调节阀设计使用中的细节问题分析

    随着自动化程度的不断提高，调节阀的需求数量在不断上涨。调节阀产业已从1998年总产值200亿人民币，上涨到2005年的520亿人民币。同时国内的调节阀的设计制造能力也有了长足进展，基本能够满足现有国内生产企业的需求，常规阀门在整体性能上已接近发达国家水平。调节阀的设计和使用过程中的口径、刚度计算，各种零件材料的选取，阀门整体的密封性等问题，得到了人们普遍关注，并能够在源头上加以解决。但是却忽略了诸如阀杆连接件、排气阀、反馈杆等细节问题，使得阀门整体稳定性和运行精度普遍偏低，给生产造成严重影响。现以气动薄膜调节阀为例，对一些容易忽略的细节进行分析和解决，希望引起同仁共鸣。

    2 存在的问题和解决方法

    （1）推杆与阀杆之间的连接方法（阀杆连接件）：传统的连接方法是阀杆加工为外螺纹，推杆加工成内螺纹。安装时阀杆旋进推杆内，利用阀杆上的双螺母进行缩紧。此方法调整阀杆行程和预紧力较为方便，但对于长期使用的阀门，尤其是容易产生喘振的阀门，双螺母锁紧的效果并不理想。在汽水系统和高压差环境下曾多次发生锁紧螺母松动，阀杆下移造成阀门开度偏差过大，而引起工艺事故。同时螺纹连接形式检修阀芯时，拆装调整难度大、时间长、工作效率低。现在部分调节阀生产企业如成都斯杰化工机械有限公司，设计和采用的锻造罗纹双夹板机构，不仅本身具有防松结构，而且连接强度高，安装、检修非常方便。采用此种结构能够有效防止了由于阀杆连接件所引发的阀门故障。

    （2）膜头排气孔的处理：调节阀绝大部分安装在室外，膜头上排气孔的处理不当或排气帽设计不合理，极易造成雨水、灰尘，以及生产中泄漏的有害物质进入膜室，造成膜片老化、开裂、弹簧生锈断离等故障发生。尤其对于正作用执行机构，排气孔在膜头顶部，更应引起注意。许多调节阀生产厂家考虑到配件的通用型，正、反作用执行机构的上下膜盖设计是相同的。用于正作用时，上膜盖的开孔用于进气，下膜盖的开孔用于排气。反之用于反作用阀门时上膜盖的开孔用于排气，下膜盖的开孔用于进气。由于忽略排气孔的处理，或处理不当引发的如膜片漏气破裂、膜头内弹簧、螺栓腐蚀断裂的故障也时有发生，阀门的整体耐用性受到较大影响。现有调节阀的排气孔处理一般只是一个塑料排气帽或者是一个简单的气源接头，耐用性和防水防溅功能较差。在工作实践中笔者曾使用消音器处理排气孔，其方法效果较好，它既能保证进排气通常又能，又可以防止灰尘和液体进入，并且成本低廉，安装方便。

    （3）反馈杆：要保证调节精度，减小调节回差，关注阀馈杆的设计显得尤为重要，其主要内容包括：①推杆反馈拴与定位的连接方式；②反馈杆与定位器反馈杆开口的配合精度。无论是基于力平衡的阀门定位器，还是智能定位器中电调位置反馈器，要得到阀门的位置都必须从这一个“小铁杆”获取，可以说它是保证调节精度和回差的关键环节。现有的反馈连接设计主要有两种，如图1所示。

    图1a是在推杆上利用双螺母固定一个开口连接板，开口连接板上固定垂直连杆，通过固定块连接垂直连杆和反馈栓。此种连接方式的优点是调整灵活，适用于不同行程的阀门，但是由于传递环节较多，而且推杆一般较粗，开口连接板与缩紧螺母的接触面积较小，所以开口板极易松动或旋转，由此造成反馈栓从定位器的反馈杆中脱出，使调节阀完全失控。同时由于传递环节多、弹性大，所以回差难以保证。在日常的使用中开口连接板的固定、垂直杆与开口板的固定，垂直杆与连接块的固定，连接块与反馈拴的固定等诸多的连接，受到现场强烈的震动下，经常发生松动和脱落。因此许多企业不得不将其纳入相应巡检规定中，来防止其脱落。在锅炉上水阀门等震动较大阀门中，有的一天脱落几次。所以此种连接方式使用时一定要慎重。也希望生产厂家对此进行改进；图1b是反馈栓直接固定在推杆和阀杆的固定夹板上，利用缩紧螺母将其固定，设计安装方便，从根本上防止了反馈栓从定位器反馈杆中脱落的故障发生。同时由于中间环节少所以故障率相对较低，此种连接方式值得推荐。

图a

图b

图1 推杆

    对于反馈栓的加工直径被许多厂家所忽视，为了适用多数定位器，一般加工较细，通常在4~6mm之间，而定位器的反馈杆的开槽一般为7mm。以行程为25mm的执行机构为例，此项造成的回差就达到4~12%。如果能够根据所选配的定位器，加工相应直径的反馈栓，提高配合精度，将会大大提高调节阀的调节精度，降低回程误差。①执行机构供气管线直径选用：现在部分厂家，对于气源管线重视不够，曾有一个厂家设计生产的DN300的紧急切断球阀，可气源管使用的却是￠6，全行程时间超过了1min。这样的阀门在如何事故状态下的紧急切断？所以建议根据不同的膜头的空载全行程时间合理选用气源管线。②膜头导向环慎用铜材制：为了达到较高的密封效果，设计上常采用导向套与o型圈配合使用。铜材质加工性能好，成品光洁度高，自润滑性能好。但由于其能够与氨进行化学反应，所以在一些合成氨系统中，由于其腐蚀造成膜头泄漏，推杆运行卡涩的故障也时有发生，所以应引起重视。

    3 结语

    不管自动控制多么复杂，也不管仪表多么精确，如果终端元件控制阀运行不正常，就不可能获得高的产品质量，调节阀的运行性能与精确计算合理选型密切相关，但如果忽视一些应用上细节，就可能造成事倍功半的后果。管理上有一个木桶理论，希望以上的论述能够能够弥补一些短板，也希望生产厂家能够从长周期、高精度出发不断提高产品的整体性能。