套筒調節閥

套筒式調節閥的套筒與閥瓣為間隙配合，套筒上開有多個節流窗口, 窗口的形狀決定了調節閥的流量特性, 窗口的面積大小影響調節閥的流量係數Cv 。閥座採用自對中無螺紋卡入式結構, 閥座上的圓錐密封面與閥瓣上的圓錐密封面相配合形成切斷密封副, 保證閥瓣壓緊在閥座上時閥門嚴密關斷。閥座直徑的大小影響調節閥的流量係數Cv 。閥瓣上平行於軸向有對稱分佈的平衡孔, 使閥瓣上下端面的腔室連通, 這樣閥內介質作用在閥瓣軸向上的力大部分相互抵消, 介質在閥桿上產生的不平衡力就非常小。套筒上有一個聚四氟乙烯平衡密封座, 當閥瓣全關時, 閥瓣上平衡密封面壓緊在套筒上的聚四氟乙烯平衡密封座上形成嚴密切斷, 保證上腔室的介質不能進入平衡室。當閥瓣上下移動時, 套筒上的節流窗口的通道面積會發生變化, 從而實現調節管道內介質流量和壓力等的功能。

1、採用平衡型閥芯，不平衡力小，允許壓差大，操作穩定。

2、閥芯導向面大，可改善由渦流和衝擊引起的振蕩。

3、比普通的單、雙座調節閥雜訊降低10dB左右。

4、結構簡單，裝拆維修方便。

①採用平衡式結構, 閥前後介質壓差對閥瓣產生的不平衡力非常小, 相同工況下同類型閥門所需要的執行機構推力小, 所以其閥桿直徑比單座非平衡閥設計或選擇更小。

②閥桿與填料之間的摩擦力比較小, 減小了閥門動作的阻力, 且閥桿和填料的磨損也小, 使用壽命增加。另外, 較小直徑的閥桿在中高溫時熱脹冷縮變化量小, 避免了在中高溫時閥桿與填料之間摩擦力增大或互相抱卡塞住的情況發生。

③由於新型套筒閥是平衡式結構, 與非平衡式的直通單座閥比較, 所配置的執行機構可以比較小, 但卻可以克服比直通單座調節閥高的介質壓差。例如, DN200/ DN250/ DN300 的新型套筒調節閥只需配置C60 氣缸式執行機構, 不需要更大的氣缸執行機構。最大閥座直徑時, 允許工作壓差是相同配置直通單座調節閥的2 倍左右, 也可配置薄膜式執行機構和防爆電動執行機構。

④新型套筒調節閥採用自對中無螺紋卡入式閥座結構和模塊化設計, 閥門拆裝方便, 並能達到Ⅳ級以上泄漏量標準。

⑤在150℃以下時, 金屬硬密封可以達到Ⅳ級以上泄漏量標準, 聚四氟乙烯軟密封可以達到Ⅵ級泄漏量標準。DN200/ DN250/ DN300 的新型套筒調節閥使用壽命高於直通單座調節閥。

⑥新型套筒調節閥在DN80 以上時, 調節範圍的幾何尺寸和公差應符合圖樣要求。

套筒調節閥在過程式控制制中的作用是人所共知的，在許多控制過程中要求套筒調節閥在故障時處於某一個位置，以保護工藝過程不出現事故，這就要求套筒調節閥在設計上實現故障 —安全的三斷（斷氣、斷電、斷信號）保護措施。對於電動調節閥來說，比較簡單，斷信號時，可以根據控制模塊的設定而停留在全開、全關、保持中的任一位置，而斷電時，自然停留在故障位置，或帶有複位裝置的電動執行器也可將閥位運行到全開或全關。

對於套筒調節閥來說，情況就比較複雜了，所以我們主要討論套筒調節閥的三斷保位方法。一般來說，我們在選擇套筒薄膜調節閥時，都要先確定選氣開還是氣閉，這就是選擇調節閥斷氣時的保護位置，如果工藝要求斷氣時閥門打開，則選擇常開（氣閉）式調節閥，反之則選常閉（氣開）式調節閥。這只是一個粗淺的方案，如果工藝要求斷氣、斷電、斷信號的三斷保護，則調節閥就需要配置一些附件來組成一個保護系統才能實現控制要求，這些附件主要有保位閥、電磁閥、氣罐等。以下是單作用氣動薄膜調節閥和雙作用氣動調節閥的兩種保位方案。

一、套筒薄膜調節閥方案（調節閥配用電－氣閥門定位器）

主要由套筒調節閥、氣閥門定位器、失電（信號）比較器、單電控電磁換向閥、氣動保位閥、閥位信號返回器等組成。其工作原理如下：

1、斷氣源：當控制系統氣源故障（失氣）時，套筒保位閥自動關閉將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內，輸出信號壓力與控制閥彈簧產生的反力相平衡，氣動控制閥的閥位保持在故障位置。該保位閥應設定在略低於氣源的最小值時啟動。

2、斷電源：當控制系統電源故障（失電）時，失電（信號）比較器控制單電控電磁換向閥的輸出電壓消失，單電控電磁換向閥失電，單電控電磁換向閥內的滑閥在複位彈簧的作用下滑動，電磁閥換向，將氣動保位閥的膜室壓力排空，氣動保位閥關閉，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內，輸出信號壓力與控制閥彈簧產生的反力相平衡，氣動控制閥的閥位保持在故障位置。

3、斷信號：當控制系統信號故障（失信號）時，失電（信號）比較器檢測到后，斷掉單電控電磁換向閥的電壓信號，單電控電磁換向閥失電，單電控電磁換向閥內的滑閥在複位彈簧的作用下滑動，電磁閥換向，將氣動保位閥的膜室壓力排空，氣動保位閥關閉，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內，輸出信號壓力與控制閥彈簧產生的反力相平衡，氣動控制閥的閥位保持在故障位置。

位置反饋信號由閥位信號返回器給出。

優點：“三斷”保護啟動時，系統反應較快，動作迅速。

缺點：電磁閥長期帶電，影響使用壽命。配用附件較多，安裝、調試複雜一些，閥位反饋需另配閥位信號返回器，在配用手輪的情況下，比較複雜。

二、雙作用套筒調節閥方案（調節閥配用電－氣閥門定位器）

主要由控制閥、氣控換向閥、定位器、自鎖閥、單向閥、減壓閥、儲氣罐等組成。其工作原理如下：

當控制系統氣源故障（失氣）時，自鎖閥（其作用方式與保位閥相反）自動打開，將氣控換向閥的控制氣源撤消，氣控換向閥的滑閥在彈簧的作用下複位，兩個氣控換向閥中的其中一個排氣，另一個進氣，單向閥關閉，氣源由儲氣罐中儲存的氣源向閥門供氣，從而實現閥門的全關或全開。全關或全開的轉換可通過調整氣控換向閥的連接方式實現。

如果要實現閥門保位，加裝氣動保位閥並改變管路連接，用自鎖閥直接控制保位閥，取消氣控換向閥、單向閥、儲氣罐即可。

若要實現斷氣源時，能夠保證閥門有若干次的動作，可採用以下方案。

由儲氣罐、單向閥、閉鎖閥、截止閥等組成。其工作原理如下：

當氣源故障（失氣）時，單向閥關閉，閉鎖閥失氣，在閉鎖閥的滑閥在彈簧的作用下複位，氣路換向，斷開系統的氣源管路，接通儲氣罐管路，由儲氣罐向閥門供氣，以保證閥門有若干次動作，實現連續控制的目的。由於儲氣罐的容量有限，且儲氣罐中的氣源壓力隨著閥門動作不斷下降，不可長期使用儲氣罐為閥門供氣。本方案配用儲氣罐的容量應比一般保護用儲氣罐的容量大。本方案在斷氣源時，閥門動作的次數與儲氣罐的容量有關。

對於套筒薄膜調節閥的保位方案，還有一個可供參考：在定位器和執行器之間串聯保位閥和兩位三通電磁閥各一，在斷氣時用保位閥來保位，在斷信號時，用電磁閥來保位，不過，電磁閥必須與定位器進行連鎖（在控制程序中設定），即定位器有信號，電磁閥必有電，定位器一旦失信號，電磁閥必須立即斷電。