【正文】 一個典型的閥改進的例子見圖410。（2）對角行程類的調(diào)節(jié)閥，應選用臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構，最典型的是蝶閥，所配氣動薄膜執(zhí) 行機構或立式活塞曲柄連桿的驅(qū)動方式都應淘汰，配用臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構。但它比臥 式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構的可靠性差、有效輸出力矩小，所以除在不得已的情況下選用此執(zhí)行機構外，我們還是建議選用臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構。 臥式活塞執(zhí)行機構橫向尺寸較大，對于一些特殊場合，橫向安裝尺寸受限，如國產(chǎn)化，原來的閥要更換下來，它的左右、前后尺寸都受到了限制，只能向上方空間發(fā) 展，此時，臥式的執(zhí)行機構就不能用了，只能配立式執(zhí)行機構，見圖49。4）立式螺旋式活塞執(zhí)行機構圖47 臥式曲柄連桿活塞執(zhí)行機構圖48 臥式齒輪齒條活塞執(zhí)行機構 它的結(jié)構見圖4－8所示。顯而易見，應該用更小型的、更可靠的活塞執(zhí)行機構去取代它。 它的典型結(jié)構見圖4－7，其存在的問題同1），也是屬淘汰的對象。 它最常見的是用于蝶閥，其結(jié)構見圖4－6。 角行程的活塞執(zhí)行機構主要用于角行程類的調(diào)節(jié)閥，按氣缸的安裝方向，分為立式氣缸和臥式氣缸兩種。其結(jié)構見圖4—5。 3）雙層活塞執(zhí)行機構它的缺點是：①彈簧會抵消一部分輸出力；②氣缸內(nèi)設彈簧，增加了氣缸的長度和重量。 2）有彈簧式活塞執(zhí)行機構 （3）對兩位閥配用二位五通電磁閥；對調(diào)節(jié)型的閥配用雙作用式閥門定位器。 （2）用于大口徑閥要求執(zhí)行機構推力特別大的場合； （1）用于故障下要求閥保位的場合； 1）無彈簧活塞執(zhí)行機構 它主要用于配直行程的調(diào)節(jié)閥，它分為有彈簧式和無彈簧式兩種，其結(jié)構圖見4－4。換言之，現(xiàn)在的定位器，既可用于 140～250KPa場合，又可用于700KPa的場合，這樣一來，我們就應該改變傳統(tǒng)的習慣作法——選用700KPa的氣源定位器，配活塞執(zhí)行機構去代 替氣動薄膜執(zhí)行機構，使氣動調(diào)節(jié)閥的尺寸和重量進一步下降。這是因為過去的定位器氣源壓力為140～250KPa，而700KPa 氣源的定位器的可靠性較差。 3 氣動活塞執(zhí)行機構 缺點：①膜片承受的壓力較低，最大膜室壓力不能超過250KPa，加上彈簧要抵消絕大部分的壓力，余下的輸出力就很小了。 優(yōu)點：結(jié)構簡單、可靠。250重量比較Kg精小型/20213570老結(jié)構 ZMA/ZMB/25/2830/5049/5895/115新比老結(jié)構下降％/22/2930/4029/4326/39（a）正作用（b）反作用圖４3 精小型氣動薄膜執(zhí)行機構其結(jié)構見4－3圖；其型號：正作用ZHA、反作用ZHB；其參數(shù)見表4－2。在減少重量和高度方面，它將老結(jié)構的單彈簧改為多彈簧，并將彈簧直接置于上下膜蓋內(nèi)，使 支架大大地減小減輕； 在可靠性方面，將反作用的老式執(zhí)行機構的深波紋滾動膜片改成“O”型圈密封；老式結(jié)構中的推桿沒有導向，動作的平穩(wěn)性差，而精小型執(zhí)行機構增加了導向。圖４2位移特性表41 參數(shù)/執(zhí)行機構ZM□－1ZM□－2ZM□－3ZM□－4ZM□－5ZM□－6有效面積cm20028040063010001600推桿行程mm1010，1616，2525，4040，6060，100彈簧范圍KPa20～100、20～80、50～180～160、60～180、130～210氣源壓力KPa140彈簧是執(zhí)行機構質(zhì)量好壞的關鍵零件，在全行程范圍內(nèi)，彈簧剛度應保持不變，才能保證執(zhí)行機構的線性度。膜片由丁腈橡膠－26，中間夾錦綸－6的32支絲織物制成。啟動信號壓力P0 可以通過調(diào)節(jié)件調(diào)整，使Pr 前后移動，可增加對氣開閥，氣閉閥所需要的輸出力，以提高許用壓差。輸入信號壓力P與執(zhí)行機構的輸出行程成線性關系。這時推桿的移動，就是氣動薄膜執(zhí)行機構的位移，也稱行程，用 表示，全行程用L表示。在結(jié)構上，正、反作用執(zhí)行機構基本相 同，均由膜蓋、波紋膜片、推桿部件、彈簧、支架等組成。該執(zhí)行機構分為正、反作用兩種形式，見圖4—l。它通常接受20～100KPa的標準信號壓力，具有結(jié)構簡單、動作可靠、維修方便、價格低廉等優(yōu)點。 老式氣動薄膜執(zhí)行機構目前，國內(nèi)將不帶閥的電動執(zhí)行機構稱為電動執(zhí)行器，這個習慣的稱法有待糾正。前者配的是氣動執(zhí)行機構，中間一種配的是電動執(zhí)行機構，后者配的是液動執(zhí)行機構。調(diào)節(jié)閥按其能源方式不同主要分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、液動調(diào)節(jié)閥三大類。其中，執(zhí)行機構是調(diào)節(jié)閥的推動裝置，它按信號壓力的大小產(chǎn)生相應的推力，使推桿產(chǎn)生相應的位移，從而帶動調(diào)節(jié)閥的閥芯動作；閥體部件是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部份，它直接與介質(zhì)接觸，通過執(zhí)行機構推桿的位移，改變調(diào)節(jié)閥的節(jié)流面積，達到調(diào)節(jié)的目的。執(zhí)行機構用來響應控制元件送來的信號。1 調(diào)節(jié)閥的構成 從上述看出“+” Ft穩(wěn)定性差，“” Ft穩(wěn)定性好，通常閥產(chǎn)生振蕩都是在“+” Ft下工作造成的。 不穩(wěn)定的條件：“＋” Ft ≥ 1/3 PrAe在什么條件下才認為是穩(wěn)定的呢？它與閥的剛度有關，最終的結(jié)果是(推導略)： 調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性的校核 對“+”Ft：當干擾使閥增加一個“△Ft”時，閥芯被壓閉，使閥的壓差增加，“△Ft 再進一步地增大，又進一步地壓閉閥芯，壓差再增加，“△Ft 再增加，這樣就破壞了原平衡狀態(tài)，閥芯在干擾作用下，不能自動消除它，反而使得放大，迫使閥芯作浮上浮下運動，這就是我們所說的調(diào)節(jié)閥的振蕩。由此看出，由于它能自動排除干擾，所以閥穩(wěn)定。調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)場通常產(chǎn)生振蕩就是此原因所致。 調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性與閥關閉時的不平衡力Ft對閥的作用方向有關。 (2) B∞Pr，彈簧范圍越大，剛度越大，閥越穩(wěn)定。 (1) 剛度越大，在相同△ft變化下，推桿位移變化量△L越小，閥越穩(wěn)定；反之亦然。 式中：B、K——執(zhí)行機構、彈簧的剛度； 氣動執(zhí)行機構的剛度表達式為： 執(zhí)行機構剛度 此簡化只是給用戶提供方便，不是不計算。 不平衡力計算與校核的簡化這是因為，至目前為止，一半的規(guī)格書上沒有閥關閉時的最大工作壓差，使生產(chǎn)廠想校核也無從著手；也有的工廠不管此問題，認為計算是設計院的事，這樣往往把問題留給了用戶，當開車時，才發(fā)現(xiàn)閥推力不夠，閥關不嚴或打不開、動作不自如，再來做被動的處理。 但是，為了可靠起見，筆者還是建議作認真的計算。 為了簡化計算，生產(chǎn)廠根據(jù)工作條件對常用閥門計算出允許壓差[△P](列在選型樣本或說明書上)，現(xiàn)對閥的校核變成允許壓差的校核，即工作壓差小于允許壓差[△P]：式中，對石墨填料和不干凈介質(zhì)應取系數(shù)2。F＝(～2) Ft正確的公式應為： 現(xiàn)在的問題就是 此系數(shù)取多大，～。 不平衡力的校核就是讓執(zhí)行機構的輸出力F足夠的大于介質(zhì)的不平衡力Ft、摩擦力和閥芯的重力等。 不平衡力的校核原來，有的閥在現(xiàn)場工作時，閥芯關不到位，大多是該原因所致。 不平衡力校核是保證閥正常工作的不可缺少的計算環(huán)節(jié)。 存在的問題3 不平衡力的校核 η——氣缸效率（一般η＝）； 式中：D——活塞直徑cm； 從圖可知其輸出力為：這樣，一方面它可獲得比“－” Ft大3～5倍以上的許用壓差，另一方面，“+”Ft的作用是將閥芯壓緊，增加了閥芯對閥座的密封力，提高了切斷效果，通常泄漏量可比“－” Ft?。?0~90）％。 （5）對兩位型調(diào)節(jié)閥，它只起開關作用。由于過去籠統(tǒng)地按“－” Ft考慮，因而造成閥在“+” Ft情況下工作時F正好是減小，這就是“+” Ft時有的閥關不死，或打不開的原因所在。（3）因“+”、“－” Ft方向相反，故所需輸出力方向也相反。通常，它可比“－” Ft條件下的F大3～5倍以上。（1）“+” Ft的F計算，不扣除Pr，所以比原籠統(tǒng)地按“－” Ft計算要扣除Pr的輸出力大得多，否定了籠統(tǒng)地說氣動薄膜執(zhí)行機構輸出力小的結(jié)論。通過上述分析，還可得出如下有用的結(jié)論：3）小結(jié) （21）Ae （PrBPL≤Pmax）（2）對氣閉閥，閥的啟動是靠信號壓力的減小，靠彈簧張力把閥拉開。（20） F＝（PPo）（1）對氣開閥，首先是克服預緊力，余下的執(zhí)行機構作用力才能抵抗“+” Ft，把閥芯拉開，故其F為：具體計算如下： 當Ft﹤PrAe時，小于部分則信號壓力的正常改變使閥全開。由于閥從關至全開的彈簧張力變化為PrAe，所以當Ft ≥PrAe時，只要Ft下降PrAe，則彈簧張力相應補償PrAe，閥靠Ft減小而啟動至全開?！?” Ft所需的輸出力是將閥芯打開的力。2）“+” Ft時的F計算 （19） Ae （PL＜P≤Pmax ＝Ae，作用在閥芯上，克服“－” Ft，以保證閥密封。下面分兩種情況討論。于是，我們得出輸出力的正確定義為：閥處關閉位置時，執(zhí)行機構具有克服“—” Ft，以保證閥的密封，克服“+” Ft，以保證閥正常啟動并能走完全行程的力，這種力稱為執(zhí)行機構輸出力，以F表示。表現(xiàn)在現(xiàn)場時，就是有的閥關不死或打不開。實際并非如此，只有帶定位器時才有這種功能。 過去的定義是：執(zhí)行機構用來克服不平衡力的力。常見的閥計算公式匯總在表31中。從表3－1中工作狀態(tài)中，可以非常直觀地看出對單座式調(diào)節(jié)閥，閥芯正裝，流開型，閥關閉時的閥芯所受的不平衡力Ft為：閥的結(jié)構型式中又包括閥的類型、節(jié)流形式、閥芯（塞）形狀、閥芯正裝或反裝、閥桿直徑與閥座直徑大小等關系。對于直行程的調(diào)節(jié)閥，軸向力影響信號與位移的關系，這一軸向力稱為 不平衡力，以ft（任意位置時），F(xiàn)t（關閉位置時）表示。1 不平衡力和不平衡力距計算由于它計算簡便，需要的物理參數(shù)不多，使用起來更加方便。平均重度修正法與膨脹系數(shù)修正法實際計算結(jié)果有差別，而后者精度更高，但是計算復雜，推廣應用還比較困難。由以上計算實例可見，采用平均重度修正法與膨脹系數(shù)修正重度計算結(jié)論基本一致，～，差（－）/＝13%。（4）結(jié)論：Kv = 計算Kv值： Kv = ∴為一般流動，采用公式為：△P/P1＝﹤ XTFkXTFk＝＝表26 國際電工委員會推薦的新公式匯總表 介質(zhì)流動狀態(tài) 計算公式流動狀態(tài)Kv值計算公式液體一般流動同表22推薦公式同表22推薦公式阻塞流動氣體一般流動或 阻塞流動或 蒸氣一般流動或 阻塞流動或 表中代號及單位已經(jīng)熟悉的代號QN：氣體標準狀態(tài)下的流量Nm/h Gs：蒸氣重量流量kg/hrN：氣體標準狀態(tài)下的重度kg/NmT1：入口絕對溫度KP1：閥前絕壓100Kpa r1：入口蒸氣重度kg/m△P：壓差100Kpa （若為過熱蒸氣時，代入過熱條件下的實際重度）G：對空氣的比重 新引入的代號Fk：比熱比系數(shù)FK＝K／Z：壓縮系數(shù)（由比壓力P4／PC和比K：氣體的絕熱指數(shù)溫度T1／TC查表得PC為臨界壓力TC為臨界溫度）XT：臨界壓差比系數(shù)XT＝ Y：膨脹系數(shù) Y = （～ ）M：氣體的分子量 注：Pc、Z、K可進一步查閱GB2624－81或理化數(shù)據(jù)手冊 K＝；PC＝100KPa；TC＝℃。查有關物理參數(shù)得：（3）按膨脹系數(shù)修正重度法計算：= ∴為阻塞流動，Kv值計算公式為：∵ ＝＝＝查表得FL＝（2）按平均重度修正法計算：= ∴為一般流動，Kv值計算公式為： ∵ （1）按原平均重度法計算：例 已知二氧化碳QN＝76000Nm/h，rN＝，P1＝40100KPa（絕壓），P2＝22100KPa，t1＝50℃，選用雙座閥，求Kv值為多少？解：由于考慮的因素多些，自然精度更高。該方法比表2－2中推 薦的平均重度修正法要復雜些。膨脹系數(shù)修正重度法根據(jù)流量單位的不同，有體積流量和重量流量之分，前者用于一般氣體；后者用于蒸氣。國際電工委員會（IEC）推薦公式見表2－6，對于液體，與表2－2中公式一樣，只是氣體計算公式方程有所不同。 公式簡介6 國際電工委員會推薦的新公式簡介（7）壓差校核△P＜[△P]（因dsdg），校核通過。 驗算合格 R實際≥Kmax﹤ 89%，Kmin 10%，故Kv＝。（4）根據(jù)Kvmax＝，得DN＝10，dg＝7其Kv＝。 第三步：采用阻塞流動狀態(tài)的Kv值計算公式 ∴均為阻塞流又∵△Pmin＞△Pc∴△Pc＝FL(P1－Pv）＝(530－15)＝320100KPa∵Pv第二步：決定流動狀態(tài)第一步：查表得FL＝（3）Kv值計算：（1）流量已確定為：Qmax＝15m/h；