调节阀性能和标准

     调节阀新国标 气动调节阀国标gb4213-84 《气动调节阀通用技术条件》于1984年3月21日发布，于1985年1月1日实施。本标准又于1992年进行了修改，修改后的标准代号为gb/t4213-92，于1993年10月实施。该标准主要依据iec国际标准，并结合我国具体情况而制定。原执行的部标自新国标实施之日起作废。    
       新旧标准比较，主要有以下不同：      
       (1) 新国标增加了“寿命”指标，共计14个性能指标：    
       1基本误差；2回差；3死区；4始终点偏差；5额定行程偏差；6泄漏量；7填料函及其它连接处的密封性：8气室的密封性；9耐压强度；10额定流量系数；11固有流量特性；12抗振动性；13动作寿命；14外观。      
       (2)新国标对基本误差、回差、死区、始终点偏差、额定行程偏差分为a、b、……h、这8个等级，以便根据不同阀满足不同功能的要求选择性能成本比最佳的指标等级。旧标准针对每种阀而确定一个唯一对应的指标，缺乏灵活性。      
       (3)新国标对泄漏量规定为a、b……f，这6个等级，最高f级以每分钟气泡数计。旧标准只有一个等级，高压阀规定泄漏量为0是不符合实际的。    
       (4) 流量特性误差检验方法，新国标增加了按斜率法检验的方法。      
       (5)新国标将旧标准流通能力改称流量系数。其数值旧标准做了统一规定，新国标由制造厂自行确定，更方便新产品设计定型。      
       (6) 对基本误差、回差的测试点由旧标准分为10个测试点改为5个测试点。      
       (7)新国标对调节阀气源和环境温度的要求。气源应为清洁、干燥的空气，不含有明显的腐蚀性气体、溶剂或其他液体。带定位器的调节阀，其气源所含固体微粒数量应少于0.1g/m，且微粒直径应大于3μm，含油量应小于1ppm。    
       调节阀环境温度为-25～+55℃或－40～+70℃。    
       调节阀工作时应满足上述要求。定位器气源不干净是造成定位器工作不正常的主要原因，占故障率的2/3以上，应特别注意这一点。

调节阀的测试及主要性能

     1.1 气动调节阀主要性能及测试    
       气动调节阀的性能指标有：基本误差、回差、死区、始终点偏差、额定行程偏差、泄漏量、密封性、耐压强度、外观、额定流量系数、固有流量特性、耐振动性能、动作寿命，计13项、前9项为出厂检验项目。由于调节阀的运输、工作弹簧范围的调整等因素，安装前往往需要对如下性能进行调整、检验：  
       1）基本误差将规定的输入信号平稳地按增大和减小方向输入执行机构气室（或定位器），测量各点所对应的行程值，计算出实际“信号－行程”关系与理论关系之间的各点误差。其最大值即为基本误差。试验点应至少包括信号范围0、25％、50％、75％、100％这5个点。测量仪表基本误差限应小于被试阀基本误差限的1/4。    

       2）回差试验程序与上面第1）点所述相同。在同一输入信号上所测得的正反行程的最大差值即为回差。    
       3）始终点偏差方法同第1）点。信号的上限（始点）处的基本误差即为始点偏差；信号的下限（终点）处的基本误差为终点偏差。    

       4）额定行程偏差将额定输入信号加入气动执行机构气室（或定位器），使阀杆走完全程，实际行程与额定行程之差与额定行程之比即为额定行程偏差。实际行程必须大于额定行程。  

       5）泄漏量试验介质为10～50℃的清洁气体（空气和氮气）或液体（水或煤油）；试验压力a程序为：当阀的允许压差大于350kpa时，试验压力均按350kpa做，小于350kpa时按允许压差做；b试验程序按阀的最大工作压差做。试验信号压力应确保阀处于关闭状态。在a试验程序时，气开阀执行机构信号压力为零；气闭阀执行机构信号压力为输入信号上限值加20kpa；两位式阀执行机构信号压力应为设计规定值。在b试验程序时，执行机构的信号压力应为设计规定值。试验介质应按规定流向加入阀内，阀出口可直接通大气或连接出口通大气的低压头损失的测量装置，当确认阀和下游各连接管道完全充满介质后方可测取泄漏。  

       1.2 电动调节阀主要性能及测试    
       电动调节阀主要性能指标有：基本误差、回差、死区、额定行程偏差、泄漏量、密封性、耐压强度、外观、额定流量系数，固有流量特性、耐振动、温度、长期工作可靠性、防爆、阻尼特性、电源电压变化影响、环境温度变化影响、绝缘电阻、绝缘强度等。前10项指标的要求和试验方法均与气动阀相同或相似，其中基本误差、回差、死区、泄漏量、密封、外观、阻尼特性、电源电压变化影响、绝缘电阻为出厂试验项目，后3项性能指标的要求和试验方法为：    
       1）阻尼特性电动调节阀的阻尼特性，在正、反行程的两个方向上规定为阀杆不超过3次“半周期”摆动。试验方法是在输入端分别加入输入信号范围值的20％、50％、80％信号，观察阀杆在正、反行程相应位置上“半周期”摆动次数。    

       2）电源电压变化影响电动调节阀的供电电压在220+20-30v范围内变化时，阀杆的位移变化值不应超过全行程的1.5％。试验方法是在电源电压为220v时，在输入端加入信号范围值的20％的信号测量相对应的阀杆行程值，然后将电源电压调到190v和240v，测量相对应的阀杆行程变化值。再依次加入信号范围值的50％、80％的信号、测量阀杆行程的变化值。    
       3）绝缘电阻当环境温度为10～35℃、相对湿度不超过85％时，电动调节阀的绝缘电阻应符合下列规定：各输入端子对机壳不小于20mω；各输入端子对电源端子不小于50mω；电源端子对机壳不小于50mω。试验方法是采用500型兆欧表测试。

为什么对调节阀提出了防堵功能要求

     对不干净介质，或者即使是干净介质，但管道中有焊渣等杂物的调节都可能造成阀堵塞或被卡住。因此，要求阀应有较好的防堵功能，使之正常调节。防堵性最好的是流路最简单的旋转类阀，如球阀、蝶阀、偏心阀、全功能超轻型调节阀；流路复杂的阀、上下衬套导向的阀易造成堵卡，如单座阀、双座阀、套筒阀等。旋转类阀不只是防堵功能好，而且泄漏又小，允许压差又大，因此它的使用将会越来越广泛。

调节阀的阀体类型选择

  调节阀的阀体种类很多，常用的有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等。在具体选择时，可做如下考虑：

       (1)阀芯形状结构

       主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。

       (2)耐磨损性

       当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时，阀的内部材料要坚硬。

       (3)耐腐蚀

       由于介质具有腐蚀性，尽量选择结构简单阀门。 

       (4)介质的温度、压力

       当介质的温度、压力高且变化大时，应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门。  

       (5)防止闪蒸和空化

       闪蒸和空化只产生在液体介质。在实际生产过程中，闪蒸和空化会形成振动和噪声，缩短阀门的使用寿命，因此在选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。

浅谈调节阀的安装和调试
1、调节阀的安装

       1.1安装的基本原则

       调节阀的安装应遵循国家有关标准，按照设计图纸和设计文件的规定严格执行。例如，建筑安装工程质量检验评定标准、工业自动化仪表施工及验收规范、电气设备安装工程施工及验收规范等；安装所需的设备、辅助设备及主要材料应符合现行国家标准的有关规定。

       1.2安装前的检验

       调节阀及附件从出厂到安装前，在运输途中受到运输工具所激发的随机振动和装卸时受到的各种冲击，以及在运输和储存过程中，环境的温度、湿度等变化，这些都可能造成调节阀及附件的性能发生变化。因此，有必要在安装前进行部分性能的检验。

       调节阀安装前的检验主要包括下列内容：外观、静态特性、泄漏量、空载全行程时间、耐压强度、绝缘性能、气密性和密封性等，其中前5项为必检项目。当然，对检验的场所也有一定的要求。例如：环境温度要求在10～35℃；空气相对湿度不大于75％；场地有足够的空间，且光线充足或有照明条件；周围不能有剧烈的振源和强磁场干扰；电源、气源符合要求等。

       1.3安装注意事项

       调节阀的安装，必须确保安全性，确保使用性能，易于操作和维护，节约安装费用。下面就针对这四点谈一谈安装时需要注意的具体问题。

       1.3.1确保安全性

       1）防止泄漏

       安装过程不允许调节阀产生泄漏。在使用过程中，如果在填料涵、法兰垫片等部位形成缝隙或微孔就可能产生泄漏。如果流体介质的操作条件苛刻，比如高温、高压、流体有腐蚀性，那么损坏将加剧，泄漏的危险性就更大。防止泄漏的方法很多，在安装过程中，填料的选择、密封方法的选择、选用密封性能好的调节阀等，都是必须考虑的因素。

       2）安装放泄阀

       任何一个管路设计和安装，在切断时都不可避免地积有高压流体，如果积聚流体的潜在能量很大，应在调节阀的两侧安装放泄阀，这样，在系统切断之后，调节阀中残留的高压流体的能量能得到释放，保护人员安全，有利于调节阀的维修，也可以考虑选用能限制流量的放泄阀。

       3）安全的管线

       在安装调节阀前，全部安装管件和管线都要吹扫干净，因为管线中的砂粒、水垢、铁屑等会损坏调节阀内表面，尤其是要求严格的密封面。当系统压力波动严重时，建议在管线上安装缓冲设施。如果被排放的流体是有害气体或液体，那么排放流体用的管线必须连接到安全地点，也可以连接到安全的特定容器中，这样可以保护人员不受伤害，同时也不会对环境造成污染。

       1.3.2确保使用性能

       安装调节阀时，要尽量保证其性能不受影响。这种影响会破坏调节阀选择时所考虑的各种因素。

       1）调节阀上、下游切断阀和旁路阀的安装

       上、下游切断阀与调节阀之间的直管段长度应考虑管路阻力和对流体流动状态的影响。直管段长度长，有利于流体经切断阀后的稳定，可使流体流动平稳，减少紊流影响，降低噪声；直管段长度短，流体经切断阀后还未稳定就进入调节阀，使噪声增大，但直管段长度短有利于降低管路阻力，提高调节阀两端压降，使流量特性的畸变减小，有利于控制系统的稳定运行。因此，应权衡利弊，综合考虑。按照经验，通常上游侧应有10d～20d的直管段，下游侧有3d～5d的直管段（d为管道直径），必要时应设置整流装置。

       调节阀拆卸维修时，可用旁路阀对生产过程进行操作。当被控流量过大，用调节阀无法正常调节时，作为应急措施，也可用旁路阀作为调节阀的并行连接方案，对过程进行控制。为降低成本，大口径调节阀安装手轮执行机构，可代替旁路阀进行操作。旁路阀的安装应便于操作，它与调节阀及上、下游切断阀一起组成调节阀组。因此，安装调节阀时应与切断阀和旁路阀配套考虑，并同时完成施工安装。旁路阀公称直径与管道公称直径相同，耐压等级也与工艺耐压等级一致。

       2）泄放阀、放空阀、排污阀的安装

       为便于调节阀拆卸，在拆卸前必须进行阀前和阀后压力的泄放，泄放阀应安装在调节阀与上、下游切断阀之间。放空阀和排污阀用于排放流体中夹带的不凝气体和冷凝液，假若安装时被控流体是气体或蒸汽时，为便于冷凝液的排放，排污阀宜安装在调节阀组的最低处；而被控流体是液体时，为便于不凝气体的排放，放空阀宜安装在调节阀组的最高处。

       3）调节阀与管道的连接

       调节阀与管道的连接方式有螺纹连接、法兰连接和焊接连接等区别。螺纹连接方式用于小口径调节阀的安装，必须同时安装可拆卸的活动连接件；法兰连接方式有普通式法兰连接和夹持式连接两种，管道连接法兰的公称直径应与调节阀的通径一致，耐压等级也应与调节阀的耐压等级一致，法兰面与管道轴线的垂直度允许偏差为l°；尽量避免采用焊接连接方式。调节阀连接时，不应使连接管道内部出现新的凸出物，例如，密封垫、焊接缝等不应在管道内凸出。同时，应注意调节阀内流体的流向应与阀体上标注的箭头方向一致，特殊情况下可不受此限制。

       4）执行机构的安装

       通常，执行机构与调节阀阀体直接连接，但液动执行机构、长行程执行机构等与调节阀阀体分开时，安装执行机构时应注意执行机构的连杆和机械活动部件应灵活，无松动或卡扭等现象；连杆长度合适，保证在全行程范围内动作稳定、灵活可靠；手轮执行机构有侧装和顶装两种，安装时应留有操作空间，手轮操作应灵活，没有卡死或扭转现象，有手轮转动方向与阀开度关系的标注，限位装置应调整合适，起到保护作用；液动执行机构应低于控制器安装，如果必须高于控制器安装时，其高度差应不超过1.0m，并且应在管路集气处安装排气阀，靠近控制器处安装自动切断阀。

       5）阀门定位器的安装

       阀门定位器的阀位检测装置与调节阀阀杆或阀轴直接连接，因此，安装时应保证反馈信号能够正确、及时地反映阀位信号和变化。通常，阀门定位器与调节阀配套供应，由制造厂完成两者的连接。当生产过程控制需要添加阀门定位器时，应保证阀门定位器阀位检测装置动作的正确、可靠和灵活，反馈杆支点的机械间隙应尽量小，阀门定位器的信号管线应正确连接，气源管线和输出管线、输入管线应标记；阀门定位器的阀位显示信号应有利于操作和维护人员观测。

调节阀组安装的一般要求是什么？

1、调节阀的安装位置应满足工艺流程设计的要求，并应靠近与其有关的一次指示仪表，便于在用旁路阀手动操作时能观察一次仪表；

2、调节阀应布置在地面或平台上且便于操作和维修处；

3、调节阀应正立垂直安装于水平管道上，特殊情况下方可水平或倾斜安装，但须加支撑；

4、调节阀组（包括调节阀、旁路阀、切断阀和排液阀）立面安装时，调节阀应安装在旁路的下方。公称直径小于25mm的调节阀，也可安装在旁路的上方；

5、调节阀底距地面或平台面的净空不应小于4oomm。对于反装阀芯的单双座调节阀，宜在阀体下方留出抽阀芯的空间；

6、调节阀膜头顶部上方应有不小于2mm的净空。调节阀与旁路阀上下布置时应措开位置；

7、切断阀应选用闸阀，旁路阀应选用截止阀，但旁路阀公称直径大于150mm时，可选用闸阀，两个切断阀与调节阀不直布置成直线；

8、在调节阀入口侧与调节阀上游的切断阀之间管道的低点应设排液阀，排液阀可选闸阀；

9、介质中含有固体颗粒的管道上的调节阀应与旁路阀布置在同一个平面上或将旁路阀布置在调节阀的下方；

10、低温、高温管道上的调节阀组的两个支架中应有一个是固定支架，另一个是滑动支架；

11、调节阀应安装在环境温度不高于60 ℃，不低于-40℃的地方，并远离振动源；

12、在一个区域内有较多的调节阀组时，应考虑形式一致，整齐、美观及操作方便；

13、调节阀与隔断阀的直径不同时，异径管应靠近调节间安装；

14、要注意工艺过程对调节阀位置有无特殊要求。