调节阀的重大突破：全功能超轻型调节阀

    关键词：全功能；超轻型；调节阀

    1、调节阀的历史回顾

    早在60 年代以前，单座阀、双座阀、隔膜阀、角型阀、蝶阀、球阀、三通阀、套筒阀、偏心旋转阀计九大类调节阀相继问世，然而在这以后的三十多年时间里，产品没有大的突破，更说不上更新换代，人们只是在改进和完善上下功夫。一个成功的例子就是70 年代的CV3000 及80 年代国内的精小型单座阀、套筒阀。它们比老式产品的重量和高度下降了30 ％ ，但在功能和可靠性方面并没有突破。所以，仅代表60～70 年代水平的单座阀、双座阀、套筒阀至今仍然是调节阀的主导产品，这显然与自动化技术的高速发展不相适应。故此，调节阀行业急需期待新一代产品的问世。

    2、现行主导产品主要存在的问题

    为了寻找调节阀的突破方向，必然首先全面了解调节阀存在的问题。我们在1997 年对调节阀作了专门调查， 共反映出9 个问题： 1) 太笨重占3313 ％；2) 品种繁多给使用带来极大的麻烦占6711 ％；3) 泄漏大占4215 ％；4) 经常堵卡、动作迟钝占2518 ％；5) 寿命短占1317 ％；6) 推力不够，阀关不严占916 ％； 7) 流量系数小、调节范围小占512 ％；8) 阀外泄占413 ％； 9) 振荡、振动、啸叫占117 ％。

    产生这些问题无疑与阀的自身缺陷、生产质量、使用质量有关，但仅从阀自身缺陷上找原因有如下三大问题。

    2.1、笨重

    调节阀轻则几十公斤，上百公斤，重则几百公斤，甚至上千公斤。它给调节阀的运输、起吊、安装、维护带来很大的麻烦。

    2.2、功能不全

    功能不全，必然形成多品种共存，以便功能互补。它给调节阀的计算、选型、维护、备品备件、工厂管理等带来相当大的不便。

    2.3、可靠性差

    可靠性差必然出现如“漏、滴、堵、卡、动作差”等问题。它给系统的正常投运带来很大的困难。

    3、新型产品的突破方向

    从本世纪初到现在，调节阀仍然处于老产品的水平上。根据老产品的上述问题，我们首先制定了新型产品的突破方向。

    3.1、重量上的突破

    至少应该比老产品中的主导产品单座阀、双座阀、套筒阀重量下降60 ％～80 ％ ，比精小型阀还要轻30 ％～50 ％ ，才能真正实现小型化、轻型化、仪表化。

    3.2、功能上的突破

    用一种多功能或全功能的产品去代替众多功能不全的产品，以便大大减少调节阀的品种规格；以便给调节阀的应用———计算、选型、工厂管理、备品备件等带来简化。

    3.3、可靠性上的突破

    逐一突破第一代产品的不可靠因素，用以提高系统的运行质量。

    4、新型调节阀———全功能超轻型阀诞生

    找到调节阀的突破方向后，我们集中力量组织攻关，花了两年多的心血，终于使老产品中存在的笨重、功能不全、可靠性差三大问题得以重大突破，使新产品得以诞生。它突出表现三大特点。

    4.1、超轻型

    1) 直观比较

    该产品体积小、重量轻，外观即可一目了然。

    为了直观比较，我们把它与同口径的单座阀、双座阀、套筒阀连接在一起以便直观比较，见下图。

    2) 重量比较

    全功能超轻型阀与现行主导产品单座阀、双座阀、套筒阀的重量按规格逐一进行比较(比较表略) 。比较结果是： 气动阀重量减轻了60 ％～70 ％；电动阀重量减轻了70 ％～80 ％。

    4.2、全功能

    1) 调节阀的功能研究及说明

    为了从功能上突破，必须首先弄清楚调节阀的使用功能，见表1。

表一：调节阀的使用功能

序号 使用功能 功能说明
1 调　　节 主要功能，其表现在五个方面：流量特性、可调比、小开度工作性能、Kv 值和动作速度
2 切　　断 反映阀的内在质量指标，阀的内漏应该是越小越好
3 克服压差 保证阀动作自如和切断，与切断功能不可分割
4 防　　堵 保证阀在不干净介质场合正常运行；防止管道内的渣物堵卡阀
5 耐　　蚀 抵抗介质的腐蚀(腐蚀介质) 、冲蚀(含颗粒和高压差介质) 和汽蚀(闪蒸介质)
6 耐　　压 反映阀的强度和安全指标
7 耐　　温 满足不同温度条件下对阀的强度和性能的要求
8 外　　观 体现小型化、轻型化、仪表化和美观
9 重　　量 方便使用(起吊、运输、安装和维护等)

    2) 全功能的实现

    全功能超轻型阀实现的功能说明归纳在表2

表2 　全功能超轻型阀的特点

序号 特点 解释说明
1 调节性能好 可调范围R = 100～200 是P ，N ，M的3～7 倍；小开度调节性能好； Kv 值是单座阀、双座阀、套筒阀的2～3 倍
2 切断性能好 阀芯与阀座成线接触，接触良好，硬密封泄漏率10 - 6～10 - 7 ，比单座、双座和套筒的泄漏率(10 - 3～10 - 4) 减少了1 ‰
3 克服压差最大 介质合力对中心转动力矩小，故切断压差大，最大可达PN 值，是单座阀的5～20 倍
4 防堵性能好 介质直通，流路简单，防堵性能远远优于单座阀、双座阀和套筒阀
5 耐蚀性能好 本阀采用了耐腐蚀和耐冲蚀措施，具有极好的抗腐蚀和抗冲蚀功能
6 耐压性能好 采用锻件式阀体， PN 可达32MPa 
7 耐温性能好 采用高温填料，适用温度范围大： - 60 ℃～ + 600 ℃
8 尺寸小，重量轻 最佳的结构设计，使整机重量较单、双座阀、套筒阀减轻60 ％～80 ％；高度下降50 ％～70 ％
9 外　　观 外观优化设计，使执行机构和阀最佳组合，整机匀称而美观

    3) 与其他阀的功能比较

    全功能超轻型调节阀与其他九大类调节阀的功能比较见表3。

产品类型 调节 切断 克服
压差 防堵 耐蚀 耐压 耐温 重量 外观 最佳功
能数量 功能分
直行程单座阀 √ 0 × × √ √ √ × × 4 13
直行程双座阀 √ × √ × 0 √ √ × × 4 13
直行程套筒阀 √ × √ × 0 √ √ × × 4 13
直行程角形阀 √ 0 × 0 √ √ √ × × 4 14
直行程三通阀 √ 0 × × 0 √ √ × × 3 11
直行程隔膜阀 × √ × √ √ × × × × 2 9
角行程蝶阀 √ √ 0 √ 0 0 √ √ 0 5 19
角行程球阀 √ √ √ √ √ √ √ 0 × 7 22
角行程偏心旋转阀 √ √ √ √ √ √ √ × × 7 21
角行程全功能超轻型调节阀 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 9 27

    符号(计分) 说明:“√ ”表示最佳(3 分) ;“0”表示基本可以(1 分) ;“×”表示差(零分) 。

    4.3、高可靠性

    仅从重量、功能上突破还不够，阀的可靠性还必须大大的提高，全功能超轻型阀主要解决了：

    1) 阀杆密封的可靠性———大刚度阀杆和耐磨填料，寿命是四氟填料的2～3 倍；

    2) 芯、座密封的可靠性———芯、座采用硬密封，且用堆焊耐磨合金作进一步保护，其寿命是四氟等软阀座、不锈钢阀座不可比拟的；

    3) 电动阀配高可靠的电子式执行机构———5～10 年免维修，较好地解决了电动执行机构的可靠性差问题；

    4) 气动阀采用齿轮齿条式活塞执行机构———与阀直连，简化了结构；齿轮齿条转动灵敏、回差小、动作可靠；

    5) 足够的执行机构力矩———克服压差、摩擦力矩，有充分余地，使之动作自如；

    6) 介质直通、流线型设计———防止堵卡，提高动作的可靠性；

    7) 减小阀芯阀座的摩擦———进一步提高阀芯、阀座寿命。

    4.4、性能指标及主要参数

    型号：气动ZSRH、电动(电子式) ZDRH；公称通径： DN20～400 ；公称压力： PN116～32 ；流量特性：近似对数、近似直线；可调范围： R = 100～200 ；泄漏率：1 ×10-6～1 ×10-7 ；允许压差： [Δp ] ≤PN ；工作温度： - 60 ℃～600 ℃。

    4.5、使用效果及适用意义

    1) 使用效果

    全功能超轻型阀自投用一年来，到目前已生产上千台，10 个厂家使用，使用效果非常明显，由于它的超轻型、全功能、高可靠性的特点，已经受到了使用厂家和设计院的特别关注。

    2) 适用意义

    全功能超轻型阀(现已获国家专利) 从根本上解决了老产品存在的主要问题，带来了调节阀史上的四个重大突破—一是重量上的突破；二是功能上的突破；三是可靠性上的突破；四是电动阀应用上的突破(改变了过去因电动阀可靠性差应用受到极大限制的历史) ，成为了真正意义上的新型产品。

    它将逐渐取代现行老产品单座阀、双座阀和套筒阀的主导地位，成为新世纪调节阀的主流。如果是这样，这将是我们中国对调节阀发展史上的一大贡献。