電動調(diào)節(jié)閥的組成

調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)可分解為兩部分：力或力矩轉(zhuǎn)換部件和位移轉(zhuǎn)換部件。將控制器輸出信號轉(zhuǎn)換為控制閥的推力或力矩的部件稱為力或力矩轉(zhuǎn)換部件；將力或力矩轉(zhuǎn)換為直線位移或角位移的部件稱為位移轉(zhuǎn)換部件。調(diào)節(jié)機構(gòu)將位移信號轉(zhuǎn)換為閥芯和閥座之間流通面積的變化，改變操縱變量的數(shù)值。

執(zhí)行機構(gòu)有不同的類型。按所使用能源，執(zhí)行機構(gòu)分為氣動、電動和液動三類。氣動類 執(zhí)行機構(gòu)具有歷史悠久、價格低、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、維護方便和本質(zhì)安全性等特點，因此，應(yīng)用廣。電動類執(zhí)行機構(gòu)具有可直接連接電動儀表或計算機，不需要電氣轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的特點，但價格貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用時需考慮防爆等問題。液動類執(zhí)行機構(gòu)具有推力(或推力矩)大的優(yōu)點，但裝置的體積大，流路復(fù)雜。通常，電液組合的方式應(yīng)用于要求大推力(力矩)的應(yīng)用場合。
按執(zhí)行機構(gòu)輸出的移動方向，執(zhí)行機構(gòu)分為正作用和反作用執(zhí)行機構(gòu)。正作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加時，閥桿向外移動。反作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加時，閥桿向內(nèi)移動。按執(zhí)行機構(gòu)輸出位移的類型，執(zhí)行機構(gòu)分為直行程執(zhí)行機構(gòu)、角行程執(zhí)行機構(gòu)和多轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)。直行程執(zhí)行機構(gòu)輸出直線位移。角行程執(zhí)行機構(gòu)輸出角位移，角位移小于360°例如，轉(zhuǎn)動角度為90°或60°蝶閥的執(zhí)行機構(gòu)。多轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)與角行程執(zhí)行機構(gòu)類似，但轉(zhuǎn)動的角位移可以達多圈。
按執(zhí)行機構(gòu)組成部件的類型，氣動執(zhí)行機構(gòu)分為薄膜執(zhí)行機構(gòu)、活塞執(zhí)行機構(gòu)、齒輪執(zhí)行機構(gòu)、手動執(zhí)行機構(gòu)、電液執(zhí)行機構(gòu)等。
按執(zhí)行機構(gòu)動作方式，執(zhí)行機構(gòu)分為連續(xù)、離散兩類。連續(xù)類型執(zhí)行機構(gòu)的輸出是連續(xù)變化的位移信號。離散類型執(zhí)行機構(gòu)的輸出是開關(guān)變化的位移信號。電磁閥是常用的電動離散控制閥，安全放空閥也是常見的離散控制閥。
按執(zhí)行機構(gòu)安裝方式，執(zhí)行機構(gòu)分為直裝式、側(cè)裝式。直裝式執(zhí)行機構(gòu)直接安裝在調(diào)節(jié)機構(gòu)上。側(cè)裝式執(zhí)行機構(gòu)安裝在調(diào)節(jié)機構(gòu)的側(cè)面，它通過一個增力裝置來改變位移方向和作用力大小。
按執(zhí)行機構(gòu)輸出和輸入的動作特性，執(zhí)行機構(gòu)分為比例式、比例積分式等類型。比例式執(zhí)行機構(gòu)的輸出與輸入信號之間成線性關(guān)系。比例積分式執(zhí)行機構(gòu)的輸出是輸入信號的比例和積分作用之和。
按執(zhí)行機構(gòu)輸入信號的類型，執(zhí)行機構(gòu)分為模擬式執(zhí)行機構(gòu)和數(shù)字式執(zhí)行機構(gòu)。模擬式 執(zhí)行機構(gòu)接收模擬信號，例如，20～100kPa的氣壓信號，4～20mA的標準電流信號等。數(shù)字式執(zhí)行機構(gòu)接收數(shù)字信號，通常是一串二進制信號，用于開閉相應(yīng)的數(shù)字閥。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，接受現(xiàn)場總線數(shù)字信號的執(zhí)行機構(gòu)正得到廣泛應(yīng)用。
調(diào)節(jié)機構(gòu)也有不同的類型。通常，將調(diào)節(jié)機構(gòu)稱為閥。按結(jié)構(gòu)分類，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為直通單座閥、直通雙座閥、三通閥、角形閥、高壓閥、隔膜閥、套筒閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、閘閥和蝶閥等。大多數(shù)普通的閥門可添加有關(guān)閥門附件，例如執(zhí)行機構(gòu)、閥門定位器、閥門位置檢測傳感器等。
按流量特性，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為線性閥、等百分比閥和快開閥等。
按閥芯的形式，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為直行程和角行程閥芯等。
直行程閥芯，分平板式、柱塞式、 窗口式、多級式和套筒式等。
角行程閥芯分為偏心旋轉(zhuǎn)式、球式、V形切口式和蝶式等。
按調(diào)節(jié)機構(gòu)上閥蓋的形式，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為普通型、散熱或吸熱型、波紋管密封型、長頸 型等。
其中，散熱型調(diào)節(jié)機構(gòu)適用于高溫；吸熱型調(diào)節(jié)機構(gòu)適用于低溫；對于深度冷凍的應(yīng) 用，可長頸型調(diào)節(jié)機構(gòu)；波紋管密封型適用于有毒性、易揮發(fā)或貴重流體介質(zhì)的控制，可防止介質(zhì)外漏損耗和造成傷亡事故。
按流向的不同，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為流開和流關(guān)、向外和外部向等。流開(flowopen)類調(diào)節(jié)機構(gòu)中，在閥芯節(jié)流處流體流動方向與閥門打開的方向一致。流關(guān)(flowclose)類調(diào)節(jié)機構(gòu)中，在閥芯節(jié)流處流體流動方向與閥門關(guān)閉的方向一致。向外(out-ward)類調(diào)節(jié)機構(gòu)中，流體從套筒的向外流動。外部向(inward)類調(diào)節(jié)機構(gòu)中，流體從套筒的外部向流動。
按閥桿移動時流通面積的變化不同，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為正體閥和反體閥。正體閥的閥桿移人閥體時，流通面積減小，流量減少。反體閥的閥桿移人閥體時，流通面積增加，流量增加。
按閥芯的導(dǎo)向方式不同，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為頂導(dǎo)向、頂?shù)讓?dǎo)向、閥桿導(dǎo)向、閥座導(dǎo)向和閥籠導(dǎo)向等。頂導(dǎo)向調(diào)節(jié)機構(gòu)的閥芯導(dǎo)向由上閥蓋或閥體內(nèi)一個導(dǎo)向軸完成；頂?shù)讓?dǎo)向調(diào)節(jié)機構(gòu)的閥芯由上、下閥蓋的導(dǎo)向軸同時定向；閥桿導(dǎo)向是閥蓋上一個導(dǎo)向軸與閥座環(huán)對中，軸套對閥桿進行導(dǎo)向；閥座導(dǎo)向在小流量控制閥中使用，它通過閥座進行導(dǎo)向；閥籠導(dǎo)向調(diào)節(jié)構(gòu)的閥芯與閥籠組成套筒結(jié)構(gòu)，在整個行程范圍內(nèi)，閥芯與閥籠內(nèi)表面接觸，在閥籠上有閥籠孔，閥芯移動時改變閥籠孑L的流通面積。閥籠與閥蓋、閥座是自對中的，從而實現(xiàn)閥芯的導(dǎo)向。
按閥體是否分離，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為整體閥和閥體分離閥。整體閥的閥體是一個整體；閥體 分離閥的閥體可以分離，便于拆卸和進行內(nèi)部清洗，進行內(nèi)部襯里的更換等。按閥體的材質(zhì)，調(diào)節(jié)機構(gòu)分為鑄鐵閥、鑄鋼閥、黃銅閥、不銹鋼閥、熱塑料閥、鈦 閥等。
此外，按閥的應(yīng)用場合，還有一些特殊的閥門，例如低噪聲閥、隔膜閥、防空化閥、耐 蝕閥、蒸汽控制閥、降壓閥等。
除了執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)外，控制閥還可添加一些附件來配合控制閥的動作，包括閥門定位器、手輪機構(gòu)、信號轉(zhuǎn)換裝置、閥位檢測、傳送裝置和自鎖裝置等，這些附件使控制閥 的功能更完善，使用更方便，應(yīng)用更靈活，性能更*。
控制閥的分類 將控制閥的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組合，可組成各種類型的控制閥。為了增強控制閥的功能，完善控制閥的性能，控制閥還可與一些控制閥附件組合，實現(xiàn)更高的控制精度，克服控制閥的死區(qū)等缺點，實現(xiàn)降級操作。下面介紹主要的控制閥類型。

(1)直通單座閥

直通單座控制閥有一個閥芯和一個閥座。閥桿與閥芯連接，當執(zhí)行機構(gòu)作直線位移時，通過閥桿帶動閥芯移動。上蓋板用于壓緊填料，上閥蓋與閥體用螺栓連接，用于閥桿和閥芯的定位。閥座與上閥蓋一起，用于保證閥芯與閥座的定位，并在閥芯移動時，改變流體的流通面積，從而改變操縱變量，實現(xiàn)調(diào)節(jié)流體流量的功能。圖中的閥芯導(dǎo)向頂導(dǎo)向方式。一些直通單座閥頂?shù)讓?dǎo)向方式，提高導(dǎo)向度。一些小流量直通控制閥常閥座導(dǎo)向方式。直通單座控制閥只有一個閥芯和一個閥座，是一種常見的控制閥。
其特點如下：
1.泄漏量小，容易實現(xiàn)嚴格的密封和切斷，例如，可金屬與金屬的硬密封，或金屬與聚四氟乙烯或其他復(fù)合材料的軟密封，標準泄漏量為0.0l％C(C是額定流量系數(shù))。
2.允許壓差小，例如，DNl00閥的允許壓差僅120kPa。
3.流通能力小，例如，DNl00的直通閥的流通能力僅為100。
4.由于流體介質(zhì)對閥芯的推力大，即不平衡力大，因此，在高壓差、大口徑的應(yīng)用場合，不宜這類控制閥。
近年來，閥籠結(jié)構(gòu)的直通控制閥由于其具有維護簡單、改變閥座可改變閥門流量特性的優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。為了降低閥芯所受到不平衡力的影響，可大推力的執(zhí)行機構(gòu)，直通雙座閥結(jié)構(gòu)，也可圖3所示平衡閥芯的閥籠式結(jié)構(gòu)。圖中，在閥芯上部和閥籠缸體之間石墨潤滑的滑動活塞環(huán)，用于閥芯與閥籠之間的密封。閥籠與上閥蓋之間也閥帽墊片、螺旋墊片等進行密封，保證上游高壓流體不會進入下游低壓腔內(nèi)。此外，流體經(jīng)閥芯頂部的平衡連接孔，同時作用在閥芯的底部和頂部，消除了大部分靜態(tài)不平衡力，并具有一定的阻尼作用，減小流體流動引發(fā)的振動等擾動的影響。通常，平衡結(jié)構(gòu)的直通單座控制閥如圖3所示的外部向的流向。

(2)套筒閥

套筒閥又稱籠式閥，它是閥內(nèi)件閥芯和閥籠(套筒)的控制閥。套筒可以是直通單座閥，也可以是雙座閥或角形閥等。套筒閥用閥籠內(nèi)表面導(dǎo)向，用閥籠節(jié)流幾滿足所需流量特性。套筒閥的特點如下。
1.安裝維護方便。閥座通過閥蓋緊壓在閥體上，不螺紋連接，安裝和維護方便。
2.流量特性更改方便。套筒閥中流體從套筒向外流出，稱為向外流向，反之，稱外部向流向。是外部向流向的直通套筒閥結(jié)構(gòu)圖。在套筒上對稱地分布3、4或6個節(jié)流開孔，節(jié)流開孔形狀與所需流量特性有關(guān)，因此，可方便地更換套筒(節(jié)流開的形狀)來改變控制閥的流量特性。
3.降噪和降低空化影口向。為降低控制閥噪聲，套筒和閥芯也可開多個小孔，利用小孔 增加阻力，將速度頭轉(zhuǎn)換為動能，使噪聲降低。通常，套筒閥可降低噪聲10dB以上，因此，在需降噪場合被廣泛應(yīng)用。為降低控制閥噪聲，也可多級降壓方法，例如多級閥芯和套筒結(jié)構(gòu)。由于控制閥兩端的總壓降被分配到各級，使各級都不會造成流體發(fā)生閃蒸和空化，從而使控制閥的噪聲降低，并能夠削弱和防止閃蒸和空化造成的沖刷和磨損。套筒閥閥芯底部為平面，如發(fā)生汽蝕，氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊不作用到閥芯，而被介質(zhì)自身吸收，因此，套筒閥的汽蝕影響小，使用壽命長。
4.泄漏量較單座閥大，由于套筒與閥芯之間有石墨活塞環(huán)密封，長期運行后，密封環(huán)的磨損使套筒閥的泄漏量比單座閥大o
5.互換性和通用性強。更換不同套筒，可獲得不同流量系數(shù)和不同流量特性。
6.減小不平衡力影響。通常，套筒閥閥芯上開有平衡孔，使閥芯上所受不平衡力大為減小，同時，它具有阻尼作用，對控制閥穩(wěn)定運行有利。因此，這類控制閥常用于壓差大、要求低噪聲的應(yīng)用場合。

(3)直通雙座閥

直通雙座控制閥有兩個閥芯和兩個閥座。流體從圖示的左側(cè)流人，經(jīng)兩個閥芯和閥座后，匯合到右側(cè)流出。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。直通雙座閥的特點如下。
1.所受不平衡力小，允許的壓降大，例如，DNl00 雙座閥允許壓差280kPa。
2.流通能力大，與相同口徑的其他控制閥比較，雙座閥可流過更多流體，同口徑雙座閥流通能力比單座閥流通能力約大20％～50％。例如，DNl00雙座閥流通能力達160。因此，為獲得相同的流通能力，雙座閥可選用較小推力的執(zhí)行機構(gòu)。
3.正體閥和反體閥的改裝方便。由于雙座閥頂?shù)纂p導(dǎo)向，因此，只需將閥芯和閥座反過來安裝就能將正體閥改為反體閥，反體閥改為正體閥，而不需要改選執(zhí)行機構(gòu)的正作用或反作用類型。圖4所示的雙座閥結(jié)構(gòu)只需將閥體反裝，并與閥桿連接即可完成。
4.泄漏量大。雙座閥的上、下閥芯不能同時保證關(guān)閉，因此，雙座閥的泄漏量較大，標準泄漏量為0．1％C。雙座閥的閥芯和閥座不同材料或者用于低溫或高溫場合時，由于材料線膨脹量不同，造成的泄漏量會更大。5.抗沖刷能力差。閥內(nèi)流路復(fù)雜，在高壓差應(yīng)用場合，受到高壓流體的沖刷較嚴重，并在高壓差時造成流體的閃蒸和空化，加重了對閥體的沖刷，因此，雙座閥不適用于高壓差的應(yīng)用場所。由于流路復(fù)雜，它也不適用于含纖維介質(zhì)和高黏度流體的控制。
由于帶平衡的套筒閥能夠消除大部分靜態(tài)不平衡力，雙座閥的優(yōu)點已不明顯，而它的泄漏量大的缺點更為顯現(xiàn)，因此，在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，原來雙座閥的場合，可用帶平衡結(jié)構(gòu)、的套筒閥代替，國外制造商也整體結(jié)構(gòu)的雙座直通閥來減小泄漏量的產(chǎn)品。

(4)三通閥

三通閥按流體的作用方式分為合流閥和分流閥兩類。合流閥有兩個人口，合流后從一個出口流出。分流閥有一個流體人口，經(jīng)分流成兩股流體從兩個出口流出。
1.三通閥有兩個閥芯和閥座，結(jié)構(gòu)與雙座閥類似。但三通閥中，一個閥芯與閥座間的流通面積增加時，另一個閥芯與閥座間的流通面積減少。而雙座閥中，兩個閥芯和閥座間的流通面積是同時增加或減少的。
2.三通閥的氣開和氣關(guān)只能通過選擇執(zhí)行機構(gòu)的正作用和反作用來實現(xiàn)。
雙座閥的氣開和氣關(guān)的改變可直接將閥體或閥芯與閥座反裝米買現(xiàn)。
3.三通閥用于需要流體進行配比的控制系統(tǒng)時，由于它代替一個氣開控制閥和一個氣關(guān)控制閥，因此，可降低成本并減少安裝空間。　
　4.三通閥也用于旁路控制的場所，例如，一路流體通過換熱器換熱，另一路流體不進行換熱。當三通閥安裝在換熱器前時，分流三通閥；當三通閥安裝在換熱器后時，合流三通閥。由于安裝在換熱器前的三通閥內(nèi)流過的流體有相同溫度，因此，泄漏量較??；安裝在換熱器后的三通閥內(nèi)流過的流體有不同的溫度，對閥芯和閥座的膨脹程度不同，因此，泄漏量較大。通常，兩股流體的溫度差不宜過150℃。三通閥閥籠結(jié)構(gòu)，帶平衡孔，閥籠導(dǎo)向。因此，可大大降低不平衡力。早期的三通閥圓筒薄壁窗口，用閥芯側(cè)面導(dǎo)向，雖然可減小不平衡力，但在一股流體接近關(guān)閉(流關(guān)流向)時，仍有較大的不平衡力，而且，隨閥門開度的變化，不平衡力變化，圖示帶平衡孔的閥籠結(jié)構(gòu)，可使不平衡力消除，并有阻尼作用，有利于控制閥的穩(wěn)定運行。
由于三通閥的泄漏量較大，在需要泄漏量小的應(yīng)用場合，可兩個控制閥(和二通接 管)進行流體的分流，或合流，或進行流體的配比控制。(5)角形閥：角形閥適用于要求直角連接的應(yīng)用場合，可節(jié)省一個直角彎管和安裝空間。由于流路比直通閥簡單，因此，適用于高黏度、含懸浮物和顆粒的流體控制。
與直通閥的另一區(qū)別是角形閥只能單導(dǎo)向，因此，不能通過反裝閥芯實現(xiàn)氣開或氣關(guān)作用方式的轉(zhuǎn)換，只能選用正作用或反作用執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)作用方式的轉(zhuǎn)換。
角形閥的流體一般從底部流人，從閥側(cè)面流出。因此，流體中的懸浮物或顆粒不易在閥內(nèi)沉積，可避免結(jié)焦和堵塞，具有自凈能力，便于維護和清洗，但對閥芯的沖刷較大。
側(cè)進底出的流向，可改善對閥芯的沖刷損傷，但在小開度時，由于是流關(guān)流向，容易發(fā)生根切現(xiàn)象，根切現(xiàn)象是小開度時，由于流體流動?造成不平衡力方向變化，使閥芯振蕩的不穩(wěn)定現(xiàn)象。
為降低不平衡力和改善閥芯的沖刷，可圖示帶平衡孔的套筒式結(jié)構(gòu)。
角形閥的流路阻力小，因此，可降低閥兩端壓降，具有一定的節(jié)能效果。

(6)高壓閥

高壓閥適用于高靜壓和高壓差的應(yīng)用場合。
國內(nèi)高壓閥通常角形單座結(jié)構(gòu)，國外高壓閥也有整體鍛造結(jié)構(gòu)。
與角形閥的區(qū)別是高壓閥的上閥蓋與閥體整體鍛造，下閥蓋與閥體分離，而角形閥的上閥蓋與閥體分離，下閥蓋與閥體是整體結(jié)構(gòu)，國內(nèi)高壓閥額定工作壓力可達32MPa，國外高壓閥額定工作壓力可達42MPao整體鍛造結(jié)構(gòu)時，與單座閥類似，上閥蓋與填料腔是一個整體。
為防止高壓差時流體閃蒸和空化使閥芯和閥座損傷，近年有多級降壓閥芯的高壓閥問世。通常，高壓控制閥公稱通徑在DN40一DNl00，大壓差小于16MPa時兩級降壓閥芯；公稱通徑小于DN40，大壓差小于32MPa時， 高壓控制閥，四級降壓閥芯。
多級閥芯進行降壓相當于多個控制閥串聯(lián)連接，因此，不僅可大大節(jié)省安裝空間和降低成本，而且可大大降低控制閥噪聲。
在高壓差時，為減小不平衡力影響，通常平衡式結(jié)構(gòu)。平衡式結(jié)構(gòu)適用于柱塞形閥 芯，也適用于套筒形閥芯。
多級閥芯結(jié)構(gòu)級閥芯進行關(guān)閉，與單座閥相當，通常，泄漏等級為Ⅳ級。