1 前言

    在化工自動控制系統，調節閥是最后一個控制環節，也是自動控制的“體力”。從凋節閥本身來講，所經受的工作條件，如腐蝕、污染等，比其他任何部件都更為苛刻；而從工藝方面來講，要求閥性能可靠，維護量小，能保證生產過程的連續運行。因此，調節閥的選型十分重要。概括起來，目前國內生產的耐腐調節閥有以下幾種形式：

     a. 閥座內襯陶瓷，閥芯、閥體外包F46塑料層，動密封采用聚四氟乙烯填料。這種閥應用于70℃以下的稀硫酸場合，耐腐蝕性能尚好，但內襯陶瓷撓性差，易因受力不均而開裂，從而導致閥座腐蝕，經受振蕩時陶瓷也易開裂。由于在小開度或關閉時閥芯與閥座之間的撞擊，加上酸中顆粒狀雜質的磨蝕，閥芯包塑層極易磨損，導致閥門無法關嚴并影響使用壽命。此外，閥的動密封材料必須定期檢查，更換。

     b. 閥座材質為2Cr13襯F46，閥體為ZG25襯F46或哈氏合金，閥芯為2Cr13襯F46或哈氏合金、蒙乃爾，動密封采用聚四氟乙烯波紋管。該產品設計壽命為兩年，實際使用中，半年或更短時間即損壞的情況時有發生。

     c. 閥體采用普通鑄鐵，閥座、閥芯采用聚四氟乙烯材料制作，動密封采用聚四氟乙烯波紋管。這種閥基本上杜絕了滲漏問題，但聚四氟乙烯材料強度比金屬材料要差，在自動調節過程中，由于閥座與閥芯反復接觸，經常出現芯、閥座變形且波紋管斷裂現象，不能滿足正常生產需要。

     國外的耐腐調節閥性能較好，使用壽命較長，如美國Honeywell公司、德國蓋米公司、日本橫河公司等產品。其閥體、閥芯和閥座采用性能優良的耐腐蝕、而寸磨損材料，如航空臺金、特種陶瓷等；以波紋管實現動密封，也有采用更為可靠的雙填料密封方式的。這類閥價格昂貴，易損件備件技術要求高，對于國內經濟和技術都較落后的眾多小硫酸廠而言，大量引進尚有一定的困難。

      近年來，隨著防腐技術的發展和新型復臺材料的開發，我院在調節閥的結構和關鍵部件選材上做了大量的調查和試驗工作，研制成功ZAZP（N ）F型電動耐腐調節閥。兩年的試驗室和現場運行表明，該閥的性能和指標均能滿足硫酸生產工藝控制的要求。

     2 ZAZP（N）F型耐腐調節閥結構

     ZAZP（N）F型耐腐調節閥采用了FS系列不銹鋼、新型氟橡膠波紋管動密封和電氣能耗制動等新材料和新技術。

     2.1 機械部分

    調節閥的機械部分由閥體、閥芯、閥座、波紋管、上閥蓋、下閥蓋、短接及閥桿等組成，其中閥芯、閥座、波紋管是核心部件。閥門可動部件采用波紋管密封，由于濃硫酸被隔絕于波紋管外部，閥桿不直接與腐蝕性介質接觸，避免了閥桿腐蝕，并有效地解決了被測介質從閥桿與盤根間隙處泄漏的難題。

     2.1.1 閥的固有流量特性

     控制閥的流量特性是指介質流過閥門的相對流量與閥門相對開度（即閥桿的相對位移量）之間的關系：

        （1）

    式中：Qm、Qmax--控制閥為某一開度及全開時的流量：
     l、L--控制閥為某一開度及全開時閥桿的位移量。

     通常，改變閥芯與閥座之間的節流面積便可以實現對流量的控制，但在改變節流面積的同時，控制閥前后的壓力之差也會發生變化，此變化又將引起流量的變化，因此，閥的固有流量特性是假設流體流經閥后壓力不變的理想流量特性。由于閥的理想流量特性取決于閥芯的形狀，因此需推算出閥芯投影曲線的理論公式。

     對數流量特性是指單位行程變化引起的相對流量變化，與該點的相對流量成正比，其數學表達式為：

        （2）

    式中：K--常數，特性曲線的斜率。

    對上式積分并代入邊界條件，定出常數項后可求得對數流量特性方程：

        （3）

    式中R為控制閥的可控比，為閥門的最小流量與最大流量相比：

        （4）

     由上式可以間接求得不同口徑閥芯的幾何尺寸。

     相對開度與相對流量是對數關系，特性曲線的斜率即控制閥的放大系數K是隨開度增加而增大的--在小開度時流量小，流量的變化量也小，使控制作用平穩緩和；在大開度時流量大，流量的變化量也大，使控制作用靈敏有效--這對控制系統的工作是十分有利的。