1 序言

在化工廠控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥門是最后一個(gè)操縱階段，都是智能控制的“精力”。從凋節(jié)閥自身而言，所承受的工作條件，如浸蝕、環(huán)境污染等，比別的一切零部件都更加嚴(yán)苛；而從技術(shù)層面而言，規(guī)定閥特性靠譜，維護(hù)保養(yǎng)量小，能確保生產(chǎn)流程的連續(xù)運(yùn)行。因而，調(diào)節(jié)閥門的選擇十分主要。歸納下去，現(xiàn)階段我國制造的耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門有下列幾類方式：

a. 高壓閘閥里襯瓷器，閥心、油路板業(yè)務(wù)外包F46塑膠層，動(dòng)密封選用聚四氟乙烯填充料。這類閥用于70℃以內(nèi)的稀鹽酸場所，耐蝕性能良好，但里襯瓷器柔性差，易因受壓不均勻而裂開，進(jìn)而造成高壓閘閥浸蝕，承受震蕩時(shí)瓷器也易裂開。因?yàn)樵谛￠_啟度或關(guān)掉時(shí)閥心與閥塊中間的碰撞，再加上酸中顆粒雜物的浸蝕，閥心浸塑層非常容易損壞，造成閘閥沒法關(guān)緊并危害使用期限。除此之外，閥的動(dòng)橡膠密封件務(wù)必定期維護(hù)，拆換。

b. 高壓閘閥材料為2Cr13襯F46，油路板為ZG25襯F46或雙相不銹鋼，閥心為2Cr13襯F46或雙相不銹鋼、蒙乃爾，動(dòng)密封選用聚四氟乙烯金屬波紋管。該設(shè)計(jì)產(chǎn)品使用壽命為2年，具體使用時(shí)，大半年或更短期內(nèi)即毀壞的狀況頻頻出現(xiàn)。

c. 油路板選用一般生鐵，高壓閘閥、閥心選用聚四氟乙烯原材料制做，動(dòng)密封選用聚四氟乙烯金屬波紋管。這類閥大部分避免了漏水難題，但聚四氟乙烯材料強(qiáng)度比金屬復(fù)合材料要差，在自動(dòng)調(diào)節(jié)情況下，因?yàn)楦邏洪l閥與閥心不斷觸碰，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)芯、高壓閘閥形變且金屬波紋管破裂狀況，無法滿足正常的生產(chǎn)制造必須。

海外的耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門特性不錯(cuò)，使用期限很長，如國外Honeywell公司、法國蓋米企業(yè)、日本日本橫河企業(yè)等商品。其油路板、閥心和高壓閘閥選用特性優(yōu)異的耐腐蝕性、而寸損壞原材料，如航空公司臺(tái)金、工業(yè)陶瓷等；以金屬波紋管完成動(dòng)密封，也是有選用更加靠譜的雙旋轉(zhuǎn)密封方法的。這種閥價(jià)格比較貴，易耗配件配件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，針對(duì)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性都較滯后的諸多小硫酸廠來講，很多引入還有一定的艱難。

近些年，伴隨著防腐蝕技術(shù)發(fā)展和新式復(fù)臺(tái)原材料的研發(fā)，醫(yī)院在控制閥的構(gòu)造和核心部件選材上做很多的調(diào)研和實(shí)驗(yàn)工作中，研制成功ZAZP（N ）F型電動(dòng)式耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門。2年的實(shí)驗(yàn)室和當(dāng)場運(yùn)作說明，該閥的特性和指標(biāo)值均能達(dá)到硫酸生產(chǎn)工藝控制的規(guī)定。

2 ZAZP（N）F型耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門構(gòu)造

ZAZP（N）F型耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門使用了FS系列產(chǎn)品不銹鋼板、新式氟膠金屬波紋管動(dòng)密封和電氣設(shè)備能耗制動(dòng)等新型材料和新技術(shù)性。

2.1 機(jī)械部分

調(diào)節(jié)閥門的機(jī)械部分由油路板、閥心、高壓閘閥、金屬波紋管、上單流閥、下單流閥、接線及閥座等構(gòu)成，在其中閥心、高壓閘閥、金屬波紋管是關(guān)鍵部件。閘閥移動(dòng)構(gòu)件選用金屬波紋管密封性，因?yàn)榱蛩岜桓綦x于金屬波紋管外界，閥座不可以直接與腐蝕物質(zhì)觸碰，避免了閥座浸蝕，并合理地解決了待測物質(zhì)從活塞桿與盤根空隙處滲漏的難點(diǎn)。

2.1.1 閥的原有流量特性

調(diào)壓閥的流量特性就是指物質(zhì)穿過閘閥的相應(yīng)總流量與閘閥相對(duì)性開啟度（即閥座的相對(duì)位移量）相互關(guān)系：

（1）

式中：Q_m、Q_max--調(diào)壓閥為某一開度及全開落的總流量：
l、L--調(diào)壓閥為某一開度及全開落閥座的偏移量。

一般，更改閥心與閥塊中間的節(jié)流閥總面積便能夠完成對(duì)數(shù)據(jù)流量的操縱，但更改節(jié)流閥總面積的與此同時(shí)，調(diào)壓閥前后左右的工作壓力之差還會(huì)產(chǎn)生變化，此轉(zhuǎn)變又將造成用戶流量的轉(zhuǎn)變，因而，閥的原有流量特性是假定液體流過閥后工作壓力不會(huì)改變的理想化流量特性。因?yàn)殚y的理想化流量特性在于閥心的樣子，因而需推算出閥心投影曲線的基礎(chǔ)理論公式計(jì)算。

多數(shù)流量特性就是指企業(yè)行程安排轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的相應(yīng)總流量轉(zhuǎn)變，與該點(diǎn)的相對(duì)性總流量正相關(guān)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

（2）

式中：K--常量，特點(diǎn)曲線的斜率。

對(duì)上式積分兌換并帶入初始條件，定下常數(shù)項(xiàng)后可求取多數(shù)流量特性方程式：

（3）

式中R為調(diào)壓閥的可控性比，為閘閥的較小總流量與最大流量對(duì)比：

（4）

由上式能夠間接性求取不一樣規(guī)格閥心的幾何尺寸。

相對(duì)性開啟度與相對(duì)性流量是多數(shù)關(guān)聯(lián)，特點(diǎn)曲線的斜率即調(diào)壓閥的放大系數(shù)K是隨開啟度提升而擴(kuò)大的--在小月兒度時(shí)總流量小，總流量的變化量也小，使操縱功效穩(wěn)定緩解；在大開度時(shí)流量大，總流量的變化量也大，使操縱功效靈巧合理--他們自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作是十分有益的。

2.1.2 密封方式

本設(shè)計(jì)方案選用金屬波紋管動(dòng)態(tài)性密封性，當(dāng)執(zhí)行器推動(dòng)閥座作徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)金屬波紋管的一端使金屬波紋管壁厚造成徑向縮小或拉申。金屬波紋管最基本的使用條件為：每一波節(jié)的拉申量Δh₁或壓縮量Δh₂均不可超過波節(jié)內(nèi)折射率半徑r，即Δh₁≤r，Δh₂≤r。

故每一個(gè)波節(jié)使用情況下能夠拉申與縮小的總偏移量Δh不得超過波節(jié)內(nèi)夾角的2倍，即Δh =Δh₁ Δh₂≤2r。

僅有達(dá)到以上情況，才可以確保金屬波紋管具備一定的使用期，金屬波紋管總長在于波節(jié)數(shù)的是多少及其波節(jié)外折射率半徑r’的尺寸，r’一般為閥心較大直徑D的1/10至1/5。

一般金屬波紋管較大直徑與閥心較大直徑D類似相同，因而，當(dāng)閥流量系數(shù)基本上明確時(shí)，金屬波紋管長短關(guān)鍵由波節(jié)數(shù)是多少或閥心較大行程安排即閘閥較大開啟度確定。閥商品流通工作能力愈大，閥心行程安排也愈大，需要金屬波紋管能夠拉申與縮小的總偏移量也愈大，需要波節(jié)數(shù)也就越大，其表達(dá)式如下所示：

（5）

式中：n--渡長度；
h--金屬波紋管長短；
δ--金屬波紋管厚度。

在ZAZP（N）F型耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門內(nèi)，金屬波紋管與閥心相互配合組裝，其上方為一法蘭片，夾緊于油路板與上單流閥中間。當(dāng)閥門開度處在關(guān)完部位時(shí)金屬波紋管呈自然狀態(tài)，當(dāng)閘閥由關(guān)完到開全轉(zhuǎn)變時(shí)金屬波紋管作壓縮變形，因而式（5）里的Δh應(yīng)選Δh₂。因?yàn)椴讳P鋼波紋管的形變在容許彈力范圍之內(nèi)，因此可確保使用期限在1年之上。

2.2 電氣設(shè)備一部分（CFD-I遠(yuǎn)程控制器）

常見的遠(yuǎn)程控制器和伺服放大器是單獨(dú)的，他們中間的聯(lián)接較為繁雜，給檢修產(chǎn)生非常大的不方便它數(shù)值表明選用動(dòng)鐵耳機(jī)式表針喪，其分辨率低且偏差大，選用CFD-I遠(yuǎn)程控制器解決了以上存在的不足。CFD-I遠(yuǎn)程控制器的工作原理圖1。

CFD-I遠(yuǎn)程控制器選用LED高精密光束表明，其像素為1%，與動(dòng)鐵耳機(jī)式儀表盤對(duì)比，表明高精度，動(dòng)畫特效好。CFD-I遠(yuǎn)程控制器工作的時(shí)候。給出數(shù)據(jù)信號(hào)和反饋信號(hào)流過標(biāo)準(zhǔn)電阻，造成的2個(gè)工作電壓各自送進(jìn)運(yùn)放電路的積分電路端和反向端，經(jīng)差動(dòng)保護(hù)變大后剝離出順轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)或翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)去推動(dòng)正反轉(zhuǎn)電機(jī)控制回路，以做到調(diào)整閥門開度的目地。如選用手動(dòng)式情況實(shí)際操作，則由手動(dòng)開關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)立即推動(dòng)正反轉(zhuǎn)控制電源電路。

實(shí)行機(jī)械設(shè)備的慣性力直接關(guān)系著閥門開度，并且假如制動(dòng)系統(tǒng)效果不好還會(huì)繼續(xù)減少閥體的使用期限，并造成調(diào)節(jié)體系的不穩(wěn)定?，F(xiàn)階段世界各國很多型號(hào)的電動(dòng)蝶閥全是選用電感式機(jī)械設(shè)備制動(dòng)系統(tǒng)，其制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際效果差，精密度低。因而我們決定改傳統(tǒng)式機(jī)械設(shè)備制動(dòng)系統(tǒng)為電氣設(shè)備能耗制動(dòng)。

電氣設(shè)備能耗制動(dòng)的基本原理是：以上正反轉(zhuǎn)電機(jī)姿勢時(shí)，耗能電源電路處在靜態(tài)數(shù)據(jù)，但電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)營的一瞬間，會(huì)在正反轉(zhuǎn)電機(jī)控制回路中造成個(gè)反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)，該數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)控制回路解決，使電動(dòng)機(jī)在極短時(shí)間內(nèi)造成反方向電磁振蕩，進(jìn)而做到制動(dòng)系統(tǒng)的目地。即當(dāng)閘閥開或關(guān)在所達(dá)必須部位時(shí)，一瞬間造成轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，這類制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)地好于機(jī)械設(shè)備制動(dòng)系統(tǒng)。

3 技術(shù)特點(diǎn)

ZAZP（N）F型耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門具備如下所示優(yōu)勢：

a.閥心、高壓閘閥原材料選用FS系列產(chǎn)品不銹鋼板，在80℃、w（H₂SO₄）98%的濃鹽酸中，均值浸蝕率不得超過0.001mm/a，解決了浸蝕泄露難題。
b.動(dòng)密封選用金屬波紋管隔離方式，金屬波紋管材料為新式氟膠，耐腐蝕和消除疲勞特性優(yōu)質(zhì)，提高了閥的動(dòng)密封穩(wěn)定性。
c.電氣設(shè)備一部分把傳統(tǒng)式的剝離方式的遠(yuǎn)程控制器和伺眼功率放大電路臺(tái)二為一，優(yōu)化了系統(tǒng)軟件布線，高精密光束顯示分辨率為1%，而且各自顯控制信號(hào)和閥位信號(hào)量，提高了精度和顯示效果。
d.遠(yuǎn)程控制器改傳統(tǒng)的的腳踏式慣性力制動(dòng)系統(tǒng)為非接觸式電氣設(shè)備能耗制動(dòng)，不用維護(hù)保養(yǎng)、特性更好，避免了閥的超調(diào)合震蕩。

4 當(dāng)場運(yùn)行情況

ZAZP（N）F型耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門于1997年4月至1998年11月在陜西省雙菱化工集團(tuán)責(zé)任有限公司寶雞市磷鉀肥子公司硫酸廠，1995年12月1998年11月在南化集團(tuán)公司研究所鹽酸小試生產(chǎn)車間開展當(dāng)場考評(píng)?？荚u(píng)結(jié)果顯示，該調(diào)節(jié)閥門具備以下優(yōu)點(diǎn)：

a.對(duì)于油路板各種各樣構(gòu)件有效適用性能卓越原材料和一般原材料，可達(dá)到耐腐蝕腐規(guī)定。
b. 安裝方法與一般調(diào)節(jié)閥門類似，應(yīng)用平穩(wěn)靠譜且維護(hù)保養(yǎng)量甚小。
c. 金屬波紋管經(jīng)長期用外觀設(shè)計(jì)及韌、彈力均無顯著轉(zhuǎn)變。
d. 表明形象化，實(shí)際操作方便，選用電氣設(shè)備能耗制動(dòng)電源電路使調(diào)整質(zhì)量進(jìn)一步提高，相對(duì)性提高了產(chǎn)品品質(zhì)。

在這里2個(gè)現(xiàn)場的使用時(shí)發(fā)覺，閥心周邊液體處在節(jié)流閥情況時(shí)，沿閥座中心線和與悶桿軸線垂直方向易造成力，這幾種力組成側(cè)向力，造成彎距和震動(dòng)，因此人們采用了一定的方法，克服了因側(cè)向力拉、壓而毀壞金屬波紋管的狀況，增加了金屬波紋管使用期限。改善前的電動(dòng)蝶閥依次又用于廣東省云浮硫鐵礦、新疆石河子化工企業(yè)、常州市鈦白粉廠，用于w（H₂SO₄）98%、93%鹽酸間的串酸，及其商品酸[w（H₂SO₄）93%（或98%）]的液位控制在三年多的是應(yīng)用情況下，閘閥的核心部件--金屬波紋管、閥心、高壓閘閥均無毀壞，其特性和性能指標(biāo)均未轉(zhuǎn)變，為正常的生產(chǎn)制造創(chuàng)造了資源優(yōu)勢。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，ZAZP（N）F型電動(dòng)式耐腐蝕調(diào)節(jié)閥門是較為理想的新一代調(diào)節(jié)閥門。