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控制閥的閥門(mén)行程與流通能力、流量特性有關(guān)，行程大小對(duì)整體設(shè)計(jì)和優(yōu)化以及使用壽命都帶來(lái)影響。本文將從閥門(mén)行程的細(xì)節(jié)分析看控制閥設(shè)計(jì)*化問(wèn)題。

控制閥（Control valve，國(guó)標(biāo)GB/T 17213.1-1998定義為控制閥，國(guó)內(nèi)舊稱調(diào)節(jié)閥）是終端控制元件，決定著過(guò)程控制是否及時(shí)有效，在整個(gè)控制回路中較為重要但又是長(zhǎng)期以來(lái)技術(shù)比較薄弱的環(huán)節(jié)。控制閥的生產(chǎn)廠家眾多，造成控制閥品種多、規(guī)格多、參數(shù)多，質(zhì)量參差不齊。不同廠家的同類型控制閥的設(shè)計(jì)差異、技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用情況如何？是筆者近期關(guān)注的問(wèn)題。

筆者自70年代初從事引進(jìn)裝置國(guó)外自控儀表工作以來(lái)，一直側(cè)重現(xiàn)場(chǎng)儀表的使用和DCS組態(tài)、PLC編程以及參與項(xiàng)目工程，而對(duì)控制閥有些認(rèn)識(shí)不足。近來(lái)整理多年的工作筆記及材料，也開(kāi)始對(duì)控制閥做一些探討。現(xiàn)以部分控制閥為例，著重對(duì)目前在用量zui大、多數(shù)廠家都在生產(chǎn)的單座閥做一些細(xì)節(jié)分析。本文針對(duì)不太為人關(guān)注的控制閥行程問(wèn)題進(jìn)行探討。

閥門(mén)行程是值得分析的技術(shù)細(xì)節(jié)

終端控制元件的控制閥，在工業(yè)過(guò)程中是局部阻力可以改變的節(jié)流元件和耗能設(shè)備，其zui基本功能是調(diào)節(jié)功能，體現(xiàn)在流量系數(shù)及可調(diào)范圍和流量特性。流量系數(shù)是表示在一定條件下的控制閥流通能力，有Kv和英制Cv；流量特性是指閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度（閥門(mén)行程）與流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量的關(guān)系，與閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)、閥門(mén)前后壓差有關(guān)，理想流量特性有有線性、等百分比和快開(kāi)等。

對(duì)于流量系數(shù)和流量特性，大家都非常關(guān)注，而閥門(mén)行程似乎只是控制閥的一個(gè)簡(jiǎn)單指標(biāo)。在表1中列出了部分廠家控制閥的閥門(mén)行程及流量系數(shù)，并從中尋找可探討的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

從表1中可以看到列舉的不同廠家7種型號(hào)控制閥在相同公稱通徑相近流量系數(shù)的情況下，閥門(mén)行程卻有較大不同。以DN50（NPS 2）控制閥為例，流量系數(shù)Cv基本在45左右，而行程卻從15mm到25mm不同；DN80（NPS 3）控制閥的差異更明顯，流量系數(shù)Cv基本在100左右，而行程卻從15mm到40mm不同。這種情況說(shuō)明什么？

首先，流量系數(shù)即流通能力在標(biāo)準(zhǔn)情況下由閥芯閥座間流通截面積決定；其次，閥桿直線運(yùn)動(dòng)使閥從全關(guān)到開(kāi)即流通截面積從零到zui大與閥桿直行程為一定特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。那么，閥門(mén)行程短卻達(dá)到較大的流量系數(shù)，就意味著單位閥桿行程的流通截面積變化大，就意味著閥芯的設(shè)計(jì)和加工要求高、難度大，也可以說(shuō)在相同流量系數(shù)、相同閥門(mén)精度要求下的閥門(mén)行程短的控制閥，其技術(shù)含量高；若移動(dòng)相同行程，其流量系數(shù)即流通能力大。SAMSON 3241型控制閥的閥芯在Cv=12以上的均采用V-port型式，3V開(kāi)口，流體流動(dòng)狀態(tài)好，還有著較好的壓力恢復(fù)系數(shù)FL值和臨界壓差比XT，H/D2性能更好，所以得到DN80（NPS 3）口徑、15mm行程有Cv=95的良好表現(xiàn)。
這也說(shuō)明，即便是zui普通zui常見(jiàn)的產(chǎn)品，都有創(chuàng)新改進(jìn)的課題。

這是從閥桿行程的細(xì)節(jié)分析中認(rèn)識(shí)到的控制閥設(shè)計(jì)和制造技術(shù)問(wèn)題。

閥門(mén)行程涉及控制閥的整體優(yōu)化和使用壽命

閥門(mén)行程短給控制閥制造廠帶來(lái)閥芯設(shè)計(jì)、制造加工的很大難度，那為什么要這樣設(shè)計(jì)呢？答案是閥門(mén)行程短有助于控制閥的整體優(yōu)化以及使用壽命，也是控制閥精小化的發(fā)展趨勢(shì)。

1.控制閥所配置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)要適應(yīng)閥門(mén)的行程。對(duì)于氣動(dòng)薄膜執(zhí)行器，閥門(mén)行程越大，其波紋膜片（或平膜片）位移量越大、彈簧壓縮位移越大，造成的非線性就越大。大的位移量也影響膜片的使用壽命。閥門(mén)行程小，氣動(dòng)執(zhí)行器膜片位移小、彈簧壓縮位移小，膜室尺寸/容積相應(yīng)縮小，膜片延長(zhǎng)了使用次數(shù)，也改善了非線性和加快響應(yīng)時(shí)間。

2.由于閥芯由關(guān)到開(kāi)直線位移趨小，閥體設(shè)計(jì)也對(duì)內(nèi)部尺寸、流路等進(jìn)行優(yōu)化，使閥體整體性能提升。

3.據(jù)國(guó)外擁有金屬波紋管的某廠家對(duì)15mm行程的金屬波紋管進(jìn)行壓縮伸張位移的耐用試驗(yàn)表明：在9mm全行程動(dòng)作時(shí)使用壽命為160萬(wàn)次、在10mm全行程動(dòng)作時(shí)使用壽命為120萬(wàn)次、在12mm全行程動(dòng)作時(shí)使用壽命為60萬(wàn)次，而在15mm全行程動(dòng)作時(shí)使用壽命就下降到40萬(wàn)次以下。由此可見(jiàn)，閥門(mén)行程大小對(duì)于閥桿密封用的金屬波紋管使用壽命影響非常大。

4.在滿足流量系數(shù)的前提下，閥門(mén)行程短要求創(chuàng)新技術(shù)的閥內(nèi)件設(shè)計(jì)和高精度的機(jī)加工能力，這也是國(guó)外控制閥廠家長(zhǎng)期控制閥產(chǎn)品的關(guān)鍵，也是國(guó)內(nèi)控制閥廠家產(chǎn)品技術(shù)、質(zhì)量的差距。

結(jié) 語(yǔ)

細(xì)節(jié)決定成敗，閥門(mén)行程短有助于控制閥的整體優(yōu)化以及使用壽命，也是控制閥精小化的發(fā)展趨勢(shì)。以整體優(yōu)化為出發(fā)點(diǎn)，多個(gè)考慮細(xì)致、創(chuàng)新技術(shù)、功能優(yōu)化、質(zhì)量可靠的細(xì)節(jié)就能組成應(yīng)用方便、靈活、安全、用戶易于接受并滿意的好產(chǎn)品。