化工控制阀选择 上海申弘阀门有限公司 之前介绍蒸汽截止阀热损失，现在介绍化工控制阀选择在化工生产和自动控制领域中，一个工艺控制过程是否能满足各项工艺控制指标，控制过程是否平稳；超调量、衰减比是否在规定的范畴之内；是否稳、快、准，除了工艺设计合理，设备*外，重要的一点就是控制阀是否能根据工艺参数变化而准确动作?？刂品侵斩丝刂圃谡隹刂苹芈分薪衔匾质浅て谝岳醇际醣冉媳∪醯幕方?，因此如何选择安全、适用、可靠、经济的控制阀，满足工艺调节要求，提高控制水平，是自控设计人员、生产厂家和用户zui为关注的问题。本文主要介绍控制阀的一般选型原则、步骤，并突破严酷工况下硬密封控制阀的顽症，目的是为用户提供较为适用的选型手段。
1 化工控制阀选择控制阀结构形式的选
控制阀一般由执行机构和阀门组成。控制阀的产品类型很多，结构也多种多样，选择时应综合考虑调节功能、泄漏等级及切断压差、耐压及耐温、冲蚀、汽蚀、腐蚀、使用生命周期、维护及备件、性能价格比。建议选择顺序：上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀单（双）座（Globe）控制阀、笼式单（双）座（Cage）控制阀、偏心旋转阀、蝶阀、角阀、球阀（V.O）、三通阀、特殊控制阀等。详见表1。 
控制阀是组成工业自动化控制系统中的一个重要环节，它被称之为生产过程自动化的“手足”，正确选择控制阀是确保系统稳定、正常运行的关键?？刂品а⌒湍谌萃ǔ０ㄒ韵录父龇矫妫?br />①控制阀结构形式选择
控制阀有单座阀、双座阀、套筒阀、角形阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、偏心旋转阀等类产品，用户应根据被调介质的特性和工艺条件选择控制阀的结构形式。
②控制阀流量特性选择
控制阀流量特性是指相对行程与相对流量的关系，通常有直线特性、等百分比特性、快开特性，需根据工艺对象的特点选择。
③控制阀口径计算
根据工艺过程条件计算出控制阀的流量系数C，然后根据对应结构形式控制阀的流量系数C值表选择口径。
④控制阀执行机构有气动、液动、电动三种
气动执行机构可用于防火防爆场合，故障率低，但需
建独立的仪表气源；液动执行机构可用于推力或力矩特别大的地方，运行平稳，但体积大，价格昂贵，用量很少；电动执行机构的驱动源随地可取，隔爆型产品可用
于防火防爆场合，其可靠性近年来大幅度提高，目前已成为执行机构的主流产品。
⑤控制阀材质选择
主要根据阀门受控介质的温度、压力、腐蚀性以及是否产生气蚀、冲蚀等因素选择材质，这包括阀体、阀盖、阀芯、阀杆、阀座、垫片、密封填料等材质的选择。
⑥
控制阀不平衡力校核
不平衡力校核是保证控制阀正常工作*的一步。其实质是校核执行机构的输出力是否大于介质的不平衡力、阀门动作时的摩擦力、阀芯的重力等力的总和（校核时输出力还要有一定的余量）。
为了简化计算。阀门生产厂根据工作条件对常用阀门计算出允许压差，列成表格附在选型样本上，这样不平衡力校核就转换成允许压差校核。
校核有两种方式，一是根据所选执行机构的输出力看允许压差值是否合乎要求，二是根据允许压差值选定合适输出力的执行机构。
注：“√”表示*选择；“○”表示可用选择；“╳”表示较差选择
针对高压、高压差工况，控制阀阀体应选用锻钢件，控制阀应选用带多级套筒式、多级阀芯式、多级叠板式等防空化组件。
阀门的泄露等级应根据ANSIB16。14标准进行选择，绝大多数金属密封控制阀的泄漏等级是四级（ANSICLASSIV），更严格的泄漏等级是六级（ANSICLASSVI）可采用软阀座形式。对于温度较高，不能使用软阀座的场合，可采用五级（ANSICLASSV）泄漏标准。
2 控制阀口径的选择
根据初步的工艺条件和参数确定了控制阀的结构和类型后，一项主要的工作就是计算确定控制阀的流量系数。英制单位的流量系数Cv是指在每平方英寸1磅的压力降下，每分钟流过阀门6OF（15.6℃）水的加仑数。单位的流量系数Kv是指在0.1MPa压力降下，每小时流过阀门5～40℃水的立方米数。
二者之间的关系：Cv=1.16kV
国内生产厂计算流量系数通常采用Cv，Cv是表示控制阀容量大小、结构及流路形式对流通能力的影响等综合因素的固有参数，它与控制阀的形式及口径有直接的，因此控制阀口径的选定，实际上就是根据工艺条件确定控制阀阀体类型，进行流量系数的计算，使按此流量系数选定的控制阀口径，能保证工艺对象要求的流量，同时控制阀的行程又能在合适的范围。
Cv值的计算有相应的专业计算软件，根据计算的Cv值和已确定的阀体类型，就可以从生产厂家获取相应系列的控制阀选型资料，从对应的产品标准系列中选取额定流量系数不小于并接近于此Cv的一个数值，作为zui终选定的流量系数C100，与此C100相对应的控制阀口径，即为zui终选择的控制阀口径。
3 执行机构的选择
为使控制阀正常工作，所选执行机构要能产生足够的输出力来克服各种阻力，保证高度的密封和阀门的开启。执行机构类型有三种，即气动执行机构（直行程用薄膜执行机构，弹簧复位的单气缸及双气缸采用气缸执行机构）；电动执行机构（包括马达驱动阀MOV）；液动执行机构。可根据输出力、调节速度、线性度、滞后性、灵敏度、故障位置、尺寸与重量来选择。通常选择气动执行机构，在没有气源的场合选择电动执行机构。
控制阀的执行机构弹簧压力范围建议综合考虑选择60～180kPa（通常20～100kPa，40～200kPa两种），弹簧硬，控制阀的稳定性好；弹簧软，输出力大。
4 阀体材质选择
选择合适的阀体材料能延长阀门的使用寿命。选择材料一般应根据工艺介质的温度、压力、腐蚀性、冲刷、气蚀等几个方面来确定，同时还要考虑其经济性。一般工况下选择碳钢或不锈钢材料；在腐蚀场合必须选择特殊合金材料，如：Mo2nel、HasloyB，C、Ti、双向钢等；对于严重冲刷的场合，采用阀内件硬化处理或硬度较高材料有利于延长阀门的使用寿命，如：17～4PH、Slited
等。阀体的材质应在使用介质、耐压等级、使用温度范围、耐腐蚀等方面进行选择，其原则是不应低于工艺管道材质的要求，优先在控制阀定型产品中选取。
5 阀芯材质选择
控制阀的阀芯一般都由316不锈钢材料制造，具体阀芯材料的选择还要考虑阀芯硬化处理；抗腐蚀性；抗冲刷性；抗磨损性；高温高压等严酷工况。
（1）严酷工况指高压降、高流速、深冷或高温、强噪音、冲刷、气蚀、闪蒸。严酷工况会损坏控制阀，往往使其不能正常工作，如高压差对密封面产生严重的冲蚀，影响寿命；深冷或高温使阀产生严重的热胀冷缩，造成严重堵卡，影响密封。因此选择控制阀时要特别重视严酷工况使用条件下的阀门，一般采用外硬内软阀芯表面超硬化处理，解决了冲蚀、堵卡等问题，提高密封面寿命。
（2）当流进控制阀的液体压力降到低于入口温度下液体的饱和蒸气压时，往往会发生气蚀现象。当压力为P1的流体流过控制阀经过截流孔时，流速急剧增加，同时流体静压力骤然下降，当节流孔后压力Pvc达到或低于该流体的饱和蒸气压Pv时，部分液体就会气化成为气体产生大量气泡，形成气液两相共存的现象，这种现象称为空化。当离开节流孔后压力又逐渐上升，当上升至高于阀门出口压力P2时气泡破裂并产生液体，这个过程为空化作用。若P2小于Pv则称为闪蒸。空化作用发生时，气体液化，气泡破裂释放出巨大能量，对阀内件产生严重的破坏作用，同时产生噪音或震动。气蚀、闪蒸产生的后果也是如此，对控制阀内件及管道产生很大的破坏作用，导致阀门故障。
对于气蚀、空化、闪蒸工况，通常采用分级降压、多级减压的特殊阀内件或采用经硬化处理的阀内件来保护控制阀。
（3）控制阀噪音主要来自液体动力学噪音和气体动力学噪音。液体学噪音是当液体流过阀时产生空化现象，气泡破裂而产生巨大噪音。噪音频率约在15～10000Hz很宽范围。气体动力学噪音包括气体和水蒸气产生的噪音。
由于计算比较复杂繁琐，许多用户或设计单位都由制造厂负责设计计算，噪音应符合我国环保要求，详见表2。
一般噪音上限均不能大于105dB。气体动力学噪音一般解决方法是在阀后安装消音格子板（LO～DB极度），气体通过它时使气体流速减低，但是这种高质合金钢并经过加硬处理的消音器价格十分昂贵。噪音的控制通过分级降压、多级减压的方式来实现。有效地控制介质的流速，是避免产生高噪音的主要手段。
6 控制阀的填料选择
控制阀的填料装于上阀盖填料室内，其作用是防止因阀杆移动而阀内介质向外泄漏。zui常用的填料是聚四氟乙烯填料，它具有摩擦系数小，密封性能好和耐腐蚀性能好的优点，但耐温差，寿命较短，不能用于熔融状碱金属、高温的氟化氯和含有氟元素的介质。同时柔性石墨填料也是一种新型填料，它具有密封性、自润滑性好，耐腐蚀、耐高温（-200℃～600℃）和温度变化影响较小等特点。但对阀杆摩擦力大，通常要使用定位器才能很好工作。旋转型控制阀、高温控制阀均采用柔性O型石墨填料。
7 控制阀的附件选择
控制阀的附件主要有阀门定位器、电磁阀、手轮机构、空气过滤减压器、阀位变送器和行程开关等。
（1）阀门定位器是控制阀的主要辅助仪表，可分为气动阀门定位器和电气阀门定位器。
阀门定位器能够提高执行机构输出力，可使阀门的供气速度快、阀的动作速度加快。在使用现场总线的场所采用数字阀门定位器，除上述功能外，带PID控制功能、现场总线诊断功能、阀门特性曲线记录功能。
（2）电磁阀选用时主要考虑用几个位置、几个通道；电源电压、是否防爆；线圈通电后使控制阀关闭还是打开等。
（3）根据工艺要求确定是否选择手轮机构。
（4）空气过滤减压器是常用的辅助仪表，选择时注意它的输出压力、流量。
（5）行程开关应优先选用接近开关（无触点）。
（6）根据需要选择阀位变送器、空气贮罐、继动器、止回阀、自锁阀、阀位限制器等。 
8 结论
控制阀的选择是非常细致的工作，不仅要有扎实的专业理论知识，还要有丰富实践经验?？刂品У难≡褚谑导墓讨胁欢献芙岷痛葱?，特别随着机电一体化技术、计算机和数字信息技术的应用，控制阀的结构功能变得更好、更全面，为选择控制阀提供了极大的方便。上述控制阀选型的原则，可作为化工装置一般工况用控制阀选择的指导。与本文相关的产品有角式平衡型截止阀设计说明
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