一、ZAZM型電動套筒調節閥概述ZAZP、ZAZN 、ZAZM型電動（單座、雙座、套筒）調節閥，是DKZ型電動單元組合儀表中的執行單元，它是生產過程自動調節系統中的重要環節之一，它以AC220V電 源電壓為動作力，接受統一標準信號0~10mA DC或4~20mADC，將此轉為與輸入信號相對應的上下位移，自動地操縱閥門，改變閥門的開度位移，從而達到對工藝管路流體介質如壓力、流量、溫度、液位等參數的自動調節控制。本系列產品廣泛應用于化工、石油、冶金、電站、輕紡、造紙和制藥等工業生產過程的自動化調節和遠程控制。有 標準型、波紋管密封型、夾套保溫型等品種。產品壓力等級有PN1.6 4.0 6.4MPa；公稱通徑DN20~300mm；適用流體溫度有-40~+450℃；按溫度高低配用不同閥蓋可分常溫型、高溫型；流量特性有等百分比（對 數）性、直線性上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥調節閥是工業過程控制系統的終端執行元件，工業過程連續生產自動控制系統中一般均需要用調節閥來控制過程生產中的各種工藝參數，來達到對流體的壓力、溫度、流量和液位等參數的調節，通常被人們稱之為工業過程自動化生產中的“手和腳”。它的應用質量直接反應在系統的調節品質上。作為過程控制中的終端執行元件，人們對它的重要性較過去有了更深刻地認識。調節閥應用的好壞，除產品質量和用戶是否正確安裝、使用與維護外，正確地計算選型十分重要。由于計算選型的失誤，造成系統運行不穩定，有的甚至無法投用的例子很多。所以，用戶及系統設計人員要充分認識到調節閥在現場的重要性，必須對調節閥的選型引起足夠的重視。 調節閥選型的一般原則是：在滿足使用功能的前提下，所選的調節閥應結構簡單、性能可靠、價格低廉、壽命長、維護方便等。下面著重介紹調節閥閥型的選擇和和附件的選擇。 1 調節閥閥型的選擇 調節閥的分類方法很多，目前國內和國際上通常采用的一種分類方法是按結構、原理和作用劃分，總共為9大類，即直通單座調節閥、直通雙座調節閥、套筒調節閥、角形調節閥、三通調節閥、隔膜閥、蝶閥、球閥和偏心旋轉閥，這九類產品是*基本、*普通的產品，通常也稱為標準型產品，其它在此基礎上結合實際應用改進而來的，稱為特殊型產品。 1.1 標準型調節閥的特點及正確選擇 1.1.1 直通單座調節閥 直通單座調節閥只有一個閥芯和一個閥座，容易實現嚴格的密封，可采用金屬與金屬的硬密封，或金屬與聚四氟乙烯或其它復合材料的軟密封，標準泄漏量為0.01%C（C是額定流量系數），允許壓差小，流通能力小，比如DN100單座調節閥的允許壓差僅120kPa，流通能力僅為100。流路復雜，結構簡單，適用于泄漏要求嚴格、工作壓差較小的干凈介質的場合，但小規格的調節閥（DN1/2、3/4、20）亦可用于壓差較大的場合，是應用*為廣泛的調節閥之一，當進一步設計后，可作為切斷閥使用。閥芯形狀決定了流量特性，受沖刷后失去原有特性，更換閥芯可改變流量特性。但流體介質對閥芯的推力大，即不平衡力大，需配推力較大的執行機構，因此，在高壓差、大口徑的應用場合，不宜采用這類調節閥。選用此閥應特別注意壓差校核，防止被頂開。 1.1.2 直通雙座調節閥 直通雙座調節閥有兩個閥芯和兩個閥座，由于上閥芯所受向上推力和下閥芯所受向下推力基本平衡，因此，整個閥芯所受不平衡力小，允許壓差大，比如DN100雙座調節閥允許壓差280kPa，流通能力大，與相同口徑的其它調節閥相比，雙座調節閥可流過更多流體，同口徑雙座調節閥流通能力比單座調節閥流通能力約大20%～50%。例如，DN100雙座調節閥的流通能力達160。因此，為獲得相同的流通能力，雙座調節閥可選用較小推力的執行機構。雙座調節閥采用頂底雙導向，因此，正體閥和反體閥的改裝方便，即只需將閥芯和閥座反過來安裝就能將正體閥改為反體閥，或者將反體閥改為正體閥，而不需要改選執行機構的正作用或反作用類型。雙座調節閥的上、下閥芯不能同時保證關閉，泄漏量較大，標準泄漏量為0.1%C（C是額定流量系數）；流路復雜，不適用于高壓差的應用場合，因為在該種應用場合，閥受到高壓流體的沖刷較為嚴重，并且容易形成閃蒸和空化，加重對閥體的沖刷，同樣它也不適用于含纖維介質和高黏度流體的控制。 1.1.3 套筒調節閥 套筒調節閥又稱籠式閥，它的閥內件采用閥芯和閥籠（套筒），套筒可以是直通單座調節閥，也可以是雙座調節閥或角形調節閥等：有單密封、雙密封兩種結構，前者相當于單座調節閥，適應于單座調節閥場合；后者相當于雙座調節閥，適應于雙座調節閥場合。除此之外，它還具有穩定性好、裝卸方便、維護方便、有降低噪音和降低空化影響的特點，但價格比單、雙座調節閥貴50%～200%，還需要專門的纏繞密封墊，它的應用也比較廣泛，僅次于單、雙座調節閥，但對于不干凈介質和易結晶、結巴、結垢介質不應選用此閥。 1.1.4 角形調節閥 角形調節閥是具有特殊閥體結構的單座調節閥，適用于特定的配管和流體場合，它是將直通的閥體改變為角形（相當于一個彎頭）閥體，其節流、受力形式完全等同于單座調節閥。保留了單座調節閥泄漏小、許用壓差小的特點。除此之外，由于其流路簡單具有“自潔”性能，可適用于不干凈介質，還可進一步改進為防堵角閥，適用于含有懸浮顆粒介質的工況場合，尤其在安裝空間受限制的場合特別適用。 1.1.5 三通調節閥 三通調節閥利用閥芯自身導向，更換氣開、氣關時必須更換執行機構，應注意的是它的氣開、氣關的含義與其它調節閥不一樣，它的氣開和氣關必須要明確對哪一路而言，即水平位置還是垂直位置。它有三個通道，可代替兩個直通單座調節閥用于分流和合流兩組流及溫差≤150℃的場合，當DN≤80mm時，合流閥可用于分流場合。 1.1.6 隔膜調節閥 隔膜調節閥由耐腐蝕的隔膜和內襯耐腐蝕材質的閥體組成，流路簡單，適應于不干凈介質及弱腐蝕性介質的兩位切斷場合。它是*早的調節閥之一，由于具有近似快開的流量特性，調節品質較差，又受隔膜和襯里材質的影響，不能用于高溫和高壓等工況，一般工作壓力≤1.6MPa，工作溫度≤150℃，加之隔膜容易損壞、壽命短的缺點，現在使用的場合已不多。 1.1.7 蝶閥 蝶閥相當于一段管道來做閥體，中央設閥板節流，是用于控制的*普通的旋轉調節閥。適用于低壓或者極少數情況下用于高靜壓、大流量的場合，但壓差有限制。其體積小、重量輕，比同口徑的球形類調節閥輕4～10倍，口徑與價格比小，特別適用于大口徑的場合，且調節閥的口徑越大，此特點越顯著。一般當DN>300mm時，通常都由蝶閥來完成。 1.1.8 球閥 球閥是一種成熟的老產品，有“O”形和“V”形球閥之分，流路*簡單，流阻*小，損失*小，“自潔”性能。“O”形球閥是一種無阻力調節閥，同規格相比，額定流量系數，常用于大流量及不干凈介質的場合；“V”形球閥提供近似對數流量特性，且可調比大，“V”形球芯與閥座相對旋動時產生剪切作用，尤其適用于高黏度、懸浮流、紙漿等不干凈、含纖維介質的調節和切斷。球閥的價格比較昂貴。 1.1.9 偏心旋轉閥 又稱凸輪撓曲閥，它綜合了球閥、蝶閥的長處，流路簡單，“自潔”性能和調節性能好，適用于結晶、結巴及不干凈介質的場合；閥體體積小、重量輕，可根據現場安裝的位置不更換任何零件而靈活組裝；額定流量系數大，比同口徑的單座、雙座調節閥大10%～30%，可調比大，可達100：1；閥座密封可靠，由于閥芯支撐臂的擾性作用以及閥芯球面偏心旋轉運動減少了所要求的操作力矩，補償了一些不對稱性，在流開、流閉和高壓差下都能穩定運行；比例調節時，需配定位器，可通過改變定位器中凸板位置，方便地得到直線或等百分比流量特性。 1.2 特殊型調節閥的選擇 為特殊應用，在上述調節閥的基礎上，如果上閥蓋加長、添加散熱片可用于低溫和高溫場合；采用多個彈簧的執行機構可減小整個調節閥的體積和重量；為降低噪聲采用一系列降噪措施設計可組成低噪聲調節閥。此外，還有為便于維護和清洗采用閥體分離結構的閥體分離調節閥；為連鎖動作的快速要求采用的快速切斷調節閥；為小流量控制要求設計的小流量調節閥；為防止泄漏采用的波紋管密封調節閥等。 這些特殊類型的調節閥都是為了滿足特殊工藝生產過程或某一特定使用場合使用的專用閥，屬于非標準的。它們具有工作條件復雜、使用要求高、生產批量小的特點，這些調節閥通常都是由標準類型產品針對使用要求演變、改進而來的。因此，首先應按非特殊性來確定其基本型式，然后再針對特殊性來確定相應的變形型式及材料等。 2 附件的選擇 調節閥的附件主要有：閥門定位器、閥位開關、氣動保位閥、氣動繼動器、電磁閥、空氣過濾減壓器、手輪機構、閥位傳送器和轉換器等。其中閥門定位器有電氣閥門定位器和氣動閥門定位器，主要用于改善調節閥的工作特性，實現正確定位，提高調節閥位置的線性度，減少調節信號的傳遞滯后，改變調節閥的流量特性，改變調節閥對信號壓力的響應范圍，實現分程控制和正確定位。它是調節閥*主要的附件之一，其好壞會直接影響到調節閥及調節系統的性能和品質。下面著重介紹選擇閥門定位器時需要考慮的幾種主要因素： 1）閥門定位器能否實現“分程”功能，即閥門定位器只對輸入信號的某個范圍有響應。若閥門定位器能實現該功能，就可根據實際需要用一個輸入信號來控制兩臺或多臺調節閥； 2）零點和量程的調校是否容易，標定是否獨立，穩定性如何； 3）閥門定位器的精度如何。在理想工作狀態下，對應某一輸入信號，調節閥的內件（包括調節閥的閥芯、閥桿、閥座等）每次都應準確地定位在所需要的位置，而不管行程的方向或者調節閥的內件承受多大的負載； 4）閥門定位器的作用速度如何以及頻率特性如何。因為閥門定位器可以不斷比較輸入信號和閥位，并根據它們之間的偏差調節其本身的輸出。如果閥門定位器對這種偏差響應速度快，那么單位時間里介質的流動量就大，調節系統對設定點和負載變化的響應就愈快，即系統的誤差愈小，控制品質也就愈佳。一般來說，頻率特性愈高，即對頻率響應的靈敏度愈高，控制性能就愈好。需要注意的是頻率特性的評估應采取實驗和理論相結合的方法，而非一味憑借理論，并且在評估時，實驗方法必須穩定、科學，同時應將閥門定位器和執行機構合并起來一塊考慮； 5）閥門定位器與調節閥組合以后，其定位分辨力變化如何。定位分辨力對調節系統的控制品質有非常明顯的作用，因為分辨力越高，調節閥的定位就越接近理想值，因調節閥過調而造成的波動變化就可以得到有效抑制，從而*終達到限制被調節量周期性變化的目的。 6）閥門定位器的額定供氣壓力是否和執行機構的額定操作壓力相匹配，安裝和連接是否方便，維護量和維護程度如何，等等。 而除閥門定位器外，其它的幾類附件相對來說比較簡單，在此不需要重復。所有附件都起補充功能和保證調節閥正確運行的作用，在選擇時要把握的原則是必要的增加，不必要的舍棄，否則只會提高控制系統的運行成本并降低可靠性。調節閥的正確選型是應用好調節閥的步，也是*關鍵的一步，選型的好壞直接影響到調節閥的使用效果，進而影響系統的調節品質。當然選型工作比較復雜，同時更是一門學問，需要在實際運用當中不斷探索和總結。因此，我們有必要在調節閥的選型方面，在熟悉相關*知識的前提下，掌握一定的方法和技巧，惟有如此，才能真正發揮其在工業過程自動化控制“手和腳”的作用。電動調節閥的發展歷程 調節閥的發展自20世紀初始至今已有七、八十年的歷史，先后產生了十個大類的調節閥產品、自力式閥和定位器等，其發展歷程如下： 20年代：原始的穩定壓力用的調節閥問世。 30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產品問世。 40年代：出現定位器，調節閥新品種進一步產生，出現電動調節隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。 50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩臺單座閥投入系統。 60年代：在國內對上述產品進行了系列化的改進設計和標準化、規范化后，國內才才有了自己完整系列的產品。現在我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產品仍然是六十年代水平的產品。這時，國外開始推出了第八種結構調節閥——套筒閥。 70年代：又一種新結構的產品——偏心旋轉閥問世（第九大類結構的調節閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛應用。70年代末，國內聯合設計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產品系列。 80年代：80年代初由于改革開放，中國成功引進了石化裝置和調節閥技術，使套筒閥、偏心旋轉閥得到了推廣使用，尤其是套筒閥，大有取代單、雙座閥之勢，其使用越來越廣。80年代末，調節閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調節閥，它們在結構方面，將單彈簧的氣動薄膜執行機構改為多彈簧式薄膜執行機構，閥的結構只是改進，不是改變。它的突出特點是使調節閥的重量和高度下降30％，流量系數提高30％。 90年代：90年代的重點是在可靠性、特殊疑難產品的攻關、改進、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結構的產品——全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——唯一具備全功能的產品，故此，可由一種產品代替眾多功能上不齊全的產品，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破——比主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70～80％，比精小型閥還輕40～50％；可靠性的突破——解決了傳統閥一系列不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產品的問世，使中國的調節閥技術和應用水平達到了九十年代末先進水平；它是對調節閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀調節閥的主流。ZAZM型電動套筒調節閥的應用前景 隨著電子產品不斷進步，尤其是可靠性的進一步提高，使得九十年代國外電動執行機構產生了質的飛躍，其突出的表現是：①可靠性極高，可以在5-10年內免維修；②重量大幅度下降，比老式的DKZ、DKJ的電動執行機構輕70％～80％；③外觀也得到了*的改善；④性能提高、調整簡化、使用更加方便、簡單。 值得一提的是，國內的執行機構與之差距太大，仍處于六七十年代的水平。正由于電動執行機構的可靠性得到了根本上的解決，配上高可靠性的全功能超輕型調節閥，使得調節閥成為了真正意義上的第二代產品，到下世紀初，這種高可靠性電子式全功能超輕型調節閥必將逐步取代傳統的“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”的組合方式。除上述高可靠、全功能、超輕型的特點外，還將帶來如下好處： （1） 用電源既方便又節約，省去了建立氣源站的一系列費用； （2） 用“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”的復雜方式，它不只是增加了費用，反而帶來了可靠性的下降（環節越多，可靠性差的因素增加）； （3） 從經濟性上看，除省去氣源站的費用外，還省去電氣閥門定位器的費用：現在一臺好的進口的電氣閥門定位器，通常在5000～6000元以上，更好的在8000～10000的價位上，而這個價位基本上可購回上述高可靠的電子式執行機構； （4） 環節減少了，相應減少了維修工作量。電動調節閥電動執行機構 由于老式電動執行機構可靠性差，因此選用較少，不得已只好采用“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”的復雜組合方式，其目的就是繞開電動執行機構。通過近二十年電動執行機構的發展，尤其是近十年電子式執行機構的問世，它可靠性高、重量輕、外觀美，所以其應用迅猛發展，大有取代“氣動閥+電氣閥門定位器+氣源”之勢，我們不得不對電動執行機構另眼相看了。 4.1 DKZ直行程電動執行機構 它是七十年代設計的老產品，其結構見圖4－11。它可配用DFD電動操作器實現系統的手動、自動的無干擾切換、中途限位、遠程控制等。DKZ執行機構分為普通型和隔爆型兩種，其推力范圍是40～1600kgf，行程是10—100mm。 主要存在的問題是：①可靠性差；②伺服放大器與執行機構分開安裝，使用不方便；③笨重，*小規格DKZ－1100重達38kg，*大規格DKZ—5600重量高達150kg；④外形尺寸大，需占據較大的安裝空間。如此看來，DKZ的應用將會越來越少。 圖4-11 DKZ電動執行機構 電動調節閥DKJ角行程電動執行機構 它與DKZ同屬七十年代設計的產品，其特點與DKZ一致，只是輸出的是角行程，用于角行程類調節閥。其結構見圖4－12。 它的缺點除與DKZ一致外，另有兩個缺點：①無防爆結構；②需另設置一個角鐵零件再與閥連接，這種連接方式笨重、落后又復雜。它同DKZ一樣屬淘汰品種。 DKJ電動執行機構 ZAZM型電動套筒調節閥電動調節閥S系列（SKZ、SKJ）電動執行機構 為解決上述DKZ、DKJ存在的問題，在80年代對它們進行了改進型設計，原DKZ改進后為SKZ，原DKJ改進后為SKJ。其結構分別見圖。 改進后的優點為：①將DKZ頂置位閥改在了側面；使高度有所降低；②頂置的手輪也改在側面了，降低了高度，方便了手動操作；③在可靠性方面作了一定的改進；④較DKZ、DKJ減輕30％（普通型）、防爆型減輕20％；⑤角行程執行機構增加了直連式連接方式。 但仍存在的問題有：它仍然局限在老式的DKZ、DKJ的基礎上的改進，沒有得到根本性的突破，如可靠性問題、重量問題、外觀問題、伺放另外安裝問題等，較好地解決這些問DKJ電動執行機構題，還是下述的電子式執行機構。二、ZAZM型電動套筒調節閥主要零件材料