调节阀的相关知识既是重点，也是难点。这里就自己的一点工作经验，进行简要小结。


　　根据驱动方式的不同，调节阀分为电动、气动、液动。其中液动类没有接触过，这里对前面两类进行小结。


　　在直观感受上，电动调节阀和气动调节阀除了驱动方式不同外，另外一个比较明显的区别，我觉得电动阀比气动阀要缺少一个部件，那就是阀座（体）。我们常常说的川仪ZHB电动阀，称为电动执行机构更为恰当些。电动阀中，翻板充当了类似于阀体的功能，直接与管道接触。而翻板结构简单，可以自己加工，所以被常常忽略了。


　　这里以较常见的川仪ZHB型电动执行机构为例，对电动阀小结下。


　　在二轧热处理1#、2#加热炉共有48个ZHB阀，一轧均热炉共有36个ZHB阀。就使用情况看，运行基本平稳，故障不多。下面是一些小经验：


　　1）为防止误操作和异常情况，炉温不受控，常常对阀进行限位。限位方式主要有机械限位和凸轮限位。由于加热炉各区段工艺、翻板、介质管道的差异，需要依次调整。限位的作用在热处理得到了较好的体现。在机械限位时，需要注意配合行程调整，稍留有余量，否则，连杆被限位的卡轮挡住，来回震荡，容易烧坏模块。在中控DCS系统中，可以以工程师权限随时对输出进行任意限位，比较方便，不过一旦模块故障、信号干扰，这种方式就会失效；


　　2)比较常见的故障是连杆、执行器转轴的连接方面。在某一开度，当二者共线，形成力矩盲区，阀门无法动作。解决的办法就是通过重新整定，使上下行程错过盲区；另外，连杆和转轴通过螺栓连接，螺帽拧得过紧，没有活动余地，连杆和执行器转轴阻力过大，容易卡滞；过松，阀门动作滞后大，同时螺帽容易脱落，连杆松懈，当周围震动频繁时更易发生。在高炉区曾出现过这种情况，后来加工一个反扣插销后问题解决。另外，二者不在同一平面，连杆容易扭断；


　　3）当拆卸翻板回装时，要注意面板显示上下限与实际翻板位置一致，做好记号，同时要注意翻板转动方向。假如原来连杆顺时针运转，阀门开度增大，方向弄错，虽然在物理上翻板运转90度即可完成开关的周期，但是面板整定时，无法进入后续菜单。解决的办法是，当发现反向时，按正确方向标定上下限，然后退出，虽然无法进入后续菜单的确定项，但是方向已经保留。再次进入整定菜单，即可完成。


　　下面总结下气动阀。有以下方面：


　　一、类型以及各自应用场合；


　　目前国内和国际上通常采用的一种分类方法是按结构、原理和作用划分，调节阀总共为9大类，即直通单座调节阀、直通双座调节阀、套筒调节阀、角形调节阀、三通调节阀、隔膜阀、蝶阀、球阀和偏心旋转阀。


　　在《调节阀的正确选型及注意事项》一文中，比较详细地讲述了各阀门的性能和应用注意事项。


　　在一些特殊的工况下，需要考虑的有：


　　1）蒸汽介质。要注意高温高压（阀体、阀芯、填料材质）、防噪（结构形式）、最大允许压差、泄漏量、是否有三断保护等；


　　2）煤气介质。考虑口径大、压力小、流量大以及煤焦油和渣质带来的阻滞，一般考虑蝶阀阀体和带气缸的双作用执行机构；


　　3）小管径、少渣质的连铸二冷水、中包和RH氩气调节中，直通单座调节阀即可。


　　《调节阀的工况选型与应用中的实例分析》有比较典型的实例说明。


　　二、阀门的安装。


　　A）阀门本身的安装要求。


　　此为2#转炉除氧器安装整改前后的一组对比图。

　　原安装主要问题是：


　　水平安装调节阀，由于重力作用，推杆阀杆等内部组件会发生偏磨现象，造成泄露，而且不好处理；（在底吹阀门站中，此种安装甚至造成3套切断阀阀杆断裂而整改。）空气过滤减压器应当垂直安装，利于杂质的排出。


　　调节阀的安装要求有以下注意点：


　　（1）调节阀属于现场仪表，环境温度应在-25~60℃范围，相对湿度≤95%。露天或高温场合，应采取防水、降温措施。在有震源的地方要远离振源或增加防振措施。


　　（2）调节阀一般应垂直安装，特殊情况下可以倾斜，如倾斜角度很大或者阀本身自重太大时对阀应增加支承件保护。


　　（3）安装调节阀的管道一般不要离地面或地板太高，在管道高度大于2米时应尽量设置平台，以利于操作手轮和便于进行维修。


　　（4）调节阀安装前应对管路进行清洗，排除污物和焊渣。安装后，为保证不使杂质残留在阀体内，还应再次对阀门进行清洗，即通入介质时应使所有阀门开启，以免杂质卡住。在使用手轮机构后，应恢复到原来的空档位置。


　　（5）为了使调节阀在发生故障或维修的情况下使生产过程能继续进行，调节阀应加旁通管路。同时还应特别注意，调节阀的安装位置是否符合工艺过程的要求。


　　（6）电动调节阀的电气部分安装应根据有关电气设备施工要求进行。如是隔爆型产品应按规范要求进行安装。如现场导线采用SBH型或其它六芯或八芯、外径为φ11.3mm左右的胶皮安装电缆线。在使用维修中，在易爆场所严禁通电开盖维修和对隔爆面进行敲打。同时在拆装中不要磕伤或划伤隔爆面，检修后要还原成原来的隔爆要求状态。


　　B）与其它仪表元件组合，在管道上的安装顺序，可看下文——《典型管道上仪表安装顺序》。此题我曾在海川论坛引出并经参考和讨论后给出解答。


　　某管道上要安装相关仪表（一次元件）用于检测控制：


　　1.压力（阀前阀后各1）——远传式；


　　2.温度——Pt100;


　　3.流量（要求温压补偿）——一次元件为孔板；


　　4.调节阀（要旁通阀）——气动单座式；


　　在直管段紧张的情况下，试画出仪表PID图示。并说出理由。


　　解答：

　　说明：


　　在直管段紧张的条件下，以下几点安装原则及技巧：


　　1.差压式节流原件在调节阀之前；


　　原因：


　　1）如果不这样，则影响流量测量。


　　在节流装置测量流量的理论推导中，理论上有两个假设，即流体流动是连续的,并且流体流动过程中遵守能量守恒定律。故孔板不能安装在气液两相并存的地方，以免增大测量误差，有的液体(如液化烃)经调节阀降压后，有时会有部分汽化，形成两相共存；


　　调节阀在调节的过程导致流体频繁波动，压力也随之波动，影响孔板测量；孔板安装在调节阀后，离调节阀过近是不行的，调节阀频繁动作会造成介质的波动，调节阀作为安装在管道上的设备，而且阀门也有自身的流量特性，多少都对流体的流束特性是有一定影响的，比如压力，孔板就是以测量差压为测量原理的，这样至少会造成流量计的频繁波动，或者以至于导致较大的测量误差


　　2）如果不这样，则会改变阀门的调节特性，影响控制作用。节流孔板本身是限流元件，会把压力限制在孔板的前面，如果紧挨着阀门的出口安装，这样会使阀门出口压力升高，这样在阀必然会使阀门前后压差改变，阀门设计时，阀门的前后压差是一项重要的制造参数，这样会改变阀门的调节特性。


　　3）如果不这样，则会使调节反馈作用滞后。


　　2.压力在温度之前；


　　原因：温度一次原件为扰流件（插入深度要求过中心线及2/3处），影响压力测量（压力安装要管道内壁光滑无突出）。


　　3.流量要温压补偿的，压力取阀前压力，不能取阀后压力。


　　原因：阀后压力自然不可。


　　三、阀门定位器的调校；


　　这里总结下阀门定位器的调校。（引用海川技术讨论者denghl的系统讲解~）


　　对于机械式直行程定位器，先调校保证50%的阀位定位器，反馈杆处于水平位置，与阀杆垂直，这样保证阀门线性度和全行程，反馈值在定位器凸轮的有效区域内。


　　接下来调整零位和量程。以气开阀为例：


　　（1）调零。输入4mA，调整零点旋钮至合适位置；调零至什么程度？——阀门即将开但还没开；


　　（2）调量程。输入20mA，调整量程旋钮至合适位置。调量程到什么位置合适？——需要根据实际把握。量程调整后，零点也会变化，所以要再返回调零。直到输入20mA后，阀门在100%位置，定位器调校的过程才算结束。


　　在2）中把握不好，需要循环调整的次数就增多。


　　调好后，再分别输入8mA、12mA、16mA，观察阀门的线性即可。


　　对于智能式阀门定位器，都具有自整定功能，只需要对照说明通过按键或用手操器，按照步骤进行就可以了。


　　四、气路分析以及连锁保护；


　　常规调节阀气路比较简单，在有三断保护的气路中，就显得比较负责。虽然各自阀门由于各型号和采用的气路元件不同，但基本原理是相通的。在《转炉复杂调节阀气路分析》中，曾根据现场实物进行了系统的分析，更系统的分析方案可参阅张德庆的《控制阀的（三断）保护方案及分析》。该文比较系统的讲述了五种保护方案。


　　五、气开气关与正反作用；


　　关于阀门：


　　正作用，气从膜头上部进，有气时阀杆向下移动；


　　反作用：气从膜头下部进，有气时阀杆下上移动。


　　---------------------注：这个概念与定位器密切相关，其它意义不大


　　正装：阀杆向下移动时，流通面积减小（阀门关）


　　反装：阀杆向下移动时，流通面积增大（阀门开）


　　---------------------注：这个概念意义不大，只是对拆装阀门有指导意义，正装阀芯在阀座的上部（工作中最常见），反装阀芯在阀座的下部（逐渐变得罕见了）


　　气开：作用于执行机构的气源压力增大时，阀门逐渐打开


　　气关：作用于执行机构的气源压力增大时，阀门逐渐关闭


　　---------------------注：这个概念就太重要的了，不仅跟DCS输出电流的方向有关，还与安全密切相关。气开，没气就关，也即故障关FailClose，简称FC（非FlowControl）；气关，没气就开，也即故障开FailOpen，简称FO（非FlowOrifice孔板）


　　流开：介质流动方向与阀门打开（从关往开）的方向一致


　　流闭：介质流动方向与阀门打开（从关往开）的方向相反


　　---------------------注：这个概念也不要紧，按阀体上的箭头方向安装就结了


　　关于定位器：


　　正/反作用：与执行机构的正/反作用匹配。如果调试时设置反了，整台阀门就不能形成负反馈回路，阀门因此要么全开，要么全关。


　　关于调节器：


　　正作用：偏差越大（测量值-设定值），输出越大


　　反作用：偏差越大（测量值-设定值），输出越小


　　正向输出：0%输出4mA，100%输出20mA。对应气开阀


　　反向输出：0%输出20mA，100%输出4mA。对应气关阀


　　六、综合分析。


　　调节阀的最终目地是通过动力操作去改变流体流量，通过调节流量来实现介质的压力、液位或流量的改变，达到控制的目的。


　　所以阀用的好坏，涉及到很多方面：


　　一是制造厂家的质量；


　　二是阀门选型是否正确，这同时需要工艺提供准确地实际参数；


　　三是控制理论控制方案的可行性，包括PID参数的设定、调节器的正反作用、控制的理论依据；


　　四是阀门安装是否规范。包括阀本身的安装要求以及和其他元件组合安装；


　　五是其他仪表提供的控制参数是否正常。比如一台流量调节阀，由于流量孔板导压管堵住了，不能反映真实的流量，流量控制阀自然也不能正常工作（自动状态）；


　　六是日常维护是否到位。气动阀气源排污、阀体的清洁保养等。