控制閥是組成工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，它被稱之為生產(chǎn)過程自動化的“手足”，是控制系統(tǒng)的最終元件。正確選擇控制閥是確保系統(tǒng)穩(wěn)定、正常運行的關(guān)鍵。 控制閥選型內(nèi)容 控制閥的選型內(nèi)容通常包括以下幾個方面： 　　 控制閥結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)選擇：控制閥有單座閥、雙座閥、波紋管密封閥、閥體分離閥、套筒閥、低噪音閥、角形閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等類產(chǎn)品，材質(zhì)有鑄鐵、碳鋼、各種不銹鋼、銅、鋁、鈦、青銅、哈氏合金、蒙耐爾合金等等，用戶主要根據(jù)閥門受控介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性以及是否產(chǎn)生氣蝕、沖蝕等因素選擇材質(zhì)，這包括閥體、閥蓋、閥芯、閥桿、閥座、墊片、密封填料等材質(zhì)的選擇。 　　 控制閥流量特性選擇：控制閥流量特性是指相對行程與相對流量的關(guān)系，通常有線性流量特性、等百分比流量特性、快開流量特性、拋物線流量特性等等，需根據(jù)工藝對象的特點選擇。 　　 控制閥口徑計算：根據(jù)工藝過程條件計算出控制閥的流量系數(shù)C，然后根據(jù)對應結(jié)構(gòu)形式控制閥的流量系數(shù)C值表選擇口徑。 　　 控制閥執(zhí)行機構(gòu)選擇：控制閥執(zhí)行機構(gòu)有氣動、液動、電動三種。氣動執(zhí)行機構(gòu)可用于防火防爆場合，故障率低，但需建獨立的儀表氣源；液動執(zhí)行機構(gòu)可用于推力或力矩特別大的地方，運行平穩(wěn)，但體積大，價格昂貴，用量很少；電動執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動源隨地可取，隔爆型產(chǎn)品可用于防火防爆場合，其可靠性近年來大幅度提高，目前已成為執(zhí)行機構(gòu)的主流產(chǎn)品。 　　 控制閥不平衡力校核：不平衡力校核是保證控制閥正常工作不可缺少的一步，其實質(zhì)是校核執(zhí)行機構(gòu)的輸出力是否大于介質(zhì)的不平衡力、閥門動作時的摩擦力、閥芯的重力等力的總和（當然，校核時輸出力還要有一定的余量）。 　　 為了簡化計算，閥門生產(chǎn)廠根據(jù)工作條件對常用閥門計算出允許壓差，列成表格附在選型樣本上，這樣不平衡力校核就轉(zhuǎn)換成允許壓差校核。校核有兩種方式，一是根據(jù)所選執(zhí)行機構(gòu)的輸出力看允許壓差值是否合乎要求，二是根據(jù)允許壓差值選定合適輸出力的執(zhí)行機構(gòu)。當校核未能通過時，可能要從閥門結(jié)構(gòu)形式選擇開始重新選型。 　　 在一些控制閥的選型計算資料中往往著重介紹口徑計算等內(nèi)容，對不平衡力校核則只字不提，因此有些設(shè)計人員常常只進行前四項工作而忽略了后一項工作，在大多數(shù)流體壓力不高的情況下，不作該項校核也不影響控制閥的正常工作。但對鍋爐給水這類可能涉及中高壓的生產(chǎn)過程來說，不作校核就可能造成給水閥門關(guān)不死，從而影響閥門的運行。更為嚴重的是，由于頭腦中沒有允許壓差這個概念，當這個問題出現(xiàn)時人們往往弄不清楚原因，就把責任推到控制閥制造廠，認為是產(chǎn)品的質(zhì)量問題，導致故障長期得不到解決。 　　 本文將首先介紹控制閥最大允許差壓值，然后通過幾個現(xiàn)場運行實例分析與此有關(guān)的失誤，總結(jié)今后控制閥選型應注意的問題。 控制閥最大允許差壓值 　　 以四川儀表11 廠“控制閥及輔助裝置選型樣本”中的數(shù)據(jù)為例，在表1中列出工業(yè)鍋爐常用給水控制閥的最大允許差壓值。 表1 幾種控制閥最大允許差壓值（MPa） 附注: 1.Ⅰ-表示AA、BA、CB套筒、閥塞組合 Ⅱ-表示DC、CC、DD、CD套筒、閥塞組合 2. 表中KHTS、KHSC為引進日本山武公司的產(chǎn)品。 　　 分析表1，可得到以下幾個結(jié)論： 　　 閥門的最大允許差壓值與閥門的結(jié)構(gòu)形式、口徑、執(zhí)行器動力（電動、氣動）、執(zhí)行器的推力有關(guān)。 　　 單座控制閥的最大允許差壓值低，通常不一定能滿足工業(yè)鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。雙座控制閥的情況則大有改觀，通常可以滿足工業(yè)鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。電動套筒控制閥的情況則與我們想象的有差距，兩類套筒與閥塞的組合最大允許差壓值差別非常大，Ⅱ類套筒與閥塞組合的電動套筒控制閥最大允許差壓值很低，甚至低于普通的單座控制閥，Ⅰ類套筒與閥塞組合的電動套筒控制閥最大允許差壓值很高，比對應的雙座控制閥還要高，設(shè)計選用時一定要注意。所以對工業(yè)鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，應盡量選用雙座控制閥或Ⅰ類套筒與閥塞組合的套筒控制閥。 　　 氣動控制閥因膜頭限制，最大允許差壓值低于同口徑的電動控制閥。 　　 當選用同一執(zhí)行器時，由于其推力是一個固定值，所以隨口徑增大而不平衡力等加大，最大允許差壓值反向減少。 　　 電動控制閥中，最大允許差壓值除取決于閥門的結(jié)構(gòu)形式（單座、雙座、套筒Ⅰ類、套筒Ⅱ類）外，還取決于執(zhí)行機構(gòu)的型號和推力。如KHTS 型電動單座控制閥的執(zhí)行機構(gòu)有國產(chǎn)DKZ、中日合資361 LSA、德國哈特曼·布朗公司RS 三種選擇，而每個制造廠的執(zhí)行機構(gòu)又有多種不同推力的選擇。當生產(chǎn)過程最大允許差壓值稍低于表1的某一允許值時，除改選另一種結(jié)構(gòu)形式的閥門外，還有一種選擇是嘗試選用推力較大的執(zhí)行機構(gòu)。 　　 同類結(jié)構(gòu)同一口徑的控制閥門，選用推力相同的執(zhí)行機構(gòu)，但如果制造廠不同，最大允許差壓值也有差別，驗算時可查閱有關(guān)制造廠的樣本。 選型失誤的例子 　　 第一例：某廠20 t/h 工業(yè)鍋爐給水控制閥選用KHTS 型電動單座閥，配用執(zhí)行機構(gòu)為361LSA-20 ，使用過程中發(fā)生小的泄漏，經(jīng)查產(chǎn)品使用說明書，知道其最大允許差壓值為1.49 MPa，低于鍋爐正常工作時的最大差壓值2.0MPa，后改用361LSA-50電動執(zhí)行機構(gòu)，最大差壓值達到3.38MPa（見表1），滿足了鍋爐正常工作時的使用要求。 　　 此例說明通過改用大推力的電動執(zhí)行機構(gòu)，有可能使控制閥的最大允許差壓值達到使用要求。 　　 第二例：某廠35 t/h 工業(yè)鍋爐過熱蒸汽溫度遠程手動控制設(shè)計選用ZAP-6.4、Dg50 的電動單座控制閥，現(xiàn)場運行時閥門關(guān)不死，查看原設(shè)計圖紙，發(fā)現(xiàn)該控制閥未作任何計算（包括流通能力計算等），而設(shè)計者對此的解釋是手動遙控閥沒有必要計算。后查產(chǎn)品說明書，發(fā)現(xiàn)該電動單座控制閥的推力雖然達到6.4 kN，但最大允許差壓值僅為1.4MPa，低于鍋爐正常工作時的最大差壓值（給水泵壓力6.0MPa，鍋爐汽包壓力3.9 MPa，△P≈2.1MPa），由此造成閥門泄漏量大。后用工藝專業(yè)原給水球閥配電動角行程執(zhí)行器，這一問題才得到解決。此例說明即使是手動控制閥，在設(shè)計選型時也應進行最大允許差壓值驗算。 第三例：筆者去某炭素廠煅燒窯廢熱鍋爐參觀時，發(fā)現(xiàn)鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)回路未投自動，詢問原因時，現(xiàn)場技術(shù)人員告訴我電動控制閥存在關(guān)不死的問題。我們到控制閥現(xiàn)場看，這是一臺ZAP 6.4、Dg50的電動單座控制閥，電動執(zhí)行器的推力為2.5kN。我與現(xiàn)場技術(shù)人員共同分析，發(fā)現(xiàn)問題可能出在電動單座控制閥的最大允許差壓值達不到使用要求（該現(xiàn)場給水泵出口壓力4.0MPa，汽包工作壓力2.5MPa）這個問題上。后找到控制閥的產(chǎn)品樣本，對應Dg50 的電動單座控制閥，執(zhí)行器可選0.4、2.5kN 兩檔推力，其最大允許差壓值分別為0.15MPa和0.94MPa，雖然設(shè)計者選用了推力較大的2.5kN 電動執(zhí)行器，但其最大允許差壓值0.94MPa仍低于正常工作時的最大差壓值（給水泵出口壓力4.0MPa-汽包工作壓力2.5MPa =1.5 MPa）?，F(xiàn)該廠已將電動單座控制閥改為電動雙座控制閥。雙座控制閥的最大允許差壓值提高到11.9MPa，這大大高于給水系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大差壓。這個例子說明在自動控制回路的控制閥選型時，必須進行最大允許差壓值驗算，以保證閥門正常工作。 　　 第四例：某煤礦煤矸石發(fā)電廠的35 t/h鍋爐給水系統(tǒng)自動控制閥設(shè)計選用ZKZP 6.4、Dg65 的電動單座閥，在鍋爐投產(chǎn)初期的升溫期間發(fā)現(xiàn)給水控制閥關(guān)不死，泄漏量很大，正常運行時稍好。起初大家懷疑是產(chǎn)品質(zhì)量有問題，后仔細查看使用說明書，這才發(fā)現(xiàn)該型號控制閥的最大允許差壓值僅為1.83MPa，雖然與正常工作時控制閥的前后差壓（約2.1MPa）相差不大，此時稍有泄漏，但還可忍受。而在鍋爐升溫階段，控制閥的前后差壓非常大（因汽包壓力為0，故最大差壓值可能達到6.0MPa），所以出現(xiàn)上述問題。臨時解決辦法是在鍋爐升溫階段關(guān)閉控制閥前后手動閘門，用工藝專業(yè)的手動旁路閥控制給水流量。但從長遠來看，仍需要更換閥門。此例說明作最大允許差壓值驗算時，不僅僅要考慮正常工作狀態(tài)下的最大允許差壓值，也要考慮非正常工作狀態(tài)下的最大允許差壓值。 　　 綜上所述，在給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制閥選型時作最大允許差壓值驗算，雖然只是個小問題，但忽略了就有可能造成大的損失，因而在中高壓差條件下控制閥選型時應對這類問題予以足夠的重視。