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ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析

点击次数：522 更新时间：2024-04-15

ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析

（气动精小型单座调节阀、气动薄膜单座调节阀），是由多弹簧气动薄膜执行机构和顶导向式直通低流阻单座阀组成。具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流体通道呈S流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性精确，配用电-气阀门定位或气动阀门定位器，可实现对工艺管路流体介质的自动调节控制，广泛应用于精确控气体、液体、蒸汽等介质的工艺参数如压力、流量、温度、液位等参数保持在给定值。是符合IEC标准的新一代通用调节阀产品。

气动调节阀是以压缩气体（常采用净化压缩空气）为动力源，以气缸为执行器，并根据实际需求可选配电/气阀门定位器、电/气转换器、电磁阀、保位阀、储气罐、气体过滤/减压/油雾分离器等附件去驱动阀门，来实现调节目标，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的，比如流量、压力、温度、液位等各种工艺过程参数。

气动带定位器调节阀01.jpg

2、气动调节阀工作原理

自工业控制系统如DCS、PLC等系统送出4-20ma电流信号，送至气动调节阀定位器。定位器根据所接收到的电流值，自动调节压缩空气量（压力）的大小，并将压缩空气送至膜室上/下腔。

当膜室内的气压大于弹簧的弹力范围及阀体内部压力和其它阻力时，就可以推动阀芯、阀杆、推杆等构件自由运动了。

3、气动调节阀的弹簧范围

弹簧范围：是指一台阀在静态启动时的膜室压力到走行程时的膜室压力。20～100KPa，表示这台阀静态启动时膜室压力是20KPa，关闭时的膜室压力是100KPa。常用的弹簧范围有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa。

4、气动调节阀的FO与FC

气动调节阀的动作类型分两种：气开型（Air to Open）和气关型（Air to Close）。

气开型：当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上，阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型（Fail to Close FC）。

气关型：动作方向正好与气开型相反，当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作，空气压力减小或没有时，阀门向开启方向动作，直到全开为止，故有时又称为故障开启型（Fail to Open FO）。气动调节阀的气开或气关，通常由阀体内部结构和执行机构的不同组装方式实现的。

气动带定位器调节阀3.jpg

ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析结构特点：

1、本阀是自动化控制系统中仪表的执行单元，采用电-气阀门定位器，以电信号和压缩空气为动力，接受控制系统输入的0-10mA DC或4-20mA DC电流信号，由调节器将压缩空气，转换成气源压力信号输入输出，可实现分程控制（段幅信号），从而改变阀门开度位移，达到对流体介质的工艺参数精确调节控制。

2、本阀按作用模式可分；

正作用：气闭式-常开型（当信号压力增大时阀位向下位移），《B型》

反作用：气开式-常闭型（当信号压力增大时阀位向上位移），《K型》

3、气动单座调节阀为直通单座铸造球形阀，单座柱塞型阀芯，特别适用于允许泄漏小且阀前阀后压差不大的工作场合。

4、直通低流阻单座为无底盖顶导向结构，它只有一个阀座和一个柱塞形阀芯具有密闭性能好、泄漏量小、动作灵敏、流体通道呈S流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性精确、可调比大，阀芯导向部分的导向面积大，具有抗振性能强等特点，适用于对介质泄漏量及调节精度有严格要求的场合，但由于阀结构上的原因，阀杆上的不平衡力较大，尤其在公称通径大的工况下更为明显，因而该阀只适合于工作压差较小的场合。

5、通过改变阀芯形状的设计；不同的阀芯形状会得到不同流量特性：等百分比（对数）性、直线性、快开特性。

6、根据使用工况要求，阀芯可设计制作成；软质密封结构（适用于-20~ 120℃温度范围内要求严密闭性的酸碱类、气体类等介质）。

气动带定位器调节阀03.jpg

ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析主要零件材料

◇　阀体、阀盖：HT200，ZG230-450，ZG1Cr18Ni9Ti
◇　阀芯、阀座：1Cr18Ni9Ti，司太莱合金堆焊
◇　软密封阀芯：增强聚四氟乙烯
◇　填料：聚四氟乙烯，柔性石墨
◇　波纹管：1Cr18Ni9Ti
◇　垫片：橡胶石棉板、10、1Cr18Ni9Ti、石棉缠绕垫片
◇　膜盖：A3
◇　波纹膜片：丁晴橡胶夹增强涤纶织物
◇　弹簧：60SIMN
◇　阀杆、推杆：2Cr13、1Cr18Ni9Ti
◇　衬套：2Cr13

气动调节阀14.jpg

ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析技术参数

公称通径DN（mm）20253240506580100125150200(10)(12)(15)(20)额定流量系数KV直线1.82.84.46.91117.627.54469110176275440690等百分比1.62.54.06.31016254063100160250400630
额定行程L（mm）		16	25	40	60
膜片有效面积Ae（cm2）		280	400	600	1000
信号范围Pr(KPa)		20~100、40~200
气源压力Ps(MPa)		0.14~0.4
固有流量特性		直线、等百分比
固有可调比		50
允许泄漏量		硬阀座：IV级（10-4阀额定容量）软阀座：VI级
公称压力PN（MPa）		1.0、1.6、4.0、6.4
工作温度t（℃）	常温型	-20~200、-40~240、-60~250
	散热型	-40~450、-60~450
	高温型	450~560
	低温型	-60~-100、-100~-200、-200~-250

本产品性能指标贯彻GB/T4213-92标准

允许压差

气闭式调节阀允许压差表单位: MPa

膜片有胶面积Ae(cm2)			280			400			600			1000
信号范围Pr(KPa)			20-100	20-100	40-200	20-100	20-100	40-200	20-100	20-100	40-200	20-100	20-100	40-200
气源压力Ps(MPa)			0.14	0.14	0.25	0.14	0.14	0.25	0.14	0.14	0.25	0.14	0.14	0.25
需配附件			-	P	P	-	P	P	-	P	P	-	P	P
公称通径 DN （mm）及阀座直径 d (mm)	20	10	5.35	6.40	6.40
		12	3.72	6.40	6.40
		15	2.33	5.55	6.40
		20	1.34	3.12	4.01
	25	25	0.86	2.00	2.57
	32	32				0.75	1.74	2.24
	40	25				1.22	2.85	3.67
		32				0.75	1.74	2.24
		40				0.48	1.11	1.48
	50	32				0.75	1.74	2.24
		40				0.48	1.11	1.48
		50				0.31	0.71	0.91
	65	65							0.27	0.63	0.81
	80	50							0.46	1.07	1.38
		65							0.27	0.63	0.81
		70							0.18	0.42	0.52
	100	65							0.27	0.63	0.81
		70							0.18	0.42	0.52
		100							0.11	0.26	0.34
	125	125										0.12	0.29	0.37
	150	100										0.19	0.44	0.57
		125										0.12	0.29	0.37
		150										0.09	0.20	0.25
	200	125										0.12	0.29	0.37
		150										0.09	0.20	0.25
		200										0.05	0.11	0.14

*P:阀门定位器
**对于ZXPV型单座纹管密封调节阀,最大允许压差为1.0MPa，表中数据若数值小于1.0MPa则不变，若数值MPa，则取值1.0MPa。

气动带定位器调节阀1.jpg

ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析允许压差表单位: MPa

膜片有胶面积Ae(cm2)			280		400		600		1000
信号范围Pr(KPa)			20-100	20-100	20-100	20-100	20-100	20-100	20-100	20-100
气源压力Ps(MPa)			0.14	0.25	0.14	0.25	0.14	0.25	0.14	0.25
需配附件			-	P	-	P	-	P	-	P
公称通径 DN （mm）及阀座直径 d (mm)	20	10	5.35	6.40
		12	3.72	6.40
		15	2.33	5.55
		20	1.34	3.12
	25	25	0.86	2.00
	32	32			0.75	1.74
	40	25			1.22	2.85
		32			0.75	1.74
		40			0.48	1.11
	50	32			0.75	1.74
		40			0.48	1.11
		50			0.31	0.71
	65	65					0.27	0.63
	80	50					0.46	1.07
		65					0.27	0.63
		70					0.18	0.42
	100	65					0.27	0.63
		70					0.18	0.42
		100					0.11	0.26
	125	125							0.12	0.28
	150	100							0.19	0.44
		125							0.12	0.26
		150							0.09	0.20
	200	125							0.12	0.28
		150							0.09	0.20
		200							0.05	0.11

*P:阀门定位器
**对于ZXPV型单座纹管密封调节阀,最大允许压差为1.0MPa，表中数据若数值小于1.0MPa则不变，若数值MPa，则取值1.0MPa。

气动薄膜式切断阀8.jpg

ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析产品结构

外形尺寸及重量
标准型、散热形、高温型外形尺寸表单位：MM

公称通径			20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
			282		308			394			494
L	PN16，40		150	160	180	200	230	290	310	350	400	480	600
L	PN64		230	230	260	260	300	340	380	430	500	550	650
H1	PN16		53	58	70	75	83	93	100	110	125	143	170
	PN40		53	58	70	75	83	93	100	118	135	150	188
	PN64		65	70	78	85	90	103	108	125	148	173	208
H	标准型	PN16	429	438	474	476	502	622	646	687	835	889	981
		PN40	429	438	474	476	502	622	646	695	845	896	1000
		PN64	456	468	511	525	535	663	673	705	868	958	1260
	散热高温型		570	570	610	610	630	730	810	820	960	1090	1180

散热高温型高度（H）为PN16的数值
夹套型高度H1及H均增加15%

气动调节阀000.jpg

ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析波纹管密封型外形尺寸单位：MM

公称通径	20	25		32	40	50		65	80	100	125	150	200
ФA	282		308				394				494
L	150	160		180	200	230		290	310	350	400	480	600
H1	53	58		70	75	83		93	100	110	125	143	170
H标准型	446.5	453.5		490	542	537.5		617.5	667	675	735	907.5	900

公称通径			20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
ФA			282		308			394			494
L	PN16, PN40		150	160	180	200	230	290	310	350	400	480	600
L	PN64		230	230	260	260	300	340	380	430	500	550	650
H1	PN16, PN40		52.5	5705	70	75	8205	92.5	100	117.5	135	150	187.5
H1	PN64		65	70	7705	85	900	102.5	107.5	125	147.5	172.5	207.5
H2	-60~-100℃		500	500	500	500	500	600	600	600	700	700	700
	-100~-200℃		700	700	700	700	700	800	800	800	900	900	900
	-200~-250℃		900	900	900	900	900	1000	1000	1000	1100	1100	1100
H	-60~ -100 (℃)	PN16, PN40	810	810	832	832	832	1026	1026	1024	1200	1198	1198
	-60~ -100 (℃)	PN64	810	810	832	832	832	1026	1026	1024	1200	1198	1198
	-100~ -200 (℃)	PN16, PN40	1010	1010	1032	1032	1032	1226	1226	1124	1400	1398	1398
	-100~ -200 (℃)	PN64	1010	1010	1032	1032	1032	1226	1226	1124	1400	1398	1398
	-200~ -250 (℃)	PN16, PN40	1210	1210	1032	1232	1232	1426	1426	1424	1600	1598	1598
	-200~ -250 (℃)	PN64	1210	1210	1032	1232	1232	1426	1426	1424	1600	1598	1598
ФD3			260	260	285	305	340	370	405	460	525	590	700
ФD4			290	290	315	335	370	400	435	490	555	630	740
螺栓孔N(个)-D(直径)			8-14	8-14	8-14	8-16	8-16	10-16	10-16	12-18	14-18	16-18	18-18

调节阀重量表单位:KG

公称通径		20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
标准型	PN16	16	17	19	21	23	35	48	57	64	70	900
	PN40	16	17	19	21	23	35	48	60	67	74	95
	PN64	20	21	25	30	33	44	71	91	100	115	145
散热高温型		17	18	20	22	25	36	51	60	67	74	95
波纹管型		20	21	25	30	33	48	71	91	102	115	145
低温型		20	21	23	26	28	42	58	69	77	84	108

*本表中散热高温型的重量以PN16为依据,低温型以PN40为依据

　　气动调节阀有气开与气关两种类型。确定调节阀开关方式的原则是：当信号压力中断时，应保证工艺设备和生产的安全。如果阀门在信号中断后处于打开位置，流体不中断，则选用气关阀；如果阀门在信号压力中断后处于关闭位置，流体不通过，则选用气开阀。如加热炉的燃料气或燃料油管路上的调节阀，应选用气开阀，当信号中断后，阀自动关闭，燃料被切断，以免炉温过高而发生事故；锅炉进水管路上的调节阀，应选用气关阀，当信号中断后，阀自动打开，仍然向锅炉内送水，可以避免锅炉烧干。Q与阀芯相对行程L（阀门的相对开度）之间的函数关系：
Q＝f（L）
　　当调节阀两端压差△P保持不变时，阀的流量特性称为固有流量特性。固有流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线和快开等4种类型，如图3-1所示：

　　在生产中阀的固有流量特性有直线、等百分比和快开3种。抛物线特性介于直线和等百之间，一般用等百特性来代替。快开特性主要用于二位式控制。
　　在一般情况下，阀两端压差不可能永远保持不变，这时阀的固有流量特性就会发生畸变，阀在实际工作条件下的特性称之为工作流量特性。这时在确定流量特性时要引入一个称为阀阻比的系数S。
S＝△P/Σ△P
　　Σ△P为系统总压差，是阀、全部工艺设备和管路系统上的各压差之和。

电动自力式4.jpg

　　ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析从以下3个方面内容对阀的工作流量特性进行分析：
1、从控制系统的控制质量方面分析
　　对于一个简单的控制系统，它是由控制对象、变送器、调节器和调节阀几个基本环节组成的，系统的总放大系数K＝K1 K2 K3 K4K5
　　K1～K5分别表示变送器、调节器、执行机构、阀、控制对象的放大系数。在负荷变动的情况下，要使控制系统能保持预定的控制指标，希望总放大系数在控制系统的整个操作范围内保持不变。一般来说，在一个确定的系统里，K1～K3的系数是固定不变的，只有对象的放大系数K5随负荷的变化而变化，为此选择适当的流量特性来补偿对象特性的变化，保证K4K5的乘积是个常数就保证了系统的总放大系数K是个稳定值。
2、从工艺配管情况分析
　　调节阀总是与管道、设备连在一起使用的，管道阻力的存在必然会使阀的工作特性与固有特性不同。所以，应根据对象的特性，选择合适的工作特性，再根据配管情况选择相应阀的固有流量特性。

确定完CV值以后，要对调节阀的开度进行验算，要求最大流量时阀开度不大于90%，最小流量时开度不小于10%。在正常工况下，阀门开度应在15%～85%之间。最后根据CV值确定调节阀口径。

电动自力式8.jpg

三、ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析调节阀的材料和辅助装置　　
　　调节阀的阀体一般选用铸铁材质，其耐压等级、使用温度范围、耐腐蚀等方面应不低于对工艺管道的要求，但在介质为易燃易爆的流体时应作特殊考虑。阀芯、阀座材质的选用应考虑到流体中是否有固体颗粒产生的磨损和气蚀作用对阀内件的冲击。一般对于非腐蚀性流体，常选用不锈钢；对于腐蚀性较强的流体，可选用哈氏合金；对于冲击、振动、磨损严重的流体，可选用堆焊硬质合金或喷涂材质。另外当操作介质温度高于+200℃时，要选择带散热片的上阀盖。
　　调节阀的辅助装置主要有阀门定位器、电磁阀、回讯开关、过滤减压器、保位阀等。
　　阀门定位器是调节阀的一个重要附件，常见的有气动阀门定位器和电气阀门定位器两种。它主要用于：

定位器9YTC.jpg

      1、高压差的场合；
      2、高压、高温或低温介质的场合；
      3、介质中含有固体悬浮物或黏性流体的场合；
      4、调节阀口径较大的场合；
      5、实现分程控制；
      6、改善调节阀的流量特性。
　　电磁阀的作用是快速地切断和接通气源，使阀处于通、断的位置，多用于安全放空阀。回讯开关是需要在控制室实时监测到阀位的信号才选用的。保位阀的选择是根据工艺状况，当气源切断时，阀位要求保持在一定的位置上，但这种情况不多见。

电动自力式12.jpg

四、ZJHP精小型气动薄膜调节阀选型分析结论
　　随着工业自动化的发展，对气动调节阀的要求越来越高，这些要求包括：新结构、新材料、高性能、与计算机通讯以及*的动态性能等。因此，对新型调节阀的研究和学习是一项艰巨而重要的任务。
　　调节阀是自动控制系统中一个重要的环节，若选择计算不准确、使用维护不得当，将直接影响控制系统的控制质量，甚至造成严重的生产事故。因此，对调节阀的正确选用、安装和维修等各项工作都必须高度重视。

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