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摘要：简要分析了调节阀的结构、运动机理，在对常规安装程序及调校方法分析的基础上，给出了经过数模推定的、能够弥补常规方法不足的行之有效新方法。

关键词：调节阀；机理；安装；调校

一、引言

调节阀是工业生产中非常常用和特别重要的控制设备，它工作正常与否直接关系到整个装置的生产，尤其是化工行业表现得尤为突出。目前，随着调节阀技术的日新月异，调节阀的形式、品种繁多，功能各异。不同形式、不同功能的调节阀安装、调校的方式与关键控制点都各不相同，本文就现代化生产上常用的调节阀的安装、调校做一简析。

二、调节阀的安装

调节阀的正确安装非常重要，安装的好坏是关系到操作性能、安全程度、成本高低的头等大事。调节阀必须严格按照工艺及控制系统要求进行安装，一旦阀门产生故障将导致火灾、爆炸、中毒等严重事故和人身伤害，后果是相当严重的。现以气动阀为安装实例，介绍安装程序及要点：

1、安装前检验

调节阀安装前，进货检验是一个非常重要的环节，以确认调节阀到货情况是否满足设计、工艺和规范要求。进货检验着重以下儿项内容：

（1）阀休、阀内件规格检验：阀型号、阀形式、公称直径、阀座尺寸、阀芯型式、阀体材质、阀芯材质、阀座材质、流量特性、泄漏等级、Cv 值、法兰标准等级尺寸及密封型式等指标，只要其中一项内容不合要求均应征得设计的确认。

（2）执行机构检验：执行机构型号、型式、作用方式、弹簧范围、供气压力等。

（3）定位器检验：定位器的输入信号、气源压力、防爆等级、电气和气源接口尺寸等，其中，防爆等级不得低于设计等级。

（4）附件检验：根据调节阀的设计技术要求仔细清理各项附件，如过滤减压阀、阀位开关、电磁阀、手轮机构、专用工具等。

以上各项内容的检验可以通过视觉、清理、计量器具、查看铭牌以及专用检测手段（如法兰及螺栓材质可通过光潜分析来鉴别）等方法来实现。

2、安装原则

（1）气动调节阀安装位置，距地面要有一定高度，阀的上、下要留有一定的空间，以便进行阀的拆卸和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀，必须保证操作、观察和调整方便。

（2）调节阀应安装在水平管道，相对于管道上、下垂直，一般要在阀的下端加支撑，保证稳定可靠。对于特殊场合，需要调节阀水平安装在竖直的管道上时，也应将阀体进行支撑。安装时，要避免给调节阀带来附加应力，如管道与阀体不同心或法兰不平行等。

（3）调节阀前后位置应有直管段，直管段长度不小于 10 倍的管道直径（10D），以避免阀的直管段太短而影响流量特性。

（4）调节阀的口径与工艺管道不同时，应采用异径管连接。小口径调节阀安装时，可采用螺纹连接。阀体上流体方向箭头与流体方向一至。

（5）阀要加旁通管道，目的是便于切换或手动操作，可在不停车情况下对调节阀进行维护或检修。

（6）一般调节阀工作环境温度在 -30~+60℃，相对湿度不大于 95%．所以，安装时应注意离开高、低温辐射源（高、低温管道，加热炉等）。因调节阀的薄膜和密封环等橡胶制品零件，在低温时易硬化变脆、高温时易老化。

（7）调节阀在安装前要彻底清除管道内异物，如污垢、焊渣等。安装后用常温水进行试验，实验时应将阀全部打开或旁通阀打开。试运行时应注意阀体与管道连接处的密封性能。

3、安装形式及方位

图 1 调节阀安装位置比较图

 调节阀的安装通常情况下有一个调节阀组，即，上游阀、旁路阀、下游阀和调节阀。图 1 给出了调节阀常用的六种组合形式，并对各自的特点进行了说明。

应注意的是切断阀（上游阀、下游阀）和旁路阀的安装要靠近三通，以减小死角。

通常调节阀要求垂直安装。在满足不了垂直安装时，对法兰用四个螺栓固定的调节阀可以有向上倾斜 45 度、向下倾斜 45 度、水平安装和向下垂直安装四个位置。对法兰用 8 个螺栓固定的调节阀则可以有 9 个安装位置，分别相隔 22.5 度。

在这些安装位置中，最理想的是垂直向上安装，应该优先选择；向上倾斜的位置为其次（依次是：22.5 度、45 度、67.5 度）；向下垂直安装为再次位置；最差的位置是水平安装，它与接近水平安装的向下倾斜 67.5 度，此位置一般不采纳。

三、调节阀的调校

新安装的气动调节阀安装之前应进行单体调校，调校应达到的性能指标为：

基本误差：±1.5%；回程误差：1.5%；不灵敏区：0.6%。

阀门定位器作为气动调节阀的工具，对调节阀的使用起着决定性作用，定位器调校质量的好坏直接影响调节阀的使用。阀门定位器与阀门配套使用，组成一个闭环控制系统。该系统主要由磁电组件、零位弹簧、挡板、气动功率放大器、调节阀、反馈杠杆、量程调节机构、反馈弹簧等组成。其系统方框图如图 2 所示图中。

图 2 系统框图

图中：K0——零位弹簧弹性系数；K4——反馈弹簧弹性系数；K1, K2, K3, K5, K6, Kv——磁电组件、挡板、放大器、量程调整机构、反馈杠杆、调节阀的放大系数。

由图（1）可得出该系统的数学模型：

设：令 Kc=K2*K3*Kv——（1）
Kf=K4*K5*K6——（2）
则有
L=Kc(K0*H+K1*I)/(1+Kc*Kf)=[Kg*K1/(1+Kg*Kf)]*I+Kc*K0*H/(l+Kc*Kf)——（3）
式中
I——输入电流
H——调零弹簧长度
L——调节阀的行程
Kg——输入电流所产生的电磁力矩
Kf——反弹黄所产生的反馈力矩
Kc——零位弹簧所产生的调零点力矩

根据式（3）可得出定位器的调零模型：Kc*K0*H/(1+Kg*Kf)

生产中常用的调校原理和方法是：将式（l），式（2）代入（3）式得行程模型为：

L=K2*K3*Kv*(K0*H+K1*I)/(1+K2*K3*K4*K5*K6*Kv)——（4）

调校步骤是：

（1）是阀杆位于行程中点，调整定位器与反馈杠杆成 90 度角，并将螺钉固定；

（2）将零点、量程分别置于中间位置；

（3）输入 4mA.DC 信号，使调节阀开始动作，调节零点，使零点达到要求；

（4）输入 20mA.DC 信号，看其行程是否达到要求，若没达到，则调量程，使其达到要求；

由（3）、（4）可知，调零点可改变 H,调量程又会影响零点，所以，调零点和调量程是相互作用相互影响的。因此，此种方法有时很难校准定位器，这是因为：一般情况下，零位弹簧工作在现行区域，其长度变化范围有限，调最程机构的空间位置受到限制，所以，调零弹簧长度和量程调整机构的放大系数值也将会受到限制。此时，如果单调一台调节阀的放大系数（很大或很小），就很难将其定位器校准。而由模型（4）可以看出：可以调节的参数还有零位弹簧的弹性系数和反馈杠杆的有效长度；应用中可以将连接在阀杆上的销钉靠近阀门定位器，这样就将反馈杠杆的有效长度缩短，使 L 增大，行程增大，反之则行程减小。

四、结束语

调节阀在调节系统中是执行机构，它动作可靠与否决定着系统的成败。一个调节阀从设计到使用要经历加工、装配、检验/试验、销售、采购、进场检验、安装、调校等环节，那么决定结果的是进入现场的后三个环节。三个环节中，调校又是重中之重，所以把好三关就能保证调节阀的可靠运行。