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控制阀是如何进行检查和测试的?本文将详细介绍每个步骤。

2025-11-14

一个 控制阀 控制阀用于通过改变流道尺寸来控制流体流量,从而实现对流速的直接控制。这进而可以控制温度、液位和压力等过程参数。在自动控制术语中,它被称为最终控制元件。控制阀的最佳运行不仅取决于阀体和阀座的密封性,更重要的是阀门及其控制装置的整体“性能”。为了确保精确可靠的工作效果,阀体、执行器、定位器、调节器等必须严格协调工作。因此,本文将介绍控制阀的类型、工作原理、主要部件、检查和测试方法。

1. 控制阀的类型

A. 基于压降曲线

(1)低恢复阀
这类阀门能够恢复从入口到出口缩流段极小的静压降,并且具有较高的恢复系数。例如:角阀、截止阀。

(2)高恢复阀
这类阀门能够恢复从入口到出口缩流段的大部分静压降,其特点是恢复系数低。例如:蝶阀、球阀、旋塞阀、闸阀。

B. 基于控制元件的运动轨迹

(1)旋转阀
旋转阀:这种阀门的阀瓣会旋转。例如:蝶阀、球阀。

(2)滑动杆
这种阀门中,阀芯或阀杆沿直线运动。例如:角阀、截止阀、闸阀、楔形阀。

C. 基于驱动介质

(1)手动阀
这类阀门由手轮驱动。

(2)气动阀
这类阀门采用可压缩介质(如碳氢化合物、氮气或空气)驱动,使用活塞缸或活塞弹簧式执行器和弹簧膜片。

控制阀可按以下几点进行区分:

  • 液压阀: 这些阀门由油或水等不可压缩介质驱动。
  • 电动阀: 这些阀门由电动机驱动。

控制操作方式和阀门类型多种多样,但主要有两种作用方式:旋转式和滑动式。最常见的控制阀类型包括V型槽球阀、滑动式截止阀、角阀和蝶阀。

D. 常见的控制阀类型有:

(1)滑动杆

  • 角阀
  • 球阀
  • 角座活塞阀

(2)旋转

  • 球阀
  • 蝶阀

(3)其他

  • 隔膜阀
  • 夹管阀

电动防爆控制阀
电动防爆控制阀

2. 工作原理

自动控制阀的开启或关闭可由气动、液压或电动执行器实现。对于可在全闭和全开之间任意位置调节的阀门,最佳开启程度由阀门定位器决定。

一般来说,气动阀因其结构简单(只需要压缩空气供应)而被广泛使用,而电动阀需要额外的开关设备和电缆,液压阀则需要液压油回流管路和高压供应。

气动控制信号基于 0.2 – 1.0 bar 的压力范围和 4mA 至 20mA 的电信号(适用于工业应用)或 0V 至 10V 的电信号(适用于暖通空调系统)。电气控制包含一个智能通信信号,该信号叠加在 4mA 至 20mA 的控制电流上,以便将阀门位置验证信息反馈给控制器。常用的协议包括高速公路可寻址远程传感器协议、Profibus 和现场总线基础协议。

3. 控制阀的主要部件

1. 执行器:它用于移动阀门调节元件,例如蝶阀或球阀。

2. 定位器: 它用于检查是否达到合适的开口程度,从而克服磨损和摩擦问题。

3. 身体:它包含调制元件、球体、插头、蝴蝶或球形部件。

4. 修剪: 阀内件是阀门中直接与流体接触的部件之一,它由阀座、阀瓣、阀芯和阀杆组成。

5. 引擎盖: 它为导向装置和执行器提供安装位置,并为阀杆提供穿过的介质。它由中心件、填料、填料螺母和导向装置组成。填料起到阀盖和阀杆之间的紧固件作用,有助于防止泄漏。

6. 电气配件

执行器:

执行器是阀门组件的一部分,它响应过程控制器的输出信号,引起机械运动,进而改变流经阀门的流体运动。

执行器必须能够执行两个基本功能:

  1. 为了响应外部信号并使阀门相应地移动和正确选择,可以将其他功能集成到该组件中,例如所需的故障安全操作。
  2. 为定位器、限位开关、电磁阀和本地控制器等配件提供(如有需要)支持。

阀门执行器有五种基本形式,如下所示:

  1. 数字的
  2. 电的
  3. 液压
  4. 螺线管
  5. 气动

定位器:

阀门控制中最重要的配件可能是定位器,有时也被称为“智能阀门电子设备”,其中许多都是由微处理器控制的。
定位器是一种高增益比例控制器,它能以0.1毫米的精度测量杆的位置,并将该位置与设定值(应视为主过程控制器的输出)进行比较,并对由此产生的任何误差信号进行校正。这些定位器的开环增益范围为10到200,比例带范围为10%到0.5%,振荡周期为0.3到10秒,频率响应范围为3到0.1赫兹。换句话说,它是一种非常灵敏的调谐比例控制器。

定位器
定位器

对于气动阀,有两种控制方式:

  1. 空气或电流关闭:随着控制信号值的增加,流量阻力也随之增加。
  2. 空气或电流开启:随着控制信号值的增加,流量阻力减小。

安全模式失效也可能发生。

  • 空气或控制信号故障导致无法打开: 当执行器压缩空气供应中断时,在备用电源或弹簧压力的作用下,阀门打开。
  • 空气或控制信号故障导致关闭: 当执行器压缩空气供应中断时,在备用电源或弹簧压力的作用下,阀门关闭。

工厂的安全过程控制规范要求对故障模式进行操作。输送化学品时,故障模式可能为关闭;输送冷却水时,故障模式可能为开启。

4. 外观和尺寸检查

a) 目视检查

目视检查主要按照MSS SP-55(阀门、法兰、管件及其他管道部件用钢铸件质量标准——表面不规则性目视评估方法)进行。目视检查包括检查以下项目:

  • 所有可触及的区域,如刮痕、锈迹、污垢、凹痕、缺口或任何其他非设计方面,都会影响外观,并可能暗示质量低劣。
  • 所有涂漆表面均有划痕、橘皮纹和滴漆现象。
  • 物料清单检查项目包括但不限于以下内容:
    • 型号、尺寸、额定值、端部连接、序列号、材质、流向
    • 执行器及执行器安装方式、执行器故障方向、手轮、额定行程、供气压力
    • 气动装置类型、定位器类型、配置和信号、附件、附件安装、仪表认证、管道尺寸和材料以及配件。
  • 序列号铭牌数据以及任何其他附加标签或铭牌上的数据。
  • 端部连接和密封表面不得损坏。
  • 端部连接处应采取保护措施,防止损坏和腐蚀(例如使用端盖、清漆或其他类似方法)。
控制阀体.jpg
控制阀的目视和标记检查

b) 尺寸检查

主要尺寸,包括连接法兰的尺寸(例如端面间距、总高度、壁厚、孔径以及钻孔直径),都是需要仔细检查的重要尺寸。测量尺寸必须符合图纸要求和以下标准的公差范围:

  • 面间距尺寸符合 ANSI/ISA-75.08.01、ANSI/ISA-75.08.06 和 ASME B16.10 标准。
  • 法兰端面和尺寸符合 ASME B 16.5 标准

c) 标记检查

阀门铭牌: 每个阀门都应在参考图纸指定的位置(例如执行器轭架)永久固定一块防腐蚀铭牌。阀门运行时,铭牌应清晰可见,且阀门应完全绝缘。铭牌应包含以下信息:

  • 制造商名称或商标
  • 阀门序列号
  • 阀体最大压力额定值
  • 阀体材料和阀体尺寸
  • 阀门动作和台架设置
  • C 和特征

d) 金属标签

根据客户要求,阀门上通常会安装或铆接一个不锈钢标签,标签上包含阀门编号和制造商序列号。检验员会核对这些编号与供货范围(采购订单、物料清单等)是否一致。

阀门铭牌检查.jpg
阀门铭牌检查