控制阀培训教程专题培训课件

控制阀培训教程控制阀培训教程1目录2控制阀概述3控制阀设计、选型及主要检测标准4控制阀设计开发与选型计算5闪蒸、空化及应对措施6控制阀的主要结构、选型与常见故障7常用阀门材料及处理措施8无锡智能严酷工况阀门业绩介绍9控制阀技术发展趋势纲要2.2.控制阀概述控制阀概述2.1控制阀在控制系统中的功能：2控制阀概述是过程控制工业里的终端控制元件保证压力、流量、液位、温度等参数不超出设定的工作范围ESD紧急切断确保系统安全补偿负载扰动，稳定过程变量2.2控制阀是系统中的薄弱环节：精度:0.1%精度:0.04%控制阀精度:0.04%控制阀是控制回路中最薄弱的环节智能型数字定位器0.25-1%0.25 1%2 5%2控制阀概述控制系统的精度取决于仪表链中的所有环节阀内件承常受到冲刷、气蚀、噪音影响或破坏，是链中最薄弱环节所有零部件及其整体性能的风险评估及验证至关重要结构、材料、选型、安装方式、环境会影响控制阀的使用性能其整体性能由阀本体、执行机构、电气附件等因素综合决定2.3增益是衡量控制阀性能的关键指标2控制阀概述阀门流量的增量变化对于引起该流量变化的相应阀门行程增量的比例被定义为阀门增益。回路过程增益的理想值为1，实际应用的范围应控制在0.5-2。回路过程增益并不仅指控制阀，也包含回路中的热交换器、压力容器、变送器、泵、控制系统等的增益指标总和。把大部分增益范围空间留给控制阀是保证系统稳定的一种途径，阀门增益过大或过小都也可能导致阀门振荡或不稳定，甚至引起阀门损坏。过程优化要求所选择的阀门类型和口径在最大可能的工作条件范围内能把过程增益控制在选定的增益限制范围内。采用非线性凸轮反馈的定位器可以影响并修改阀门特性，尤其针对蝶阀、球阀等旋转阀有一定作用。2.4控制阀分类及组成2控制阀概述控制阀调节阀开关阀单座阀套筒阀V型球阀偏心旋转阀双、三偏心蝶阀侧装式球阀顶装式球阀锲式闸阀双平行闸阀2控制阀概述2.4控制阀分类及组成2控制阀概述2.4控制阀分类及组成阀门本体过程控制系统中用动力操作去改变阀内截流件的位置，来改变流体流量的装置。执行机构将控制信号转换成相应的动作，以控制阀内截流件的位置或其他调节机构的装置。信号或驱动力可为气动、电动、液动的或此三者的任意组合。控制阀附件为了使控制阀提高性能、增加功能、扩大应用而与其配合使用的附加装置，例如定位器、手轮机构、增强器等。2控制阀概述2.4控制阀分类及组成连接端阀体上用来与工艺管道进密封连接的结构,如法兰式、螺纹式、焊接式、支耳式、对夹式等。法兰式对夹式焊接式螺纹式2控制阀概述2.5控制阀与手动阀的区别工艺阀门与控制阀门在结构设计、材质选择、热处理或表面硬化处理方式、加工精度、装配精度等方面都存在较大的区别执行机构与阀门连接中头连接盘填料系统的设计与选型阀杆的强度及刚度校核衬套材质的选择密封面的硬化处理零部件的加工精度及技术要工艺阀门的设计及质量控制侧重于阀门静态性能的实现控制阀（调节阀）还应满足阀门在动态条件下的密封性能、疲劳寿命、运动精度、功能可靠性等方面的要求。3.3.控制阀设计、选型及主要检测标准控制阀设计、选型及主要检测标准3控制阀设计、选型及主要检测标准3.1与控制阀常用标准相关的组织美国国家标准组织(ANSI)美国机械工程师学会(ASME)美国测试与材料学会(ASTM)美国石油组织(API)制造商标准化学会(MSS)国际测量与控制学会(ISA)国际标准化组织(ISO)国际电工委员会(IEC)国际腐蚀工程师协会(NACE)流体控制组织(FCI)3.2ASMEB16.34结构设计计算规范及材料温度结构设计计算规范及材料温度-压力曲线压力曲线ASMEB16.34对材料的温压额定值规定3控制阀设计、选型及主要检测标准ASMEB16.34 法兰端、对接焊端和螺纹端阀门适用于碳钢、不锈钢、镍基合金和其它合金的铸造、锻造和组焊的各种连接形式的阀门（对夹、法兰、螺纹、焊接）温度-压力额定值：查表法（图表法）阀体承压壁厚的计算及验证方法：计算法及查表法ASMEB16.34材料温压等级示例3.2ASMEB16.34结构设计计算规范及材料温度结构设计计算规范及材料温度-压力曲线压力曲线B16.34对材料规范清单B16.34闸阀阀体的射线检测部位规定3控制阀设计、选型及主要检测标准适合ASTM标准的材料规范表：铸件、锻件、管材、板材牌号对应标准射线、磁粉、液体渗透、超声波检验及验收标准针对标记、尺寸、材料、压力试验作了规定3.3API607及6FA防火测试标准3控制阀设计、选型及主要检测标准公称尺寸内泄漏外泄漏DNNPS火烧期冷却后火烧及冷却期冷却后操作后低试验压力高试验压力低试验压力低试验压力高试验压力低试验压力高试验压力15066002400240150600/15020088003200320200800/200API607防火测试允许泄漏量API6FA1999SpecificationforFireTestforValves适用范围：管线用阀门或井口用阀门。例如：符合APl6D标准的球阀、旋塞阀、闸阀符合APl6A标准的平板闸阀ANSIAPI6072005FireTestforSoftseatedQuarterturnValves适用范围：软阀座四分之一转的阀门。例如：符合APl608标准的球阀符合APl609标准的蝶阀3.4IEC60534工业过程控制阀序号标准名称中国标准号IEC标准号1*工业过程控制阀第1部分:控制阀术语和总则GB/T17213.1-1998(eqvIEC60534-1:1987)IEC60534-1:20052工业过程控制阀第2部分:流通能力第1节安装条件下流体流量的计算公式GB/T17213.2-2005(IEC60534-2-1:1998,IDT)IEC60534-2-1:19983工业过程控制阀第2部分:流通能力第3节试验程序GB/T17213.9-2005(IEC60534-2-3:1997,IDT)IEC60534-2-3:19974工业过程控制阀第2部分:流通能力第4节固有流量特性和可调比GB/T17213.10-2005(IEC60534-2-4:1989,IDT)IEC60534-2-4:1989工业过程控制阀第2部分:流通能力第5节通过有段间恢复能力的多段控制阀门的流体流量的校准公式*IEC60534-2-5:20038*工业过程控制阀.第4部分:检查和例行试验GB/T17213.4-2005(IEC60534-4:1999,IDT)IEC65B/510/CD:20033控制阀设计、选型及主要检测标准该部分标准对流经控制阀流量、流通能力、特性曲线、可调比的计算及试验程序进行了规定3.5NACEMRO175-2003油田设备用抗硫化物应力腐蚀断裂和应力腐蚀裂纹的金属材料3控制阀设计、选型及主要检测标准奥氏体不锈钢的化学成分满足表规定，没有用冷作的方法来增强其机械性能，并且在固溶处理后最大硬度22HRC下使用，则无论是铸件还是锻件都是允许的。高合金奥氏体不锈钢（Ni%+2Mo%30%且Mo%2%），在固溶状态下可以接受。马氏体不锈钢UNSS41000，硬度22HRC，并且符合下列三步热处理条件，则允许使用：a)奥氏体化并油冷或空冷b)在649691第一次回火，然后冷却到环境温度。c)在593621第二次回火，然后冷却到环境温度。双相不锈钢在固溶退火和液体淬火，冷作条件下可接受，铁素体成份3565%，禁止时效硬化热处理。规定了有NACE要求的产品对金属材料的一般性要求及适用于要求抗硫化物应力腐蚀断裂（SSC）或应力腐蚀裂纹（SCC）的金属材料。适用于暴露于含硫酸性环境中的设备的所有零件，含硫环境还应是可能由SSC或者SCC引起的破坏导致设备在承压下不能正常作业，或者不能保证承压系统的完整性，或者导致设备的基本功能无法维持。3.6GB/T4213-2008气动调节阀3控制阀设计、选型及主要检测标准标准规定了工业过程控制系统用气动调节阀(亦称控制阀)的产品分类，技术要求、试验方法、检验规则等。项目不不带定位器定位器带定位器定位器ABCDEABCDE基本误差151086542.5 2.0 1.51.0回差1086533.02.52.01.51.0死区865431.01.00.80.60.4始终点偏差气开始点6.0 4.0 4.0 2.5 2.5终点1510865气关始点15108652.5+2.5 2.0 1.51.0终点6.0 4.0 4.0 2.5 2.5额定行程偏差调节型(金属密封)+6+4+4+2.5+2.5+2.5-2.5+2.5+2.5+2.5调节型(弹性密封)切断型实测行程大于额定行程适用于气动执行机构与阀组成的各类气动调节阀。标准中有关内容也适用于独立的气动执行机构和阀组件。标准不适用于承受放射性工作条件及其他危险工作条件的调节阀。3.7API与FCI阀座泄漏量对比控制阀阀座泄漏量是指在规定的试验条件下，试验介质流过关闭状态控制阀的流量。3控制阀设计、选型及主要检测标准试验介质为常温下的液体（水）或气体（清洁的空气或氮气）控制阀阀座泄漏量与泄漏等级、试验介质、试验程序、阀额定流量系数和阀额定容量有关。流量系数(Cv）是指温度为40-60的水在1psi（磅/平方英寸）的压降下，阀门某开度下每分钟流过阀门的（美）加仑数。Cv=1.167Kv流量系数是表征阀门流通能力的参数。流量系数与阀门流道几何形状，阀门尺寸，阀门开度等参数有关。调节阀流量基本计算公式：Q=CvP/G泄漏量比较(阀座密封性能测试)单位:ml/min切断阀调节阀FCI70.2-2006和IEC60534.4-2006测试压力为1.1倍额度压力测试压力为350KPa=50.8psi所有ANSI磅级例:P=5.1MPa(注4)例:阀内件“c”(CL300)(注5)所有ANSI磅级(注7)阀门尺寸mminch行业最高标准(注1)API598金属阀座(注2)（水）API598金属阀座(注3)（气）FCI/IECClass（水）FCI/IECClass（气）FCI/IECClass（水）FCI/IECClass（气）FCI/IECClass（水）FCI/IECClass（气）80300.83.61.21517256800.080.9200801.36.03.31142290755300.207.13001201.36.04.926965502162600.3016.86002401.88.49.81078(6)296209776800.6167.3(注6)9003601.88.414.72427(6)77805025680700.91151.4(注6)注:1.所有阀门按照API598、API6D和ISO5208所有要求程序进行空气和水双向密封测试。2.根据API598规定，1ml=16“滴”水。3.根据FCI70.2和IEC60534.4规定，1ml=6.67个“气泡”。4.FCI70.2和IEC534.4规定的泄漏量取决于测试压差。5.泄漏量取决于“阀门额定能力”，因此其大小为阀门内件等级的函数。6.泄漏量根据阀座直径与IEC534.4表注2建议的泄漏系数之间的关系推断得出。7.级泄漏量取决于公称直径，因而与压力无关。3.7API与FCI阀座泄漏量对比3控制阀设计、选型及主要检测标准4.4.控制阀设计开发与选型计算控制阀设计开发与选型计算项目立项预案设计工程设计设计验证FEMA分析产品鉴定4控制阀设计开发与选型计算型式试验1设计任务书2经济分析报告3输入文件汇总4成员职责分配表5项目进度计划表6项目培训计划书1所涉标准培训2同类产品对比分析3产品预案设计4预案评审与定稿5预案经济分析对比6技术验证计划7设计输入清单8设计评审表（预案）1产品总装图2产品标准3设计标准4设计计算模型5设计规格书6产品零件图7三维总装及零件图8设计评审表9工艺评审表10产品毛坯图11模具开发申请表12编码规则13会议记要14操作手册15选型样本1加工工艺规范2装配工艺规范3热处理工艺规范4工装及测装图纸1机构运动学分析2零部件应力分析3流体流场分析4Cv及特性分析5流速及噪音分析6技术试验验证7计算变换验证8设计评审验证9工艺评审验证10类比法验证11第三方评审验证12设计验证报告1安全风险审查报告2产品失效分析报告3可靠性验证报告4故障失效概率计算1过程检验记录2终检调试记录3产品试制报告4型式试验报告5型式试验记录1产品鉴定报告2第三方认证证书4.1控制阀设计流程采用计算流体动力学(CFD)软件对各种类型、各种规格的阀内件进行模拟工况下的温度、流速、压力、声功率、噪音、静力矩、动力矩等参数的验证，修正设计参数，提高设计精度及效率。M系列降压型套筒阀流速云图W系列三偏心蝶阀流速云图M系列迷宫阀单流道流速云图M系列多级降压型阀流速云图4控制阀设计开发与选型计算4.2CFD流体分析、FEA有限元分析DN15单座阀内件流速云图采用有限元分析（FEA）与计算，对其受力状况进行分析。P系列阀芯应力分布图J系列角阀阀体应力分布图S系列手轮机构变形分析图R2系列V-BALL阀球变形分析图Z系列闸阀支架变形分析图4控制阀设计开发与选型计算4.2CFD流体分析、FEA有限元分析通过分析计算，可以得出阀门上任一点的应力，显示出整个阀门上的等值应力图，也可显示出阀门受力后的变形状况，从而得出最大应力值和最大变形，同时还可实现零部件的寿命分析、抗高温蠕变能力分析、结构运动仿真等功能，指导结构合理化设计。核实工况条件选择阀门形式检查噪音及气蚀确认计算CV选择本体材料阀门开度验算确认选择CV推力或力矩计算控制阀口径计算过程（ANSI/ISA-75.02）：1、根据介质物性、流量、压力、温度、密度、管道几何因子等参数确定计算CV值。2、选择适合工况条件的阀门结构型式及阀内件结构。3、结合阀门厂商产品的额定CV、FL、XT等参数值，进行开度验算。4、针对阀门结构及密封等级确定不平衡、开关推力或力矩。5、根据用户的系统控制功能确定执行机构的类型及附件选配。1、根据工艺条件，选择合适的结构形式和材料。2、根据工艺对象的特点，选择控制阀的流量特性。3、根据工艺操作参数，选择合适的控制阀口径尺寸。4、根据工艺过程的要求，选择所需要的附件辅助装置。5、合理选择执行机构，执行机构的响应速度应能满足工艺。选型的原则：选择执行机构选择电气附件4控制阀设计开发与选型计算4.3控制阀选型计算流程5.5.闪蒸、空化及应对措施5闪蒸、空化及应对措施5.1闪蒸和空化的定义定义5闪蒸、空化及应对措施5.1闪蒸和空化的定义定义抛物线阀闪蒸区V-Port阀芯闪蒸区多孔阀芯闪蒸区产生机理：气泡产生闪蒸破坏阻塞流体气泡破裂能量爆破气蚀5闪蒸、空化及应对措施5.2闪蒸和空化对控制阀的影响闪蒸和空化对控制阀的影响控制阀应用在液体流体时发生的闪蒸和空化会对阀内件和阀体及阀后管件造成很大破坏，严重影响控制阀的工作性能和使用寿命以及加剧噪声、振动，构成安全隐患。气泡进入高压力区域破裂硬壁面附近气泡破裂闪蒸、空化的破坏机理硬壁面上半球形气泡破裂5闪蒸、空化及应对措施5.2闪蒸和空化对控制阀的影响闪蒸和空化对控制阀的影响5闪蒸、空化及应对措施5.3如何应对闪蒸如何应对闪蒸和和空化空化5闪蒸、空化及应对措施5.3如何应对闪蒸如何应对闪蒸和和空化空化降压型笼式阀流速分布云图标准型笼式阀流速分布云图5闪蒸、空化及应对措施5.3如何应对闪蒸如何应对闪蒸和和空化空化迷宫流道流速分布云图5闪蒸、空化及应对措施5.3如何应对闪蒸如何应对闪蒸和和空化空化串式阀内件压降与流速分布图6.6.控制阀的主要结构、选型与常见故障66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.1.1填料材质及泄漏测试标准6.1填料及填料系统PTFE填料的特点摩擦力小无需润滑适于多种介质填料环由弹簧加载，自动调整工作温度40232要求阀杆必须具有较高光洁度不适于核辐射场合（填料易损坏）石墨填料的特点工作温度较高可高达649适于多种介质以及核辐射场合使用寿命较长工作温度较高时需润滑摩擦力较大，易产生滞后环保型填料测试标准：ISO-15848工业阀门漏气的测量、试验和鉴定程序空气卫生的技术指导手册(TALUFT)66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.1填料及填料系统常见填料结构及温压区域表双层PTFE填料（高压型）序号5双层石墨复合（高压型）序号106.1.2选择合适的填料系统66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.1填料及填料系统6.1.3不同材质填料摩擦力对比石墨填料与PTFE填料的摩擦力对比石墨、PTFE及复合型填料66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.1填料及填料系统6.1.4波纹管密封波纹管设计在阀盖内腔内，避免与介质直接冲刷，提高波纹管的使用寿命。波纹管密封上盖上盖唇焊波纹管剖面波纹管行程与寿命关系波纹管采用26层重叠，防止因波纹管单层破损而使阀门泄漏，延长阀门的使用寿命。波纹管材料：304、304L、316、316L、Inconel600、Inconel625、Inconel718泄漏点采用焊接连接或螺栓连接后预留唇焊环。采用波纹管加填料双重密封结构，波纹管为主密封，填料为辅助密封。适用介质：氢化三联苯、氢气、热油、氯气、易燃、易爆、有毒、有核辐射等介质。66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.2上盖形式标准型上盖散热型上盖高温型上盖波纹管型上盖深冷型上盖温度范围：-25-220C温度范围：-45-450C温度范围：-100-650C温度范围：-100-450C温度范围：-254-101C66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.3阀座安装形式螺纹连接支撑式斜锲自定心压圈压紧式（三偏心）弹簧预紧式压圈并紧式压套连接压圈压紧式（双偏心）66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.4阀芯导向结构阀芯顶部导向阀杆导向笼式阀塞导向阀芯外圆导向阀芯叶片导向阀芯顶部导向柱与导向衬套定位导向。动态稳定性好，抗流体冲击。阀杆与填料下部衬套导向。阀杆直径较粗，填料摩擦力大。笼式阀塞导向主要用于平衡型的笼式套筒阀。平衡环或导向环可选择PTFE、石墨、316或INCONEL等材质。笼式单座结构，调节窗口曲线位于阀芯上。常用于大口径非平衡型调节阀或三通调节阀上。由3至8片叶片均布于阀芯曲面或圆周，各类罐底调节角阀或盘式开关阀上。叶片在导向的同时，还可以避此类角在非垂直安装条件下的阀芯过度磨损。66控制阀的主要结构、选型与常见故障6.5平衡密封导向结构密封型式：压力密封型泄漏等级：ClassIV标准（ClassV可选）温度范围：-100C-232C密封型式：金属密封型泄漏等级：ClassIII至ClassV标准（ClassV为先导型）温度范围：-196C-256C密封型式：PTFE及弹性增能环泄漏等级：ClassIV标准（ClassV可选）温度范围：-29C-149C密封型式：石墨及金属增能环泄漏等级：ClassIV标准（ClassV可选）温度范围：-29C-149CPTFE平衡密封环金属C型平衡密封环单座调节阀套筒调节阀三偏心蝶阀顶装球阀偏旋阀闸阀结构特点非平衡型阀芯，顶部导向，适用范围广，结构简单，适用于中低压工况条件的调节应用场合平衡型阀芯，阀笼导向，动态稳定性好，多级降压，适用于中高压工况条件的调节应用场合三偏心结构，扭力辅助密封，可实现双向零泄漏，适用于大口径管道下的调节或切断流体压力辅助密封阀座，防火防静电设计，自泄压，双向零泄漏，适用于各种工况条件下的调节及切断凸轮挠曲结构，流道通道，金属密封V级，适用于各种工况条件下的调节及切断工况锲式及双平行闸板，推力强制密封，双向零泄漏，适用于各种工况条件下的调节及切断工况压力等级150-1500LB150-1500LB150-900LB150-1500LB150-900LB150-1500lb口径范围1”-8”1”-20”3”-110”1”-20”1”-20”1”-48”CV值0.001-7505-350045-18000045-6500023-1800043-63900可调比20:130:120:130:120:150:1300:1100:1N产品外形6.6各类控制阀的特点与范围6控制阀的主要结构、选型与常见故障466.7P系列单座调节阀的特点与应用6控制阀的主要结构、选型与常见故障47螺螺纹型型压套型套型多孔降多孔降压型型小流量型小流量型螺纹式阀座，简单可靠，满足300LB及以下中低压大部分工况快卸式压套结构，维护方便，适合600LB及以上工况条件多级孔式降压结构，1-3层节流套最高可降压到5MPa，降噪音30dBA适用于小流量及微小流量调节工况，额定CV范围为0.001-0.16.7P系列单座调节阀的特点与应用6控制阀的主要结构、选型与常见故障调节型单级多孔型单级多孔型多级多孔型迷宫型适合于中低压差液体、气体及蒸汽调节工况，动态稳定性好，不平衡力小单级孔式可承受2MPa压差，噪音可降低15dBA，适用于非结晶或结焦、非粘性流体工况，存在微量细小固态夹带的工况条件多级孔式可承受5MPa压差，噪音可降低30dBA，适用于非结晶或结焦、非粘性流体工况，存在微量细小固态夹带的工况条件迷宫式叠片式可承受30MPa压差，噪音可降低35dBA，适用于清洁液体、气体及蒸汽工况6.8M系列套筒调节的特点与应用6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.9W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用6控制阀的主要结构、选型与常见故障双偏心蝶阀工作原理三偏心蝶阀工作原理偏心1：阀板密封面与轴中心线（平行于阀板平面）的偏心偏心2：流道中心线与轴中心线（垂直于阀板平面）的偏心偏心1：阀板密封面与轴中心线（平行于阀板平面）的偏心偏心2：流道中心线与轴中心线（垂直于阀板平面）的偏心偏心3：密封环锥体中心线与流道中心线的偏角6.9W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.9.1双偏心与三偏心蝶阀的工作原理6.9W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.9.1双偏心与三偏心蝶阀的工作原理金属密封结构软密封结构三偏心蝶阀行程-摩擦范围单、双偏心蝶阀行程-摩擦范围6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.9W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用6.9.2单、双偏心与三偏心蝶阀阀座摩擦对比6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.9W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用6.9.2单、双偏心与三偏心蝶阀阀座摩擦对比6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.9W系列双偏心与三偏心蝶阀的特点与应用6.9.3特点与应用蝶阀类型压力范围口径范围切断性能密封寿命调节区域应用特点三偏心蝶阀150-1500LB2-42”依靠阀座与密封环斜锥面重合，执行机构扭力密封，V-VI级泄漏等级，可双向切断300,000次2%-100%适用中高压工况条件下的调节及严密切断应用，同时适用深冷、高温及易结晶、结焦等工况条件双偏心蝶阀150-300LB2-110”依靠密封环弹性变形产生密封比压，流体压力辅助密封，金属密封IV-V级泄漏等级20,000次4%-100%适用中低压一般工况条件的调节应用，使用维护成本低6控制阀的主要结构、选型与常见故障两片浮动式球阀三片式固定球阀6.10R系列直通球阀的特点与应用浮动球阀的球体是浮动的，不带固定轴，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封圈上，保证出口端密封，属单面强制密封。固定球阀的球体是固定的，带有固定轴，受压后不产生移动，因此，在设计时两密封圈应有足够的预紧力保证密封，属双面强制密封。6.10.1R系列浮动球阀与固定球阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.10R系列直通球阀的特点与应用6.10.1R系列浮动球阀与固定球阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.10R系列直通球阀的特点与应用三片锻式球阀爆炸图6.10.1R系列浮动球阀与固定球阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.10R系列直通球阀的特点与应用双向密封-上游阀座密封双向密封-下游阀座密封上游阀座受力分析下游阀座受力分析6.10.1R系列浮动球阀与固定球阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.10R系列直通球阀的特点与应用6.10.2R系列顶装球阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.10R系列直通球阀的特点与应用6.10.2R系列顶装球阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.10R系列直通球阀的特点与应用6.10.2R系列顶装球阀自动补偿原理阀座密封结构626控制阀的主要结构、选型与常见故障阀门类型结构特点密封机理适用范围浮动式两片式阀体，球体浮动依靠流体压力推动球体与阀座密封，单向强制密封150-300LB，一般工况条件固定式两片或三片式阀体，球体上下轴端固定阀座弹簧产生预紧比压，流体压力推动阀座与球体实现强制密封150-1500LB，尤其适用于高温、高压、频繁切断工况条件顶装式单片式阀体，阀球及阀座顶部装入，在线维护斜锲式强制密封，自动磨损补偿，无积料死区阀座，不会产生结晶结焦后卡涩或卡死150-1500LB，尤其适用于浆料等易结晶或凝结工况条件6.10R系列直通球阀的特点与应用6.10.3特点与应用636控制阀的主要结构、选型与常见故障6.11R系列V形球阀、偏心旋转球阀的特点与应用6.11.1V型球阀结构646控制阀的主要结构、选型与常见故障6.11R系列V形球阀、偏心旋转球阀的特点与应用6.11.2偏心旋转球阀结构偏心旋转工作原理6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.11R系列V形球阀、偏心旋转球阀的特点与应用6.11.3特点及应用阀门类型结构特点调节特性可调比适用范围密封等级V型球阀直通型阀腔，流道简单，半球结构，球体带V型调节曲线，浮动式阀座自定位，依靠波型弹簧实现密封，阀座与球磨损极小近似等百分比300：1V型切口与金属阀座之间具有剪切作用，特别适合含纤维、微小固体颗粒、料浆等介质IV级偏心旋转阀直通型阀腔，流道简单，凸轮挠曲结构，由球的固定式阀座，执行机构扭力强制密封，阀座与球无磨损近似直线100：1适用于结晶、结焦、介质中夹带硬质颗料的工况条件，如金属催化剂、煤浆、黑水及灰水等V级6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.12ZA系列锲式闸阀/ZH系列双平行闸阀闸阀名称结构特点优点缺点楔式单闸板楔式闸阀两个密封面与管道轴线成一定的夹角，即两个密封面成楔形结构简单，安装方便，使用可靠密封面角度的精度要求较高，加工维修比较困难，开启瞬间存在很大的静摩擦力，高温时材料强度降低，密封面的硬度下降，密封副处于胶合状态楔式双闸板左右闸板之间的万向顶芯调整密封面的角度，以弥补密封面角度在加工时产生的偏差，而且密封面磨损时可以在万向顶芯位置加垫片补偿密封面角度的精度要求较低，高温时闸板不易楔死零件较多，结构松散，闸板易脱落，可靠性差，易发生阀杆根部退刀槽或销孔处断裂、上下挡板锈蚀致闸板脱落或闸板架断裂等故障。楔式单闸板楔式双闸板6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.12ZA系列锲式闸阀/ZH系列双平行闸阀闸阀名称结构特点优点缺点弹簧式平行双闸板通过13只弹簧将左右闸板撑开，无定位套，通过阀座对闸板定位密封面开裆尺寸及弹簧预紧力调整比较方便，加工相对简单弹簧力的调整不易，过大会造成阀门启闭不灵活，过小不足以形成密封面的密封比压，易造成泄漏，弹簧易失效楔式平行双闸板闸板组件由左右闸板、上下楔块(左右板架)和弹簧等零件组成。阀门关闭时，驱动装置通过阀杆螺母带动阀杆向下运动将阀杆轴向力转化为左右阀座密封力，达到可靠密封。摩擦力小，驱动力矩小，密封性好，耐磨损，性能稳定，装配及维护简单零件数量多弹簧式平行双闸板楔式平行双闸板6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.13防腐阀6.13.1衬氟调节阀产品特点：耐腐蚀。与流体接触的阀体内壁和阀内组件均采用高压注塑工艺，衬有能耐腐蚀、耐老化的聚全氟乙丙烯（F46），能耐酸碱、耐强腐蚀。无泄漏。由于阀门的阀芯、阀座包衬了F46，软密封，确保无泄漏。密封性能好。调节阀、切断阀、截止阀1.6Mpa以下的采用四氟波纹管密封，密封性能好。产品范围：压力等级：PN0.1-1ANSI150口径范围：DN25-DN801”-8”温度范围：200度流量特性：等百分比、大容量、快开泄漏等级：ANSICLASSVI6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.13防腐阀6.13.2衬氟蝶阀产品特点：安全密封，对环境无污染所有介质接触部件都被至少2-3mm壁厚的PTFE包裹，具有极强的抗腐蚀性和防止介质渗漏的性能双向密封阀座密封圈以及阀板密封面为球面设计，在阀体和阀座密封圈之间有高强度合成弹性体。可拆卸双阀体结构设计按照每种设备规定的高度绝缘性可维护性可拆卸，原材料可回收6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.13防腐阀6.13.3衬氟球阀产品特点：全通径浮动球式（二段式）和全通径固定球式（三段式）流体阻力小，衬里球阀内壁光滑，流道通畅，是所有阀类中流体阻力最小的一种开关迅速、方便，只需将球体旋转90，便完成开户和关闭动作。采用特殊模压工艺，将衬里材料衬于阀门壳体内壁。衬里球面与PTFE阀座组合，密封性好，达到了零泄漏。球体与阀杆融为一体，消除了转动角差，杜绝了因压力变化引起阀杆冲出体外的危险，保证了使用的安全性、可靠性。6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.14三通调节阀三通分流阀：将输入管道的一路介质分为两路介质输出管道的调节阀称为三通分流阀。三通合流阀：将输入管道的两路介质合为一路介质输出管道的调节阀称为三通合流阀。6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.15自力式调节阀无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源，引入执行机构控制阀芯位置，改变两端的压差和流量，使阀前(或阀后)压力稳定。具有动作灵敏，密封性好，压力设定点波动小等优点，广泛应用于气体、液体及蒸汽介质减压稳压或泄压稳压的自动控制。6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.16特殊角阀1500LB，16寸高压罐底调节角阀，哈氏合金C-4阀体，钛材阀芯阀座，阀杆防冲刷保护结构。适用于强腐蚀、高流速工况条件的精密调节或快速切。150LB，14寸Y型直通调节阀，波纹管密封型上盖，热媒保温夹套，流阻低，死区小，防堵塞、防积料。适用于。150LB，8寸120度调节角阀，波纹管密封型上盖，热媒保温夹套，阀腔镜面加工处理，适用于易结晶高粘度物料的调节或切断。150LB，6寸三通换向阀，柱塞式结构，流道通畅，无死区，热媒保温夹套，适用于易结晶、高粘度物料的切断或换向。150LB，2寸沥青闪蒸阀，三通结构，蒸汽保温夹套，阀杆高压氮封、填料双层密封。适用于沥青的闪蒸调节或切断。14”盘式开关阀，波纹管密封，真空操作，零泄漏，热媒保温夹套，最高温度310度。6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.16特殊角阀罐底调节角阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.16特殊角阀柱塞角阀6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.17气动执行机构薄膜式直行程活塞式直行程齿轮齿条式精小、多弹簧式结构，休积小巧，重量轻。推杆摩擦力小，推力输出效率高。最高气源压力可至0.5MPa。高响应特性适合高精度调节工况。可配合顶式、旁式手轮机构实现故障状态下的开关动作。活塞式结构，可承受最高0.7MPa的气源压力，输出推力大。双作用、单作用、正反作用可选，应用范围广泛。主要应用于高压差或大口径阀门所需的较大推力的工况。双作用配上气罐及附件可实现故障状态下的开、关及复位等功能。双活塞齿轮、齿条式结构，啮合精确，效率高，输出扭矩恒定。铝制缸体、活塞及端盖，重量最轻。缸体为挤压铝合金，并经硬质阳极氧化处理，强度、硬度高。采用低摩擦材料制成的滑动轴承，转动灵活，使用寿命长。安装、连接尺寸根据国际标准ISO5211、DIN3337、VDI/VDE3845进行设计，气源孔符合NAMUR标准。6控制阀的主要结构、选型与常见故障6.17气动执行机构气动薄膜转角式曲柄拨叉式单曲柄连杆式7.7.常用阀门材料及处理措施7常用阀门材料及处理措施7.1奥氏体、马氏体、双相不锈钢组织类型钢号示例性能特点主要用途奥氏体不锈钢304-常见的奥氏体不锈钢316（L）-比304（L）其具有更好的抗氯化物腐蚀能力321-抗焊缝锈蚀的能力更强奥氏体组织的不锈钢，具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化在氧化性、中性以及弱还原性介质中均具有良好的耐蚀性，应用最为广泛。主要用于上盖、阀体、阀芯、阀座、节流套等马氏体不锈钢410耐磨性好，抗腐蚀性较差416添加了硫改善了材料的加工性能440含碳稍高，经过热处理後可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，是一类可硬化的不锈钢主要用于硬度、强度要求较高而耐腐蚀性要求不太高得场合，主要用它的不锈和高强度，主要用于低腐蚀工况条件下的阀芯、阀座、节流套等铁素体-奥氏体型不锈钢（双相不锈钢）2205耐蚀性能及力学性能优于316L2507比2205(S31803)具有更高的耐腐蚀性及更优的机械性能有良好的耐氯化物应力腐蚀性能力，有较高的强度和疲劳强度含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了316L韧性较好，强度较高，耐氯化物应力腐蚀和抗点腐蚀能力强。在石化领域、海水处理设备中应用广泛。主要用于上盖、阀体、阀芯、阀座、节流套等沉淀硬化不锈钢630耐腐蚀性能和304相当，机械性能优于304XM19耐腐蚀性能优于630，机械性能与其相当通过马氏体相变和时效处理的沉淀硬化得到较好的综合力学性能。耐腐蚀性能优于Cr13系列不锈钢不锈钢中添加硬化元素，通过适当的热处理获得高强度、高韧性并具有良好耐蚀性。通常用作耐磨、耐蚀的高强度结构件。主要用于阀杆、阀轴等7常用阀门材料及处理措施7.2阀门零部件的材料选型及常用热处理工艺阀体、上盖类似于压力容器，需考虑介质的温度、压力、腐蚀性，按ASMEB16.34的温压表确定阀本体压力等级。常用的阀体材料WCB、WC6、WC9、CF8、CF8M、CF3M、Titanium、Hastalloy、Monel等；阀体壁厚的计算及温度-压力等级符合ASMEB16.34规定；304、316等奥氏体不锈钢应进行固溶稳定化处理，细化晶料，消除晶间腐蚀，提高耐腐蚀性及韧性，硫化物环境中应对阀体上盖及内件等进行NACE处理-101-196C深冷工况条件下应进行深冷处理，以消除应力，减小变形CF8M温度-压力对照表8”-900LB阀体应力计算云图阀芯、阀座、阀笼等除考虑温度、压力、腐蚀性外，还应综合考虑强度、抗冲刷、抗疲劳断裂等因素。常用的阀芯、阀座、阀笼材料F304、F316、17-4PH、410、440304及316等奥氏体不锈钢采用密封面堆焊StellIte合金或内腔导向面熔焊镍基合金17-4PH经沉淀硬化处理，提高基体硬度最高至38-42HRC410、440固溶强化处理，提高基体硬度最高至5055HRC304、316、Titanium等零件表面可采用离子渗氮，提高表面硬度至4853HRC,深度0.0050.008mmTitanium、Hastalloy、monel等特殊材料采用表面PVD涂层（TiN,TiC），涂层深度0.0030.005mm，表面硬度HV2000钛材球体+PVD涂层套筒阀内件440C+固溶7常用阀门材料及处理措施7.2阀门零部件的材料选型及常用热处理工艺阀杆常用的阀杆材料17-4PH、304、316、1Cr13、XM119、Inconel718、GH2132阀杆的选材应关注温度、压差等因素对极限静态力矩（推力）及动态力矩（推力）的影响阀杆断裂、闭杆螺纹失效、轴扭转变形常因材料选型错误、热处理不规范产生阀门作频繁开关或调节、快速动作的场合，除考虑材料因素外，还因从结构的角度进行加强设计材料牌号抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）热处理规范硬度（HB）适用温度（C）316L431172固溶处理187538316485205固溶处理187538410620450正火+回火26945017-4PH1000860固深时效302427XM19690380固溶处理230649Inconel718965550固溶时效280650GH2132930590固溶时效3416507常用阀门材料及处理措施7.2阀门零部件的材料选型及常用热处理工艺837.3闪蒸及气蚀条件下材料选择金属种类相应钢种热处理拉伸强度（MPa）硬度（HB）减量（mm3）减量比铸钢（0.29%C）WCB退火、回火502.713357.815.6CrMo钢35CrMo淬火、回火17582404.71.27碳钢（0.3%C）30#421.9145135.036.5不锈钢（18-8）CF88601823.71司太立合金No.124860.90.247常用阀门材料及处理措施调节阀在高压差工况条件下，极易产生由于气蚀及闪蒸引起的浸蚀而产生针对阀体及阀内件的冲刷现象添加有Cr、Mo、Ni元素的Cr-Mo钢及奥氏体不锈钢属于耐浸蚀、耐冲刷极佳的材料奥氏体不锈钢具有比碳钢大10倍的耐磨性，是调节阀在一般工况下的首选材料钴基合金是堆焊阀门密封面常用的材料之一该合金具有良好的高温性能,优异的热强性、耐蚀性及耐热疲劳性能，特别是在热态下具有优越的耐擦伤性能主要用于高温、高压气蚀、磨蚀等工况条件下的阀芯阀座密封面、阀芯导向面，蝶板、球面或密封面，衬套内外表面，轴承平面等节约了贵重的合金元素，又取得了一个最佳的力学性能组合序号牌号堆焊金属化学成分堆焊层硬度高温硬度（）CCrWMnSiFeCo5006007008001CoCrA1.2287112余40-453653102742502CoCrB1.52881112余44-504103903052953CoCrC2.4281712余55-60520448395314密封面堆焊球面堆焊司太莱合金球阀阀座喷焊Ni60阀塞堆焊司太莱合金7常用阀门材料及处理措施7.3阀内件表面主要硬化处理工艺阀内件表面主要硬化处理工艺7.3.1堆焊、喷焊7常用阀门材料及处理措施7.3阀内件表面主要硬化处理工艺阀内件表面主要硬化处理工艺7.3.1堆焊、喷焊堆焊司太莱合金适用范围常用的耐磨涂层有两种技术：氧乙炔喷焊及重熔技术、超音速氧焰喷涂技术。涂层需要考虑：涂层金相结构（孔隙率）、表面结合强度、表面硬度、耐冲蚀磨损、耐冲击、抗热震（冷、热交变）等使用于耐磨开关球阀、调节球阀、偏旋转、耐冲刷角阀、三偏心蝶阀等产品，在黑水、灰水、煤粉输送、金属催化剂、渣油等工况应用广泛。标准标准基体材料基体材料喷涂材料喷涂材料涂层厚度涂层厚度硬度硬度允许温度允许温度SMART-1任何基体材料WC-CO150-200微米大于70HRC+450度SMART-2任何基体材料Cr3C2/NiCr150-200微米HRC60-65+850度SMART-3300系列基体材WC-CO/Cr3C2-NiCr150-200微米HRC65-70+650度SMART-4任何基体材料Co-Basis2000微米HRC45-55+550度7常用阀门材料及处理措施阀芯表面喷涂碳化钨合金7.3阀内件表面主要硬化处理工艺阀内件表面主要硬化处理工艺7.3.2喷涂、氮化阀球超音速喷涂硬质合金7常用阀门材料及处理措施7.3阀内件表面主要硬化处理工艺阀内件表面主要硬化处理工艺7.3.2喷涂、氮化硬度材料HV（维氏硬度）HRC（洛氏硬度）SUS316200(11)SUS316+硬化处理550620（5256）镀硬铬（800）68SUS630（阀芯）（392434）4044SUS630（套筒）（310354）3136SUS440B（阀芯）（580690）5460SUS440B（套筒）（400440）4045司太立合金No.12（510540）4749No.6（400440）4143超硬合金WCD1（1100）74（HRA89）D2（1050）72（HRA88）D3（1050）72（HRA88）钛渗氮、堆焊（350）3242氧化铝陶瓷1700钛材球面及阀座氮化钛材角阀阀座氮化挤压工艺利用压力挤压被加工阀杆表面，强迫刀痕波峰自变形，将多余的材料挤向波谷内，填实局部或大部分波谷，实现降低刀痕波峰与波谷的高度差材料牌号试验编号硬度（HB）磨削加工挤压加工2Cr13调质12082402204240316固溶32172584219258钛材角阀阀杆（挤压后）不锈钢阀杆表面机械挤压不锈钢套筒阀内件（挤压后）7常用阀门材料及处理措施7.3阀内件表面主要硬化处理工艺阀内件表面主要硬化处理工艺7.3.3表面挤压挤压工艺与磨削工艺相比较：材料表面有效接触面积明显增大，增加耐磨性在挤压变形过程中可产生使被挤压金属表层材料组织结构细腻化等物理变化，金属材料的表层硬度有微量提高表面更平整，降低电化学腐蚀阀杆或传动轴面表面粗糙度达到Ra为0.40.88.8.严酷工况阀门业绩介绍8严酷工况阀门业绩介绍8.1高压切断球阀使用装置：腾龙芳烃80万吨PX加氢裂化装置/热高分油高压切断阀位号：LBV-017A/017B介质名称：热高分油（含H2S）设计压力：15.67MPa设计温度：316度压力等级:1500LB公称通径：12”8严酷工况阀门业绩介绍8.2高压差调节阀使用装置：腾龙芳烃80万吨PX加氢裂化装置/多级降压调节阀位号：LV-016A/016B介质名称：热高分油（含H2S）设计压力：15.67MPa调节压差:10.7MPa设计温度：316度压力等级:1500LB公称通径：8”x4”8严酷工况阀门业绩介绍8.3高精度调节阀使用装置：腾龙芳烃80万吨PX吸附分离塔/泵送压流量调节阀、压力调节阀位号：FV-715/PV-705介质名称：C8芳烃、对二乙基苯设计压力：3.24MPa调节压差:0.4MP/0.5MP/设计温度：175度压力等级:300LB公称通径：20”x18”8严酷工况阀门业绩介绍8.4高压三偏心双向密封蝶阀使用装置：重庆万盛30万吨煤制甲醇位号：HV1304等介质名称：合成气尾气设计压力：6.4MPa设计温度：243度压力等级:900LB公称通径：14”/12”/10”使用装置：内蒙丰汇化式30万吨煤制甲醇位号：SV-200334等介质名称：再生气合成气设计压力：3MPa设计温度：480度压力等级:300LB公称通径：20”/18”/14”/12”/10”8严酷工况阀门业绩介绍8.5高压角阀（调节、开关）及柱塞阀使用装置：逸盛大化150万吨PTA改扩建工程位号：PV5403-1/2介质名称：PTA设计压力：12.4MPa调节压差:8MP设计温度：315度压力等级:1500LB公称通径：16”x14”8严酷工况阀门业绩介绍8.6高压角阀（调节、开关）及柱塞阀使用装置：逸盛大化150万吨PTA改扩建工程位号：XV5502-1/2介质名称：PTS设计压力：12.4MPa调节压差：8MP设计温度：315度压力等级：900LB公称通径：4”x4”9.9.控制阀技术发展趋势9控制阀技术发展趋势瞄准国家重大产业及重大科技创新项目，实施重点突破百万千瓦核电、大型清洁高效率发电、超临界火电、燃气蒸汽循环装置大型水电及抽水蓄能、大型空冷电站等机组和大型循环流化床锅炉百万吨大型乙烯成套设备，对二甲苯、苯二甲酸、聚脂成套设备大型船舶、大型化工船、LNG船大气治理、城市工业废水处理、城市管网改造我们需要开展的基础技术研究工作数字控制技术改善控制阀性能的应用研究金属材料及非金属材料在严酷工况下的应用研究FEA及CFD在控制阀设计中的应用研究控制阀噪音控制技术应用研究闪蒸及气蚀对控制阀的破坏研究控制阀设计及选型智能集成软件开发控制阀功能安全研究及取证9控制阀技术发展趋势控制阀产品的发展方向：贯彻模块化设计理念，零件通用化，功能多样化，降低阀门生产及使用维护成本利用现场总线、无线通信、物联网等信息技术的优势，促进控制阀在智能化方面的快速发展。节能、环保、精巧、可靠，避免控制阀填料、垫片发生外漏及阀内件的内泄漏。以新材料、新工艺发展解决石油、化工、火电、煤化等严酷工况领域的超临界高温、高压差、低温、强烈摩擦、气蚀或固体颗粒的冲刷、磨损。深入研究工程控制工艺对控制阀的需求，以专业化的技术满足不同的行业需求。优化结构设计，通过流体力学模拟研究、试验，优化流道，减少振动、减轻介质的冲刷，确保高耐磨、耐冲刷、快速切断、操作频繁等功能。提高产品的工业化设计能力及表面处理能力，在保证产品质量及可靠性的条件下，实现产品的美观、简约。严格且科学地执行设计、制造、材料及检测方面相关的标准，以标准化促进产品质量的稳定性。9控制阀技术发展趋势谢谢