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ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析

點擊次數：1110 更新時間：2024-04-15

ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析

（氣動精小型單座調節閥、氣動薄膜單座調節閥），是由多彈簧氣動薄膜執行機構和頂導向式直通低流阻單座閥組成。具有結構緊湊、重量輕、動作靈敏、流體通道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、流量特性精確，配用電-氣閥門定位或氣動閥門定位器，可實現對工藝管路流體介質的自動調節控制，廣泛應用于精確控氣體、液體、蒸汽等介質的工藝參數如壓力、流量、溫度、液位等參數保持在給定值。是符合IEC標準的新一代通用調節閥產品。

氣動調節閥是以壓縮氣體（常采用凈化壓縮空氣）為動力源，以氣缸為執行器，并根據實際需求可選配電/氣閥門定位器、電/氣轉換器、電磁閥、保位閥、儲氣罐、氣體過濾/減壓/油霧分離器等附件去驅動閥門，來實現調節目標，接收工業自動化控制系統的控制信號來完成調節管道介質的，比如流量、壓力、溫度、液位等各種工藝過程參數。

氣動帶定位器調節閥01.jpg

2、氣動調節閥工作原理

自工業控制系統如DCS、PLC等系統送出4-20ma電流信號，送至氣動調節閥定位器。定位器根據所接收到的電流值，自動調節壓縮空氣量（壓力）的大小，并將壓縮空氣送至膜室上/下腔。

當膜室內的氣壓大于彈簧的彈力范圍及閥體內部壓力和其它阻力時，就可以推動閥芯、閥桿、推桿等構件自由運動了。

3、氣動調節閥的彈簧范圍

彈簧范圍：是指一臺閥在靜態啟動時的膜室壓力到走行程時的膜室壓力。20～100KPa，表示這臺閥靜態啟動時膜室壓力是20KPa，關閉時的膜室壓力是100KPa。常用的彈簧范圍有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa。

4、氣動調節閥的FO與FC

氣動調節閥的動作類型分兩種：氣開型（Air to Open）和氣關型（Air to Close）。

氣開型：當膜頭上空氣壓力增加時，閥門向增加開度方向動作，當達到輸入氣壓上，閥門處于全開狀態。反過來，當空氣壓力減小時，閥門向關閉方向動作，在沒有輸入空氣時，閥門全閉。故有時氣開型閥門又稱故障關閉型（Fail to Close FC）。

氣關型：動作方向正好與氣開型相反，當空氣壓力增加時，閥門向關閉方向動作，空氣壓力減小或沒有時，閥門向開啟方向動作，直到全開為止，故有時又稱為故障開啟型（Fail to Open FO）。氣動調節閥的氣開或氣關，通常由閥體內部結構和執行機構的不同組裝方式實現的。

氣動帶定位器調節閥3.jpg

ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析結構特點：

1、本閥是自動化控制系統中儀表的執行單元，采用電-氣閥門定位器，以電信號和壓縮空氣為動力，接受控制系統輸入的0-10mA DC或4-20mA DC電流信號，由調節器將壓縮空氣，轉換成氣源壓力信號輸入輸出，可實現分程控制（段幅信號），從而改變閥門開度位移，達到對流體介質的工藝參數精確調節控制。

2、本閥按作用模式可分；

正作用：氣閉式-常開型（當信號壓力增大時閥位向下位移），《B型》

反作用：氣開式-常閉型（當信號壓力增大時閥位向上位移），《K型》

3、氣動單座調節閥為直通單座鑄造球形閥，單座柱塞型閥芯，特別適用于允許泄漏小且閥前閥后壓差不大的工作場合。

4、直通低流阻單座為無底蓋頂導向結構，它只有一個閥座和一個柱塞形閥芯具有密閉性能好、泄漏量小、動作靈敏、流體通道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、流量特性精確、可調比大，閥芯導向部分的導向面積大，具有抗振性能強等特點，適用于對介質泄漏量及調節精度有嚴格要求的場合，但由于閥結構上的原因，閥桿上的不平衡力較大，尤其在公稱通徑大的工況下更為明顯，因而該閥只適合于工作壓差較小的場合。

5、通過改變閥芯形狀的設計；不同的閥芯形狀會得到不同流量特性：等百分比（對數）性、直線性、快開特性。

6、根據使用工況要求，閥芯可設計制作成；軟質密封結構（適用于-20~ 120℃溫度范圍內要求嚴密閉性的酸堿類、氣體類等介質）。

氣動帶定位器調節閥03.jpg

ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析主要零件材料

◇　閥體、閥蓋：HT200，ZG230-450，ZG1Cr18Ni9Ti
◇　閥芯、閥座：1Cr18Ni9Ti，司太萊合金堆焊
◇　軟密封閥芯：增強聚四氟乙烯
◇　填料：聚四氟乙烯，柔性石墨
◇　波紋管：1Cr18Ni9Ti
◇　墊片：橡膠石棉板、10、1Cr18Ni9Ti、石棉纏繞墊片
◇　膜蓋：A3
◇　波紋膜片：丁晴橡膠夾增強滌綸織物
◇　彈簧：60SIMN
◇　閥桿、推桿：2Cr13、1Cr18Ni9Ti
◇　襯套：2Cr13

氣動調節閥14.jpg

ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析技術參數

公稱通徑DN（mm）20253240506580100125150200(10)(12)(15)(20)額定流量系數KV直線1.82.84.46.91117.627.54469110176275440690等百分比1.62.54.06.31016254063100160250400630
額定行程L（mm）		16	25	40	60
膜片有效面積Ae（cm2）		280	400	600	1000
信號范圍Pr(KPa)		20~100、40~200
氣源壓力Ps(MPa)		0.14~0.4
固有流量特性		直線、等百分比
固有可調比		50
允許泄漏量		硬閥座：IV級（10-4閥額定容量）軟閥座：VI級
公稱壓力PN（MPa）		1.0、1.6、4.0、6.4
工作溫度t（℃）	常溫型	-20~200、-40~240、-60~250
	散熱型	-40~450、-60~450
	高溫型	450~560
	低溫型	-60~-100、-100~-200、-200~-250

本產品性能指標貫徹GB/T4213-92標準

允許壓差

氣閉式調節閥允許壓差表單位: MPa

膜片有膠面積Ae(cm2)			280			400			600			1000
信號范圍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
氣源壓力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
公稱通徑 DN （mm）及閥座直徑 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:閥門定位器
**對于ZXPV型單座紋管密封調節閥,最大允許壓差為1.0MPa，表中數據若數值小于1.0MPa則不變，若數值MPa，則取值1.0MPa。

氣動帶定位器調節閥1.jpg

ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析允許壓差表單位: MPa

膜片有膠面積Ae(cm2)			280		400		600		1000
信號范圍Pr(KPa)			20-100	20-100	20-100	20-100	20-100	20-100	20-100	20-100
氣源壓力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
公稱通徑 DN （mm）及閥座直徑 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:閥門定位器
**對于ZXPV型單座紋管密封調節閥,最大允許壓差為1.0MPa，表中數據若數值小于1.0MPa則不變，若數值MPa，則取值1.0MPa。

氣動薄膜式切斷閥8.jpg

ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析產品結構

外形尺寸及重量
標準型、散熱形、高溫型外形尺寸表單位：MM

公稱通徑			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	標準型	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
	散熱高溫型		570	570	610	610	630	730	810	820	960	1090	1180

散熱高溫型高度（H）為PN16的數值
夾套型高度H1及H均增加15%

氣動調節閥000.jpg

ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析波紋管密封型外形尺寸單位：MM

公稱通徑	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標準型	446.5	453.5		490	542	537.5		617.5	667	675	735	907.5	900

公稱通徑			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(個)-D(直徑)			8-14	8-14	8-14	8-16	8-16	10-16	10-16	12-18	14-18	16-18	18-18

調節閥重量表單位:KG

公稱通徑		20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
標準型	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
散熱高溫型		17	18	20	22	25	36	51	60	67	74	95
波紋管型		20	21	25	30	33	48	71	91	102	115	145
低溫型		20	21	23	26	28	42	58	69	77	84	108

*本表中散熱高溫型的重量以PN16為依據,低溫型以PN40為依據

　　氣動調節閥有氣開與氣關兩種類型。確定調節閥開關方式的原則是：當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全。如果閥門在信號中斷后處于打開位置，流體不中斷，則選用氣關閥；如果閥門在信號壓力中斷后處于關閉位置，流體不通過，則選用氣開閥。如加熱爐的燃料氣或燃料油管路上的調節閥，應選用氣開閥，當信號中斷后，閥自動關閉，燃料被切斷，以免爐溫過高而發生事故；鍋爐進水管路上的調節閥，應選用氣關閥，當信號中斷后，閥自動打開，仍然向鍋爐內送水，可以避免鍋爐燒干。Q與閥芯相對行程L（閥門的相對開度）之間的函數關系：
Q＝f（L）
　　當調節閥兩端壓差△P保持不變時，閥的流量特性稱為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比（對數）、拋物線和快開等4種類型，如圖3-1所示：

　　在生產中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。拋物線特性介于直線和等百之間，一般用等百特性來代替。快開特性主要用于二位式控制。
　　在一般情況下，閥兩端壓差不可能永遠保持不變，這時閥的固有流量特性就會發生畸變，閥在實際工作條件下的特性稱之為工作流量特性。這時在確定流量特性時要引入一個稱為閥阻比的系數S。
S＝△P/Σ△P
　　Σ△P為系統總壓差，是閥、全部工藝設備和管路系統上的各壓差之和。

電動自力式4.jpg

　　ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析從以下3個方面內容對閥的工作流量特性進行分析：
1、從控制系統的控制質量方面分析
　　對于一個簡單的控制系統，它是由控制對象、變送器、調節器和調節閥幾個基本環節組成的，系統的總放大系數K＝K1 K2 K3 K4K5
　　K1～K5分別表示變送器、調節器、執行機構、閥、控制對象的放大系數。在負荷變動的情況下，要使控制系統能保持預定的控制指標，希望總放大系數在控制系統的整個操作范圍內保持不變。一般來說，在一個確定的系統里，K1～K3的系數是固定不變的，只有對象的放大系數K5隨負荷的變化而變化，為此選擇適當的流量特性來補償對象特性的變化，保證K4K5的乘積是個常數就保證了系統的總放大系數K是個穩定值。
2、從工藝配管情況分析
　　調節閥總是與管道、設備連在一起使用的，管道阻力的存在必然會使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應根據對象的特性，選擇合適的工作特性，再根據配管情況選擇相應閥的固有流量特性。

確定完CV值以后，要對調節閥的開度進行驗算，要求最大流量時閥開度不大于90%，最小流量時開度不小于10%。在正常工況下，閥門開度應在15%～85%之間。最后根據CV值確定調節閥口徑。

電動自力式8.jpg

三、ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析調節閥的材料和輔助裝置　　
　　調節閥的閥體一般選用鑄鐵材質，其耐壓等級、使用溫度范圍、耐腐蝕等方面應不低于對工藝管道的要求，但在介質為易燃易爆的流體時應作特殊考慮。閥芯、閥座材質的選用應考慮到流體中是否有固體顆粒產生的磨損和氣蝕作用對閥內件的沖擊。一般對于非腐蝕性流體，常選用不銹鋼；對于腐蝕性較強的流體，可選用哈氏合金；對于沖擊、振動、磨損嚴重的流體，可選用堆焊硬質合金或噴涂材質。另外當操作介質溫度高于+200℃時，要選擇帶散熱片的上閥蓋。
　　調節閥的輔助裝置主要有閥門定位器、電磁閥、回訊開關、過濾減壓器、保位閥等。
　　閥門定位器是調節閥的一個重要附件，常見的有氣動閥門定位器和電氣閥門定位器兩種。它主要用于：

定位器9YTC.jpg

      1、高壓差的場合；
      2、高壓、高溫或低溫介質的場合；
      3、介質中含有固體懸浮物或黏性流體的場合；
      4、調節閥口徑較大的場合；
      5、實現分程控制；
      6、改善調節閥的流量特性。
　　電磁閥的作用是快速地切斷和接通氣源，使閥處于通、斷的位置，多用于安全放空閥。回訊開關是需要在控制室實時監測到閥位的信號才選用的。保位閥的選擇是根據工藝狀況，當氣源切斷時，閥位要求保持在一定的位置上，但這種情況不多見。

電動自力式12.jpg

四、ZJHP精小型氣動薄膜調節閥選型分析結論
　　隨著工業自動化的發展，對氣動調節閥的要求越來越高，這些要求包括：新結構、新材料、高性能、與計算機通訊以及*的動態性能等。因此，對新型調節閥的研究和學習是一項艱巨而重要的任務。
　　調節閥是自動控制系統中一個重要的環節，若選擇計算不準確、使用維護不得當，將直接影響控制系統的控制質量，甚至造成嚴重的生產事故。因此，對調節閥的正確選用、安裝和維修等各項工作都必須高度重視。

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