1. 工業(yè)控制閥設(shè)計(jì)選型指南概述
控制閥安裝在工藝過程自動(dòng)控制系統(tǒng)中，直接控制控制工藝介質(zhì)。多年以來，控制閥被認(rèn)為是低技術(shù)含量產(chǎn)品，事實(shí)上控制閥往往要控制高溫、高壓、高壓差、高粘度或含有固體顆粒、強(qiáng)腐蝕性和閃蒸的流體，工作條件非常惡劣，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥使用壽命很低和工作可靠性差，如果控制閥選擇安裝不當(dāng)，將使工藝系統(tǒng)和生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)效率大幅度下降或者造成全線停車。所以本文主要從控制閥的工作原理入手討論有關(guān)控制閥的選型、安裝問題。大量的控制回路組成的.每一個(gè)控制回路都經(jīng)過設(shè)計(jì)以保證重要的過程變量不超出要求的工作范圍,以確保控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.控制閥作為控制系統(tǒng)的終端執(zhí)行裝置,它的各項(xiàng)質(zhì)量及安全指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行,控制的優(yōu)化等至關(guān)重要.

2. 控制閥的組成及分類
控制閥是石油化工企業(yè)中常見的儀表，它由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門兩部分組成?？刂崎y種類繁多，按照其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源分類有：氣動(dòng)控制閥、電動(dòng)控制閥、液動(dòng)控制閥和混合型控制閥四大類。
氣動(dòng)控制閥按其執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式又分為薄膜式控制閥、活塞式控制閥和長(zhǎng)行程控制閥。
電動(dòng)控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式分為直行程和角行程兩類。
閥部分由閥體和閥的內(nèi)件組成。按閥體結(jié)構(gòu)形式分類分為單座閥、雙座閥、角閥、三通閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥、球閥、快速切斷閥、隔膜閥、閥體分離型閥、低噪音閥、波紋管密封閥、低溫控制閥和旋塞閥等。
在實(shí)際的工程應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)被控制流體的種類（液體、蒸汽或氣體）、流體的溫度和壓力、粘度、密度和腐蝕性、噪音水平、兩相流、進(jìn)出口管道尺寸和安全方面的考慮來合理選擇控制閥。

3. 工業(yè)控制閥設(shè)計(jì)選型指南工作原理
控制閥同孔板一樣，是一個(gè)局部阻力元件。前者由于節(jié)流面積可以由閥芯的移動(dòng)來改變，因此是一個(gè)可變的節(jié)流元件。于是，可以把控制閥模擬成
從這個(gè)公式中可以看出，當(dāng)控制閥口徑一定，即控制閥兩端壓差（p1-p2）不變時(shí)，流量Q隨阻力系數(shù)而變化。 減少，Q增大。

4. 工業(yè)控制閥設(shè)計(jì)選型指南控制閥選型
4.1 由工藝或用戶提供的工藝條件選型
4.1.1 被控制流體的種類 液體、蒸汽或氣體。對(duì)于液體通常要考慮粘度的修正，當(dāng)液體粘度過高時(shí)，其雷諾數(shù)下降，改變了流體的流動(dòng)狀態(tài)，在計(jì)算控制閥流通能力時(shí)，必須考慮粘度校正系數(shù)。對(duì)于氣體，應(yīng)考慮其可壓縮性。對(duì)于蒸汽，要考慮飽和蒸汽或過熱蒸汽。
4.1.2 流體的溫度、壓力 根據(jù)工藝介質(zhì)的工作壓力來選定控制閥的公稱壓力時(shí)，必須對(duì)照工藝溫度條件綜合選擇，因?yàn)楣Q壓力是在一定基準(zhǔn)溫度下依據(jù)強(qiáng)度確定的，其允許工作壓力必須低于公稱壓力。
4.1.3 流體的粘度、密度和腐蝕性 對(duì)于高粘度、含纖維介質(zhì)常用O形和V形球閥；對(duì)于腐蝕性強(qiáng)的易結(jié)晶的流體常用閥體分離型的閥體。
4.1.4 小流量 根據(jù)流量方程式可知，流量大，流通能力也大，其閥門的口徑也大。選擇流通能力過大時(shí)，使控制閥經(jīng)常在小開度狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)沖刷閥芯；流通能力過小，達(dá)不到工藝設(shè)計(jì)能力。
4.1.5 安全方面考慮 由于停電、儀表和閥門的故障及工藝操作異常因素，需要緊急停車，為此，需要把閥門放到安全位置，即事故關(guān)閥，事故開閥。
4.1.6 噪音水平 由于閥門元件機(jī)械振動(dòng)、閥的空化和閃蒸等因素引起噪音。通過計(jì)算，確定閥的噪音水平是否低于“工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定。
4.1.7 兩相流 出現(xiàn)兩相流時(shí)，通常在計(jì)算控制閥的流通能力時(shí)，要分別計(jì)算每相的量，然后把流通能力相加，得到總的流通能力。
4.1.8 進(jìn)出口管道尺寸
4.2 控制閥的選擇原則
4.2.1 控制閥固有流量特性（直線、等百分比、快開）的選擇原則 定量地選擇閥芯的形式有很多困難，在設(shè)計(jì)中，通常按照國(guó)內(nèi)外工程公司設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來確定。通常，對(duì)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用線性流量特性；對(duì)溫度、壓力和流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)則采用等百分比特性；需要快速切斷系統(tǒng)則用盤形閥芯，即快開特性。

4.2.2 閥型式選擇
根據(jù)工藝變量（溫度、壓力、壓降和流速等）、流體特性（粘度、腐蝕性、毒性、含懸浮物或纖維等）以及控制系統(tǒng)的要求（可調(diào)比、泄漏量和噪音等）、控制閥管道連接形式來綜合選擇控制閥型式。一般情況下優(yōu)先選用體積小，通過能力大，技術(shù)的直通單、雙座控制閥和普通套筒閥。也可以選用低S值節(jié)能閥和精小型控制閥。不同場(chǎng)合可選用下列型式控制閥。
? 直通單座閥：一般適用于工藝要求泄漏量小、流量小、閥前后壓差較小的場(chǎng)合。但口徑小于20mm的閥也廣泛用于較大差壓的場(chǎng)合。不適用于高粘度或含懸浮顆粒流體的場(chǎng)合。
? 直通雙座閥：一般適用于對(duì)泄漏量要求不嚴(yán)、流量大和閥前后壓差較大的場(chǎng)合，但不適用于高粘度或含懸浮顆粒流體的場(chǎng)合。
? 套筒閥：一般適用于流體潔凈，不含固體顆粒的場(chǎng)合以及閥前后壓差大和液體可能出線閃蒸或空化的場(chǎng)合。
? 球形閥：適用于高粘度、含纖維、顆粒狀和污穢流體的場(chǎng)合；控制系統(tǒng)要求可調(diào)范圍很寬（R可達(dá)200：1；300：1）的場(chǎng)合；閥座密封墊采用軟質(zhì)材料時(shí)，適用于要求嚴(yán)密封的場(chǎng)合；“O”形球閥一般適用于兩位式切斷的場(chǎng)合；”V“形球閥一般適用于連續(xù)控制系統(tǒng)，其流量特性近似于等百分比。
? 角型閥 一般適用于以下場(chǎng)合：
? 高粘度或懸浮物的流體（必要時(shí)，可接沖洗液管）
? 氣－液混相或易閃蒸的流體
? 管道要求直角配管的場(chǎng)合
? 蝶型閥：適用于大口徑、大流量、低壓差的場(chǎng)合；濃濁液和含懸浮物顆粒的流體的場(chǎng)合；用于要求嚴(yán)密封的場(chǎng)合，應(yīng)采用橡膠或聚四氟乙烯軟密封結(jié)構(gòu)或泄漏等級(jí)達(dá)到ANSI B16.104-1976等級(jí)的硬密封裝置。對(duì)腐蝕性流體，需要使用相應(yīng)的耐蝕材料。
? 三通閥：適用于流體溫度為300℃以下的分流和合流場(chǎng)合，用于簡(jiǎn)單配比控制。兩流體的溫差不應(yīng)大于150℃。
? 隔膜閥：適用于強(qiáng)腐蝕、高粘度或含懸浮顆粒以及纖維的流體，同時(shí)對(duì)流體特性要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。由于受隔膜襯里的限制，只能用于壓力低于或等于1Mpa，工作溫度小于150℃的場(chǎng)合。
? 波紋管密封閥：適用于真空系統(tǒng)和流體為劇毒、易揮發(fā)及稀有貴重流體的場(chǎng)合。
? 低溫控制閥：適用于低溫工況以及深度冷凍的場(chǎng)合
? 低S值節(jié)能控制閥：適用于工藝負(fù)荷變化大或當(dāng)S（閥阻比）值低于0.3的場(chǎng)合。
? 低噪音閥：適用于液體產(chǎn)生閃蒸、空化和氣體在閥縮流面處流速大于音速且預(yù)估噪音超過95分貝的場(chǎng)合
? 快速切斷閥：適用于兩位式控制系統(tǒng)和工藝過程發(fā)生故障時(shí)，需要閥緊急打開或關(guān)閉的場(chǎng)合。它的動(dòng)作速度應(yīng)滿足工藝要求。
? 自力式調(diào)節(jié)閥：適用于流量變化小，控制精度要求不高或儀表氣源供應(yīng)困難的場(chǎng)合。
? 防火閥：適用于裝置起火后，控制閥不能工作，但是工藝介質(zhì)不能通過閥芯外泄的場(chǎng)合。

? 特殊工藝生產(chǎn)過程，宜根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)選擇控制閥。在生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)對(duì)閥門提出各式各樣的特殊要求，因此，控制閥必須配用各種附屬裝置(簡(jiǎn)稱附件)來滿足生產(chǎn)過程的需要。 控制閥的附件包括：
1、閥門定位器用于改善控制閥調(diào)節(jié)性能的工作特性，實(shí)現(xiàn)正確定位。
2、閥位開關(guān)顯示閥門的上下限行程的工作位置。
3、氣動(dòng)保位閥當(dāng)控制閥的氣源發(fā)生故障時(shí)，保持閥門處于氣源發(fā)生故障前的開度位置。
4、電磁閥實(shí)現(xiàn)氣路的電磁切換，保證閥門在電源故障時(shí)閥門處于所希望的安全開度位置。
5、手輪機(jī)構(gòu)當(dāng)控制系統(tǒng)的控制器發(fā)生故障時(shí)，可切換到手動(dòng)方式操作閥門。
6、氣動(dòng)繼動(dòng)器使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作加速，減少傳輸時(shí)間。
7、空氣過濾減壓器用于凈化氣源、調(diào)節(jié)氣壓。
8、儲(chǔ)氣罐保證當(dāng)氣源故障時(shí)，使無彈簧的氣缸工活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒖刂崎y動(dòng)作到故障安全位置。其大小取決于氣缸的大小、閥門動(dòng)作時(shí)間的要求及閥門的工作條件等。
總之，附件的作用就在于使控制閥的功能更完善、更合理、更齊全。

工業(yè)控制閥設(shè)計(jì)選型指南的維護(hù)
控制閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和動(dòng)作可靠等特點(diǎn)，但由于它直接與工藝介質(zhì)接觸，其性能直接影響系統(tǒng)質(zhì)量和環(huán)境污染，所以對(duì)控制閥必須進(jìn)行經(jīng)常維護(hù)和定期檢修，尤其對(duì)使用條件惡劣和重要的場(chǎng)合，更應(yīng)重視維修工作。重點(diǎn)檢查部位
1、 閥體內(nèi)壁
對(duì)于使用在高壓差和腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合的控制閥，閥體內(nèi)壁、隔膜閥的隔膜經(jīng)常受到介質(zhì)的沖擊和腐蝕，必須重點(diǎn)檢查耐壓、耐腐的情況。
2、 閥座
控制閥工作時(shí)，因介質(zhì)滲入，固定閥座用的螺紋內(nèi)表面易受腐蝕而使閥座松動(dòng)，檢查時(shí)應(yīng)予注意。對(duì)高壓差下工作的閥，還應(yīng)檢查閥座密封面是否沖壞。
3、 閥芯
閥芯是調(diào)節(jié)工作時(shí)的可動(dòng)部件，受介質(zhì)的沖刷、腐蝕嚴(yán)重，檢修時(shí)要認(rèn)真檢查閥芯各部分是否被腐蝕、磨損，特別是在高壓差的情況下閥芯的磨損更為嚴(yán)重（因氣蝕現(xiàn)象），應(yīng)予注意。閥芯損壞嚴(yán)重時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換，另外還應(yīng)注意閥桿是否也有類似的現(xiàn)象，或與閥芯連接松動(dòng)等。
4、 膜片"O"形圈和其它密封墊。
應(yīng)檢控制閥中膜片、"O"形密封墊是否老化、裂損。
5、 密封填料
應(yīng)注意聚四氟乙烯填料、密封潤(rùn)滑油脂是否老化，配合面是否損壞，應(yīng)在必要時(shí)更換。
4.3 閥材料選擇
? 閥體耐壓等級(jí)、使用溫度范圍和耐腐蝕性能和材質(zhì)都不應(yīng)低于工藝連接管道材質(zhì)的要求，并應(yīng)優(yōu)先選用制造廠定型產(chǎn)品。一般情況選用鑄鋼或段鋼閥體。
? 水蒸汽或含水較多的濕氣體和易燃的流體，不宜選用鑄鐵閥體。
? 環(huán)境溫度低于－20℃的場(chǎng)合不應(yīng)選用鑄鐵閥體。
? 閥內(nèi)件應(yīng)能耐腐蝕、耐流體沖蝕以及耐流體經(jīng)節(jié)流產(chǎn)生空化、閃蒸時(shí)閥內(nèi)件的氣蝕損壞。

4.4控制閥公稱通徑的選擇
控制閥公稱通徑的選擇，、可調(diào)范圍以及控制閥有足夠的調(diào)節(jié)余量，這幾個(gè)因素決定的。
4.5控制閥執(zhí)行器的選擇 ：從可靠性和防爆性考慮，通常選用氣動(dòng)執(zhí)行器。當(dāng)缺乏壓縮空氣時(shí)，可選用電動(dòng)執(zhí)行器。
4.6控制閥泄漏量的選擇：應(yīng)根據(jù)對(duì)泄漏量的要求選擇不同等級(jí)泄漏量的閥型。
4.7填料函結(jié)構(gòu)與材料的選擇
? 填料函結(jié)構(gòu)：一般選用單層填料結(jié)構(gòu)，對(duì)毒性較大的流體或溫度高與200℃的場(chǎng)合，應(yīng)選用雙層填料結(jié)構(gòu)。
? 填料函材質(zhì)：一般選用V型聚四氟乙烯填料，高溫情況下應(yīng)選用柔性石墨填料。
4.8控制閥氣開、氣關(guān)的選擇 ：根據(jù)儀表供氣系統(tǒng)發(fā)生故障或控制信號(hào)突然中斷時(shí)，控制閥的開度應(yīng)處于使生產(chǎn)裝置安全的位置的原則來選擇。
4.9控制閥附件的選擇 附件包括閥門定位器、電磁閥、手輪等。這些應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
4.10儀表信號(hào) 即氣信號(hào)和電信號(hào)的選擇。

5. 工業(yè)控制閥設(shè)計(jì)選型指南控制閥的安裝
5.1 控制閥應(yīng)垂直、正立安裝在水平管道上。DN>80mm的閥應(yīng)設(shè)有性支架
5.2 安裝位置應(yīng)方便操作和維修，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置平臺(tái)；控制閥的上下方應(yīng)留有足夠的空間，以便維修時(shí)取下執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥內(nèi)件、下法蘭和堵頭。
5.3 控制閥組配管應(yīng)組合緊湊，以便操作、維護(hù)和排液。
5.4 控制閥應(yīng)遠(yuǎn)離連續(xù)振動(dòng)的設(shè)備。當(dāng)安裝于有振動(dòng)的場(chǎng)合時(shí)，應(yīng)采取防震措施。
5.5 控制閥用于含有懸浮物和粘度較高流體時(shí)，應(yīng)配沖洗管線
5.6 控制閥安裝時(shí)應(yīng)注意使介質(zhì)按閥體標(biāo)定箭頭方向流過。
5.7 控制閥應(yīng)先檢查校驗(yàn)，并在管道吹掃后安裝。

6. 工業(yè)控制閥設(shè)計(jì)選型指南結(jié)束語
綜上所述，控制閥的選型及安裝應(yīng)確保：技術(shù)上要可行、經(jīng)濟(jì)上要合理、維護(hù)上要方便?？刂崎y安裝在各種管路和裝置系統(tǒng)中,用于控制流體的壓力、流量和流向。由于流體的壓力、流量、溫度和物理化學(xué)性質(zhì)的不同,對(duì)流體系統(tǒng)的控制要求和使用要求也不同,所以控制閥的種類和品種規(guī)格非常多。因此,如何正確地選用控制閥,是實(shí)現(xiàn)控制閥的調(diào)節(jié)性能、密封性能、動(dòng)作性能和流通能力的關(guān)鍵所在。