發(fā)的振動(dòng)等擾動(dòng)的影響。通常，平衡結(jié)構(gòu)的直通單座控制閥采用如圖3所示的外部向中心的流向。(2)(2)套筒閥套筒閥套筒閥又稱(chēng)籠式閥，它是閥內(nèi)件采用閥芯和閥籠(套筒)的控制閥。套筒可以是直通單座閥

9、，也可以是雙座閥或角形閥等。套筒閥用閥籠內(nèi)表面導(dǎo)向，用閥籠節(jié)流幾滿(mǎn)足所需流量特性。套筒閥的特點(diǎn)如下。圖3籠式閥的結(jié)構(gòu)（套筒閥）1.安裝維護(hù)方便。閥座通過(guò)閥蓋緊壓在閥體上，不采用螺紋連接，安裝和維護(hù)方便。2.流量特性更改方便。套筒閥中流體從套筒向外流出，稱(chēng)為中心向外流向，反之，稱(chēng)外部向中心流向。是外部向中心流向的直通套筒閥結(jié)構(gòu)圖。在套筒上對(duì)稱(chēng)地分布3、4或6個(gè)節(jié)流開(kāi)孔，節(jié)流開(kāi)孔形狀與所需流量特性有關(guān)，因此，可方便地更換套筒(節(jié)流開(kāi)的形狀)

10、來(lái)改變控制閥的流量特性。3.降噪和降低空化影口向。為降低控制閥噪聲，套筒和閥芯也可開(kāi)多個(gè)小孔，利用小孔增加阻力，將速度頭轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，使噪聲降低。通常，套筒閥可降低噪聲10dB以上，因此，在需降噪場(chǎng)合被廣泛應(yīng)用。為降低控制閥噪聲，也可采用多級(jí)降壓方法，例如多級(jí)閥芯和套筒結(jié)構(gòu)。由于控制閥兩端的總壓降被分配到各級(jí)，使各級(jí)都不會(huì)造成流體發(fā)生閃蒸和空化，從而使控制閥的噪聲降低，并能夠削弱和防止閃蒸和空化造成的沖刷和磨損。套筒閥閥芯底部為平面，如發(fā)

11、生汽蝕，氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊不作用到閥芯，而被介質(zhì)自身吸收，因此，套筒閥的汽蝕影響小，使用壽命長(zhǎng)。4.泄漏量較單座閥大，由于套筒與閥芯之間有石墨活塞環(huán)密封，長(zhǎng)期運(yùn)行后，密封環(huán)的磨損使套筒閥的泄漏量比單座閥大o5.互換性和通用性強(qiáng)。更換不同套筒，可獲得不同流量系數(shù)和不同流量特性。6.減小不平衡力影響。通常，套筒閥閥芯上開(kāi)有平衡孔，使閥芯上所受不平衡力大為減小，同時(shí)，它具有阻尼作用，對(duì)控制閥穩(wěn)定運(yùn)行有利。因此，這類(lèi)控制閥常用于壓差大、要求低噪