控制閥的選型、維修與校驗

控制閥是電廠自動控制系統(tǒng)中一個重要環(huán)節(jié)，無論多么復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)，最后都歸結(jié)到對控制閥的控制，也就是說，控制閥是執(zhí)行自控指令任務(wù)的一道總機關(guān)。因此，控制閥的性能如何，不僅直接關(guān)系機組運行的經(jīng)濟性，甚至影響自控系統(tǒng)乃至整臺機組的安全運行。但令人遺憾的是，在實際使用中控制閥經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)不死、打不開、動作不靈敏、泄漏大、非線性嚴(yán)重、壽命短、價格貴等問題。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些問題中95%以上是屬于選型不當(dāng)造成的，而因計算錯誤造成的問題不到5%。實踐證明，計算與選型相比，選型的難度更大，出現(xiàn)的問題更多，對此應(yīng)該特別重視。下面結(jié)合筆者近年來掌握的情況和工作中碰到的問題，就控制閥的選型、維護及現(xiàn)場調(diào)校談一些看法。

一、控制閥的選型

1、選型應(yīng)考慮的主要因素

（1）最基本的條件是要滿足生產(chǎn)過程的溫度、壓力、液位及流量的要求；

（2）閥的泄漏及密封性要求；

（3）閥的工作壓差應(yīng)小于許用壓差；

（4）對閥使用壽命和可靠性的考慮；

（5）對閥動作速度、流量特性的考慮；

（6）對閥作用方式和流向的考慮；

（7）對執(zhí)行機構(gòu)形式、輸出力矩、剛度以及彈簧范圍的考慮；

（8）對材質(zhì)及閥經(jīng)濟性的考慮（選型不當(dāng)價格會相差3~4倍）。

2、選型的一般原則

在滿足過程控制要求的前提下，所選的閥應(yīng)盡量簡單、可靠、價廉、壽命長、維修方便，并保證備件來源及時可靠。要盡量避免為單純追求好結(jié)構(gòu)、好材質(zhì)、多附件而忽略了對可靠性、經(jīng)濟性的考慮。從可靠性觀點來看，結(jié)構(gòu)越簡單、多余的附件越少，其可靠性就越高；材質(zhì)選擇過高，將造成不必要的浪費。

3、選型應(yīng)提供的工藝參數(shù)及系統(tǒng)要求

（1）工藝參數(shù)：溫度、壓力、正常流量時的壓差及切斷時的壓差；

（2）流體特性：腐蝕性、粘度、溫度變化對流體特性的影響；

（3）系統(tǒng)要求：泄漏量、可調(diào)比、動作速度與頻率、線性及噪音。

4. 控制閥的分類及選擇

控制閥按結(jié)構(gòu)特征大致可分為如下9大類產(chǎn)品。

（1）直通單座控制閥：該閥應(yīng)用，具有泄漏小、許用壓差小、流路復(fù)雜、結(jié)構(gòu)簡單的特點，故適用于泄漏要求嚴(yán)、工作壓差小的干凈介質(zhì)場合，但小規(guī)格的閥(DN<20)也可用于壓差較大的場合。應(yīng)用中應(yīng)注意校對許用壓差，防止閥關(guān)不死。

（2）直通雙座控制閥：與直通單座控制閥相反，具有泄漏大、許用壓差大的特點，故適用于泄漏要求不嚴(yán)、工作壓差大的干凈介質(zhì)場合，選型時應(yīng)注意該閥泄漏量大是否能滿足過程控制要求。

（3）套筒閥：套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者類似于單座閥，適用于單座閥場合。后者類似于雙座閥，適用于雙座閥場合。套筒閥還具有穩(wěn)定性好、裝卸方便的特點，但價格比單、雙座閥貴50~200%，還需要專門的纏繞密封墊，是僅次于單、雙座閥應(yīng)用較為廣泛的閥。

（4）角型閥：節(jié)流型式相當(dāng)于單座閥，但閥體流路簡單，適用于泄漏要求小、壓差不大的干凈介質(zhì)場合及要求直角配管的場合。

（5）三通閥：它具有3個通道，可代替兩個直通單座閥、用于分流和合流及兩相流、溫度差不大于150℃的場合。當(dāng)DN≤80時，合流閥可用于分流場合。

（6）隔膜閥：流路簡單，隔膜具有一定的耐蝕性能，適用于不干凈介質(zhì)、弱腐蝕介質(zhì)的兩位切斷場合。

（7）蝶閥：它相當(dāng)于取一直管段來做閥體，且閥體又相當(dāng)于閥座，故“自潔”性能好、體積小、重量輕。適用于不干凈介質(zhì)和大口徑、大流量、大壓差的場合。當(dāng)DN>300時，通常都由蝶閥來完成。

（8）球閥：“O”形球閥全開時為無阻閥，“自潔”性能，適用于特別不干凈、含纖維介質(zhì)的兩位切斷場合。“V”形球閥具有近似等百分比的調(diào)節(jié)特性，適用于不干凈、含纖維介質(zhì)、可調(diào)比較大的控制場合。球閥的價格較貴。

（9）偏心旋轉(zhuǎn)閥：該閥介于蝶閥和球閥之間，“自潔”性能好、調(diào)節(jié)性能好、亦可切斷，故適用于不干凈介質(zhì)、泄漏要求小的調(diào)節(jié)場合，但該閥價格較貴。 

這9類產(chǎn)品中前6種為直行程控制閥，后3種為角行程控制閥。作為控制閥的應(yīng)用者，必須弄清楚它們的特點、注意事項。各類變型產(chǎn)品、改進型產(chǎn)品都是在這9類產(chǎn)品上演變而來的，弄清這9大類產(chǎn)品就容易掌握其他產(chǎn)品的應(yīng)用了。

5、正確選擇的若干問題

（1）閥體材料選擇

• 閥體耐壓等級、使用溫度、耐腐蝕性能等方面應(yīng)不低于工藝連接管道要求，并優(yōu)先選用定型產(chǎn)品。

   

• 水蒸氣及含水較多的濕氣體介質(zhì)、環(huán)境溫度低于-20℃時，不宜選用鑄鐵閥。

（2）閥內(nèi)件材質(zhì)選擇

• 非腐蝕性介質(zhì)一般選用1Cr18 Ni9Ti或其他不銹鋼。
• 對汽蝕、沖蝕較為嚴(yán)重，且在介質(zhì)溫度與壓差構(gòu)成的直角坐標(biāo)中其溫度為300℃、壓差為1.5MPa兩點連線以外的區(qū)域時，應(yīng)選用耐磨材料，如鈷基合金或表面堆焊史太萊合金等。
• 對硬密封切斷閥，為提高密封面可靠性，應(yīng)選用耐磨合金。當(dāng)密封要求十分嚴(yán)密時，應(yīng)選用軟密封，如四氟橡膠。

（2）高低溫材料選擇

當(dāng)介質(zhì)溫度小于-60℃時選用銅或1Cr18Ni9Ti；溫度在450~600℃時，選用鈦、鉬不銹鋼；當(dāng)介質(zhì)溫度大于600℃時，應(yīng)選用高溫高強度合金(如因可耐爾)。

6、填料及閥蓋型式選擇

（1）通常情況下，介質(zhì)溫度小于200℃時，選用“V”形四氟填料，普通型上閥蓋；介質(zhì)溫度小于450℃時，選用“V”型四氟填料，但必須是散熱閥蓋。

（2）對直行程類閥，若帶有定位器附件時，對介質(zhì)溫度不大于450℃的高溫閥，仍可選用普通型閥蓋，但必須選用石墨填料。 

（3）介質(zhì)溫度大于400℃時，需選用散熱型閥蓋和石墨填料。

（4）為增加閥桿密封的可靠性，可選用雙層填料結(jié)構(gòu)。

7、定位器的選擇

并不是選了定位器就一定好，不必要時，可以不選用定位器。如下情況應(yīng)選用定位器：

（1）電動儀表控制氣動閥，且為慢速響應(yīng)系統(tǒng)時。

（2）需要提高薄膜執(zhí)行機構(gòu)輸出力的場合。

（3）緩慢過程需要提高控制閥響應(yīng)速度的場合，如控制溫度、液位等參數(shù)。

（4）需要克服摩擦力，減小過大的回差造成控制品質(zhì)差的場合，如低溫或采用柔性石墨填料的控制閥。

（5）控制器比例帶很寬，但又要求閥小信號有響應(yīng)時，采用無彈簧執(zhí)行機構(gòu)控制的系統(tǒng)。 帶定位器適用的閥，通常選用20~100kPa的彈簧。但為了提高輸出力，可選用氣源壓力PS=250kPa。對氣開閥，可選用60~180kPa的彈簧范圍，以增加起點執(zhí)行機構(gòu)的輸出力。對氣閉閥可選用20~100kPa的彈簧，以增加關(guān)閉時執(zhí)行機構(gòu)輸出力。