企业培训_控制阀基础培训资料

WCS2010 10 1 控制阀基础培训资料 济南润保阀门 WCS2010 10 2 控制阀基础知识 控制阀 CONTROLVALVE IEC 国际电工委员会 定义 控制阀由执行机构和阀体两部分组成其中执行机构是控制阀的控制装置 它按信号的大小产生相应的推力使推杆产生相应的位移 从而带动阀芯动作 阀体部件是控制阀的调节部分 它直接与介质接触 由阀芯的动作 改变调节阀节流面积 达到调节目的 WCS2010 10 3 控制阀基础知识 控制阀 CONTROLVALVE 控制阀是执行器中的一大类产品 执行器 在工业生产过程自动控制系统中 以调节仪表或其他控制装置的信号为输入信号 按一定调节规律调节被控对象输入量的装置 它包括控制阀 执行机构 电磁阀和各种不同功能的附件 阀门定位器 伺服放大器 位置反馈器 保位阀 快排阀 等产品 控制阀的应用最为广泛普遍 所以现在也有直接称为执行器 WCS2010 10 4 控制阀基础知识 控制阀 CONTROLVALVE 控制阀是构成自动化系统不可缺少的重要部分 它接受控制中心的输出信号 直接调节阀门的开 关行程达到控制温度 压力 流量 液位等工艺参数的目的 控制阀代替了人工操作 所以人们常形象的称之为实现生产过程自动化的手脚 WCSWCS2010 10 5 控制阀基础知 控制阀在自动化中的重要性 A 控制阀安装在生产现场 常年与介质接触 工作在高温 高压 深冷 强腐蚀 易磨损 易堵 易漏的恶劣条件 B 控制阀是控制系统中最重要的环节 由于选型不当或维护不善常常使整个自动化系统不能可靠工作 严重时会引起装置停车 工厂停产 C 与生产工艺密切相关 它直接影响生产过程中的物料平衡与产品的质量 WCS2010 10 6 控制阀基础知识 控制阀基本构成 执行机构 动力装置 附件 实现自动控制要求的各种性能 阀体 节流部件 WCS2011 11 7 控制阀基础知识 控制阀基本参数 一 公称通径 二 公称压力例 PN1 6ANSI150 mm 例 DN50 2 GB T4213 08 中国国家标准 6 10 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 9001000 1200 1400 1600 1800 2000 0 1 0 4 1 1 6 2 5 4 6 4 10 16 25 32 40 160 250 GB T4213 08 中国国家标准 WCS2011 11 8 控制阀基础知识 公称通径 英寸 1 2 3 4 1 11 2 2 21 2 3 31 2 4 5 6 8 10 1214 18 20 24 26 28 30 32 34 36 38 40 48 ANSIB16 34 1996 美国国家标准 公称压力 磅级 Class15030040060080090015002500 1 参照SA217WC6 WC9或SA182F11 F22 2 流体压力测试 T 20 C 额定压力换算 WCS2011 11 10 控制阀基础知识 控制阀基本分类 按用途开关型调节型 按行程直行程角行程 按阀门结构单 双座调节阀闸阀套筒调节阀截止阀三通调节阀止回阀角阀安全阀蝶阀球阀旋塞阀偏心旋转阀自立式控制阀波纹管阀夹套阀隔膜阀 按执行机构气动薄膜气缸电动电磁电子液压电液气液变频 WCS2011 11 11 控制阀基础知识 控制阀基本分类 按压力真空阀PN 0MPa低压阀PN 1 6MPa中压阀PN1 6 10MPa高压阀PN10 32MPa超高压阀PN 32MPa 按温度高温阀 450 中温阀200 450 常温阀 20 200 低温阀0 60 深冷阀 60 196 WCS2011 11 12 控制阀结构 执行机构 附件 阀体组件 执行机构 阀门本体 阀门附件 定位器 切换阀 限位开关 电磁阀 空气过滤器 WCS2011 11 14 阀体组件 直接安装在管道上 与管道构成压力密闭系统 直接与介质接触 在阀体内部装有改变流通面积的阀内件 起到调节流量的目的 WCS2011 11 15 阀体类型 直通单座阀 GLOBE 阀体内只有一个阀座和密封面 结构简单 密封效果好 是使用较多的一种阀体类型 WCS2011 11 16 阀体类型 直通双座阀 GLOBE 阀体内有两个阀座和密封面 流通能力大 不平衡力小 泄漏量大 切断效果差 目前用量减少 WCS2011 11 17 阀体类型 套筒阀 CAGE 阀体内部阀芯由套筒导向套筒上开有窗口用于决定流量与流量特性阀芯上开有平衡孔 减小不平衡力套筒阀可调比大 振动小 不平衡力小 互换性好可适用于大部分单双座阀的应用场合不适用于有颗粒及较脏污介质是使用最为广泛的一种阀体类型 WCS2011 11 18 阀体类型 角形阀 ANGLE 阀体内有一个阀座和密封面结构简单 密封效果好一般为底进侧出 具有自洁净功能阀体内不易存积污物 不易堵塞 适用于控制高粘度介质 高压差以及含有悬浮物和颗粒物的介质 WCS2011 11 19 阀体类型 三通阀三通阀有三个出入口与管道相连接有合流 分流两种类型 WCS2011 11 20 阀体类型 隔膜阀的结构形式 与一般阀门很不相同 它是依靠柔软的橡胶膜或塑料膜来控制流体运动的 隔膜阀的优点是 1 流体阻力小 2 能使用于含硬质悬浮物的介质 3 由于介质只跟阀体和隔膜接触 所以无须填料函 不存在填料函泄漏问题 对阀杆部分无腐蚀的可能 4 容易对阀体衬里 只要对衬里材料和隔膜进行恰当的选择 便可适应广泛的腐蚀介质 隔膜阀 WCS2011 11 21 阀体类型 蝶阀结构简单阀体与蝶板可衬各种耐腐蚀材料双偏心 三偏心结构适用于大口径 大流量 低压差介质的调节与切断 WCS2011 11 22 阀体类型 球阀节流元件为带圆柱孔球型体称为O型球阀常用于开关控制有三通 四通球阀用于分流 合流控制 V 形球芯 O 形球芯 WCS2011 11 23 阀体类型 V型球阀节流元件为V型缺口球形体称为V型球阀常用于控制场合 特别适合于纤维纸浆等介质的调节 WCS2011 11 24 阀体类型 旋塞阀流通能力大 密封严密操作简单 WCS2011 11 25 阀体类型 偏心旋转阀节流元件为扇型球面重量轻 体积小 密封性能好适用于既要求调节又要求密封的场合 WCS2011 11 26 阀体类型 滑板阀 WCS2011 11 27 自力式控制阀 自力式控制阀是一种不需要任何能源 直接依靠被控变量 压力或温度 自身的能量来驱动阀内截流件 以改变过程流体流量 而使被控变量稳定在所需的设定值上的一种装置 WCS2011 11 28 自力式控制阀 自力式控制阀特点不需要任何外加能源 具有明显的节能效果省去变送器 调节器等仪表 可接省投资系统简单 可靠性高产品结构简单 操作 维修方便 具有防爆特性不适应严酷工况和控制精度高的场合 WCS2011 11 29 自力式控制阀 自立式温度控制阀自立式压力控制阀自立式流量控制阀组合式控制阀自力式差压 流量 控制阀 直接作用自力式压力控制阀 自力式温度控制阀 WCS2011 11 30 阀盖与填料 1 安装在执行机构与阀体之间2 阀盖与阀体可以是一个整体 也可以为分离型3 阀盖内部装有密封件 填料防止工作介质沿阀杆向外泄露 WCS2011 11 31 阀盖 控制阀的阀盖是阀体组件的一个部件 阀芯连接杆或旋转阀轴通过它而运动 在直通式或角形阀体上 它是阀体一端承受压力的部件 阀盖通常提供一种把执行机构安装到阀体上的方法 并包容填料函 通常旋转阀没有阀盖 在有些旋转式阀门里 填料包含在阀体本身的延长部分里 或者填料是用螺栓连接在阀体和阀盖之间的一个独立部件 WCS2011 11 32 阀盖 伸长型阀盖伸长型阀盖用于高温或低温工况以保护阀杆填料免受极端温度的影响 标准的聚四氟乙烯 PTFE 阀杆填料可用于最高至232 的大部分应用场合 然而 如果在很低的过程温度下霜冻在阀杆上形成 它就很容易损坏 霜冻晶体能够切割聚四氟乙烯 PTFE 上的开槽 沿着阀杆形成过程流体的泄漏通道 伸长型阀盖把阀盖里的填料函移至离极限过程温度足够远的地方 这样填料温度仍然保持在推荐范围内 伸长型阀盖或者是铸造的或者是装配式的 铸造伸长型提供更好的高温适应性 因为较大的热发散性具有更好的冷却效果 相反地 带光滑表面的阀盖如由不锈钢管装配而成的 更适合低温工况 因为热流动通常是主要的考虑因素 在任何一种情况下 伸长部分的壁厚减至最小以减少热传递 不锈钢由于其较低的热传导系数通常优于碳钢 在低温工况场合 可以在伸长部分周围增加绝缘体以进一步防止热流动 WCS2011 11 33 阀盖 波纹管密封型阀盖阀杆周围不允许有泄漏 小于1 10 6cc 秒的氦气 时 可以使用波纹管密封阀盖 当过程流体是有毒的 挥发性的 放射性的或极其昂贵时 常常采用波纹管密封阀盖 这种特殊的阀盖结构保护阀杆和阀门填料避免与过程流体接触 在波纹管密封元件上面的标准或环保填料函结构会防止万一波纹管破裂或失效时产生的灾难性后果 WCS2011 11 34 阀盖类型 普通型阀盖适用于常温介质工作温度 20 200 散 吸 热型阀盖适用于高温或低温介质工作温度 60 450 WCS2011 11 35 阀盖类型 深冷型阀盖适用于深度冷冻场合工作温度 196 60 波纹管密封型阀盖适用于强毒性 易挥发易渗透 或贵重流体 延长型 波纹管密封 阀门内部的流体不向外泄漏 波纹管 阀杆 WCS2011 11 36 填料 控制阀填料大部分的控制阀使用带填料的填料函 填料通过法兰和双头螺栓来定位和调整 可以使用多种填料材料 取决于要求的工况条件以及应用场合是否需要遵守环境法规 调节阀的填料装于上阀盖填料室内 其作用是防止介质因阀杆移动而向外泄漏 最常用的填料是由聚四氟乙烯制成 它具有摩擦系数小 密封性能好和耐腐蚀性能好等优点 但耐温差 寿命较短 WCS2011 11 37 填料 PTFE聚四氟乙烯填料优点 摩擦力小 有自润滑作用 耐强腐蚀除熔融碱金属 密封性好 60度V形用于普通阀门 90度V形用于高压阀门缺点 耐温差 不能用于200度以上介质 上环 中环 底环 聚四氟乙烯V形环 本身能够减小摩擦力的塑料材料 模压成V形环 V形环在填料函里是弹簧加载且自我调整的 不需要填料润滑 对于大部分已知的化学晶具有阻尼作用 除了熔融碱性金属 需要极其光滑 2至4微英寸RMS 的阀杆光洁度以正确地密封 如果阀杆或填料表面被损坏 会产生泄漏 推荐的温度极限为 40至 232 不适合于核工况 因为PTFE很容易被辐射破坏 WCS2011 11 39 填料 石墨片成型和石墨编织填料 适合于高温核工况或有低氯含量的场合 GTN级 提供无泄漏操作 高的热传导性和长久的使用寿命 但是会产生高的阀杆摩擦力以及由此而引起的回差 可用于大部分的难处理流体 能抵抗高辐射 适合的温度范围 低温至649 不需要润滑 但是当填料函温度超过427 时 应该使用一个伸长型阀盖或钢质支架 WCS2011 11 40 填料 柔性石墨填料优点 密封性好 耐腐蚀 耐高低温 200 600 缺点 摩擦力大 不能用于一些强氧化剂如 浓硫酸 浓硝酸 WCS2011 11 41 填料函类型 有弹簧单层填料标准配置模式V型自密封填料弹簧产生预密封力 保证填料的低压密封 填料函类型 WCS2011 11 43 填料函类型 无弹簧单层填料一般用于高中压阀门 需要填料的预紧力较大 摩擦力比较大 应带有阀门定位器 WCS2011 11 44 填料函类型 隔离式双层填料密封更可靠 安全 WCS2011 11 45 填料函类型 波纹管密封内压式刚度大 一般采用外压形式 主要用于流体可能燃烧 爆炸或产生有毒气体 发射泄漏等场合 WCS2011 11 46 手动机构 当气源或电源信号故障时或执行机构零件损坏时可用手轮继续人工操作控制阀的功能 WCS2011 11 47 控制阀流量特性 快开线性等百分比抛物线 WCS2011 11 48 阀内件 阀内件与流体接触的可拆卸的阀内零件包括阀芯 阀座 阀杆导向 衬套 套筒 填料函部件的填料压盖 弹簧 套环 填料底环 WCS2011 11 49 阀内件 阀芯形式 WCS2011 11 50 阀套筒流量特性窗口形式 线性 等百分比 快开 WCS2011 11 51 阀内件 偏心旋转阀内件 WCS2011 11 52 阀内件 单座阀 套筒阀内件 WCS2011 11 53 阀内件 阀芯表面的硬化处理 WCS2011 11 54 阀内件 球阀的节流特性 WCS2011 11 55 阀内件流量特性曲线 WCS2011 11 56 阀内件蝶阀阀板的流体力 WCS2011 11 57 分流减噪阀内件 低噪音套筒 迷宫阀内件 迷宫阀内件结构 WCS2011 11 58 多层多孔阀内件 分流减噪阀 噪声允许标准 WCS2011 11 61 阀内件 WCS2011 11 62 阀内件 WCS2011 11 63 阀内件 WCS2011 11 64 阀内件 WCS2011 11 65 阀芯与流量特性 不同的阀芯形状决定不同的流量特性蝶阀 球阀 隔膜阀 偏心旋转阀固有特性不能修改套筒阀 柱塞阀 v形开口阀 可修改阀芯形状改变流量特性 WCS2011 11 66 阀芯与流量特性 改变阀特性的几个方法 由设计阀芯实现由定位器修正由非线性执行机构实现由控制系统实现由专用仪表修正 WCS2011 11 67 流量特性 固有流量特性 压差不变 工作流量特性 压差变化 WCS2011 11 68 阀芯流量特性曲线 直线流量特性等百分比流量特性快开流量特性抛物线流量特性 WCS2011 11 69 阀芯流量特性形状 直线流量特性等百分比流量特性快开流量特性抛物线流量特性 WCS2011 11 70 气动执行机构 气动薄膜执行机构气缸式执行机构滚动膜片式执行机构 WCS2011 11 71 气动薄膜执行机构 单弹簧多弹簧 WCS2011 11 72 气动薄膜执行机构 正作用反作用 WCS2011 11 73 气动薄膜执行机构 直行程角行程 WCS2011 11 74 气动薄膜执行机构 工作原理当来自控制器的信号压力通入到薄膜气室时 在膜片上产生一个推力 并推动推杆部件向下移动 使阀芯和阀座之间的空隙减小 即流通面积减小 流体受到的阻力增大 流量减小 推杆下移的同时 弹簧受压产生反作用力 直到弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡为止 此时 阀芯与阀座之间的流通面积不再改变 流体的流量稳定 可见 调节阀是根据信号压力的大小 通过改变阀芯的行程来改变阀的阻力大小 达到控制流量目的 WCS2011 11 75 气缸式执行机构 单作用双作用 WCS2011 11 76 气缸式执行机构 直行程角行程 WCS2011 11 77 气动滚动膜片式执行机构 WCS2011 11 78 气动横式气缸执行机构 齿轮齿条式与拨叉式单作用 弹簧返回 双作用 无弹簧 WCS2011 11 79 气动横式气缸执行机构 双作用 无弹簧 WCS2011 11 80 气动横式气缸执行机构 单作用 弹簧返回 WCS2011 11 81 电动执行机构 电装 电动头 电动执行机构一体化电动执行机构智能电动执行机构 WCS2011 11 82 电动执行机构 直行程电动执行机构角行程电动执行机构多转电动执行机构 WCS2011 11 83 电动执行机构 电装主要用于开关型阀门 有单转和多转输出 可与转角型或直行程阀门配套 WCS2011 11 84 电动执行机构 电动执行机构接受标准信号 可以连续或断续控制阀门主要由电机 减速机构 位置发生器 伺服放大器 操作器 手操机构等组成 WCS2011 11 85 电动执行机构 一体化电动执行机构伺服放大器和执行机构一体化 WCS2011 11 86 电动执行机构 智能电动执行机构具有自动调整 故障保警 通讯 自我保护等功能 WCS2011 11 87 液动执行机构 液动 电液或气液执行机构主要用于需要大推力 大力矩 快速响应 安全可靠装置和阀门的配套上 由于控制上到需要 电液执行机构使用更为广泛 WCS2011 11 88 执行机构 控制阀的驱动装置按能源供应分为 气动 电动 液动 电液或气液 电磁式 WCS2011 11 89 定位器与附件 控制阀还可配用各种附件来实现产品本身多种控制功能附件能满足控制系统对阀门提出的各种特殊要求附件的作用就在于使控制阀的功能更完善更合理 更齐全 WCS2011 11 90 定位器与附件 阀门定位器气动阀门定位器电气阀门定位器智能阀门定位器 WCS2011 11 91 定位器 是控制阀最重要的附件之一1 提高控制阀线性精度 高温 高压 粘性 固体颗粒介质 2 克服摩擦 提高动作速度3 克服压差 提高关闭阀门性能4 分程控制5 接受电信号6 改变正反作用 改变流量特性7实现总线控制 WCS2011 11 92 气动阀门定位器 气动控制阀必须配用各种附件来满足生产过程的需要附件能满足控制系统对阀门提出的各种特殊要求附件的作用就在于使控制阀的功能更完善更合理 更齐全 WCS2011 11 93 电气阀门定位器 气动控制阀必须配用各种附件来满足生产过程的需要附件能满足控制系统对阀门提出的各种特殊要求附件的作用就在于使控制阀的功能更完善更合理 更齐全 WCS2011 11 94 智能阀门定位器 智能定位器结构 WCS2011 11 96 空气过滤减压器 净化来自空气压缩机的气源并能把压力调整到所需的压力值 具有自动稳压功能 WCS2011 11 97 阀位变送器 将控制阀的位移变化转换成响应的气压或电流信号送往控制室 使操作人员在控制室就能了解阀门的位置情况 WCS2011 11 98 电磁阀 用于切断或接通气路 WCS2011 11 99 保位阀 阀门保护装置当仪表压力气源中断时能自动切断定位器的输出与执行机构之间的通道使阀门位置保持在断气前的控制位置 WCS2011 11 100 气动放大器 继动器 克服长管线和大容量执行机构的传输滞后增大定位器的输出流量改变控制信号的压力提高执行机构动作速度 消除控制信号传递滞后的影响 WCS2011 11 101 快放装置 装在执行机构气路上用于气体的快速排放阀门实现阀门的快速动作 WCS2011 11 102 限位开关 位置开关 用于对阀门的行程限位位置信号的发送 WCS2011 11 103 阀门连接方式 控制阀连接端把控制阀安装在管道里的三种常用方法是旋入式管螺纹 螺栓紧固带垫片法兰和焊接连接端 SW承插焊 螺纹式 BW对焊 对夹式 法兰连接类型 RF凸面法兰 RTJ环接面法兰 螺纹法兰 透镜垫 WCS2011 11 105 螺纹连接 旋入式管螺纹旋入式连接端 常用于小型控制阀 具有比法兰连接端更好的经济性 通常指定的螺纹是阀体上的锥管阴螺纹NPT 美国国家管道螺纹 它们通过与管道端上配对的阳螺纹相接合形成金属对金属的密封 这种连接形式通常限制于不大于2英寸的阀门 不推荐用于高温工况 如果必须把阀体从管线拆下 阀门的维护可能很复杂 因为不断开法兰接合或联接处使阀体旋出管道 就不能把阀门取走 WCS2011 11 106 法兰连接 螺栓紧固带垫片法兰法兰端阀门很容易从管道上拆下 适合用于大多数控制阀为之而制造的工作压力范围 法兰连接端可以用于从绝对 273 至约815 的温度范围 它们可用于所有口径的控制阀 最常见的法兰连接端包括平面 凸面和环型接合面法兰连接端 平面型允许配对法兰与夹持在法兰之间的垫片全面积地接触 这种结构常用于低压 铸铁和铜体阀门 可以减少由初始螺栓连接力引起的法兰应力 凸面法兰有一个圆形凸面 其内部直径与阀门开口相等 其外径略