新式ZAZP（N）F型电动式耐腐蚀调节阀门的研发与开发设计

1 序言

在化工厂控制系统，调节阀门是最后一个操纵阶段，都是智能控制的“精力”。从凋节阀自身而言，所承受的工作条件，如浸蚀、环境污染等，比别的一切零部件都更加严苛；而从技术层面而言，规定阀特性靠谱，维护保养量小，能确保生产流程的连续运行。因而，调节阀门的选择十分主要。归纳下去，现阶段我国制造的耐腐蚀调节阀门有下列几类方式：

a. 高压闸阀里衬瓷器，阀心、油路板业务外包F46塑胶层，动密封选用聚四氟乙烯填充料。这类阀用于70℃以内的稀盐酸场所，耐蚀性能良好，但里衬瓷器柔性差，易因受压不均匀而裂开，进而造成高压闸阀浸蚀，承受震荡时瓷器也易裂开。因为在小开启度或关掉时阀心与阀块中间的碰撞，再加上酸中颗粒杂物的浸蚀，阀心浸塑层非常容易损坏，造成闸阀没法关紧并危害使用期限。除此之外，阀的动橡胶密封件务必定期维护，拆换。

b. 高压闸阀材料为2Cr13衬F46，油路板为ZG25衬F46或双相不锈钢，阀心为2Cr13衬F46或双相不锈钢、蒙乃尔，动密封选用聚四氟乙烯金属波纹管。该设计产品使用寿命为2年，具体使用时，大半年或更短期内即毁坏的状况频频出现。

c. 油路板选用一般生铁，高压闸阀、阀心选用聚四氟乙烯原材料制做，动密封选用聚四氟乙烯金属波纹管。这类阀大部分避免了漏水难题，但聚四氟乙烯材料强度比金属复合材料要差，在自动调节情况下，因为高压闸阀与阀心不断触碰，经常会出现芯、高压闸阀形变且金属波纹管破裂状况，无法满足正常的生产制造必须。

海外的耐腐蚀调节阀门特性不错，使用期限很长，如国外Honeywell公司、法国盖米企业、日本日本横河企业等商品。其油路板、阀心和高压闸阀选用特性优异的耐腐蚀性、而寸损坏原材料，如航空公司台金、工业陶瓷等；以金属波纹管完成动密封，也是有选用更加靠谱的双旋转密封方法的。这种阀价格比较贵，易耗配件配件技术标准高，针对国内经济和技术性都较滞后的诸多小硫酸厂来讲，很多引入还有一定的艰难。

近些年，伴随着防腐蚀技术发展和新式复台原材料的研发，医院在控制阀的构造和核心部件选材上做很多的调研和实验工作中，研制成功ZAZP（N ）F型电动式耐腐蚀调节阀门。2年的实验室和当场运作说明，该阀的特性和指标值均能达到硫酸生产工艺控制的规定。

2 ZAZP（N）F型耐腐蚀调节阀门构造

ZAZP（N）F型耐腐蚀调节阀门使用了FS系列产品不锈钢板、新式氟胶金属波纹管动密封和电气设备能耗制动等新型材料和新技术性。

2.1 机械部分

调节阀门的机械部分由油路板、阀心、高压闸阀、金属波纹管、上单流阀、下单流阀、接线及阀座等构成，在其中阀心、高压闸阀、金属波纹管是关键部件。闸阀移动构件选用金属波纹管密封性，因为硫酸被隔离于金属波纹管外界，阀座不可以直接与腐蚀物质触碰，避免了阀座浸蚀，并合理地解决了待测物质从活塞杆与盘根空隙处渗漏的难点。

2.1.1 阀的原有流量特性

调压阀的流量特性就是指物质穿过闸阀的相应总流量与闸阀相对性开启度（即阀座的相对位移量）相互关系：

（1）

式中：Q_m、Q_max--调压阀为某一开度及全开落的总流量：
l、L--调压阀为某一开度及全开落阀座的偏移量。

一般，更改阀心与阀块中间的节流阀总面积便能够完成对数据流量的操纵，但更改节流阀总面积的与此同时，调压阀前后左右的工作压力之差还会产生变化，此转变又将造成用户流量的转变，因而，阀的原有流量特性是假定液体流过阀后工作压力不会改变的理想化流量特性。因为阀的理想化流量特性在于阀心的样子，因而需推算出阀心投影曲线的基础理论公式计算。

多数流量特性就是指企业行程安排转变导致的相应总流量转变，与该点的相对性总流量正相关，其数学表达式为：

（2）

式中：K--常量，特点曲线的斜率。

对上式积分兑换并带入初始条件，定下常数项后可求取多数流量特性方程式：

（3）

式中R为调压阀的可控性比，为闸阀的较小总流量与最大流量对比：

（4）

由上式能够间接性求取不一样规格阀心的几何尺寸。

相对性开启度与相对性流量是多数关联，特点曲线的斜率即调压阀的放大系数K是随开启度提升而扩大的--在小月儿度时总流量小，总流量的变化量也小，使操纵功效稳定缓解；在大开度时流量大，总流量的变化量也大，使操纵功效灵巧合理--他们自动控制系统的工作是十分有益的。

2.1.2 密封方式

本设计方案选用金属波纹管动态性密封性，当执行器推动阀座作径向运动时，推动金属波纹管的一端使金属波纹管壁厚造成径向缩小或拉申。金属波纹管最基本的使用条件为：每一波节的拉申量Δh₁或压缩量Δh₂均不可超过波节内折射率半径r，即Δh₁≤r，Δh₂≤r。

故每一个波节使用情况下能够拉申与缩小的总偏移量Δh不得超过波节内夹角的2倍，即Δh =Δh₁ Δh₂≤2r。

仅有达到以上情况，才可以确保金属波纹管具备一定的使用期，金属波纹管总长在于波节数的是多少及其波节外折射率半径r’的尺寸，r’一般为阀心较大直径D的1/10至1/5。

一般金属波纹管较大直径与阀心较大直径D类似相同，因而，当阀流量系数基本上明确时，金属波纹管长短关键由波节数是多少或阀心较大行程安排即闸阀较大开启度确定。阀商品流通工作能力愈大，阀心行程安排也愈大，需要金属波纹管能够拉申与缩小的总偏移量也愈大，需要波节数也就越大，其表达式如下所示：

（5）

式中：n--渡长度；
h--金属波纹管长短；
δ--金属波纹管厚度。

在ZAZP（N）F型耐腐蚀调节阀门内，金属波纹管与阀心相互配合组装，其上方为一法兰片，夹紧于油路板与上单流阀中间。当阀门开度处在关完部位时金属波纹管呈自然状态，当闸阀由关完到开全转变时金属波纹管作压缩变形，因而式（5）里的Δh应选Δh₂。因为不锈钢波纹管的形变在容许弹力范围之内，因此可确保使用期限在1年之上。

2.2 电气设备一部分（CFD-I远程控制器）

常见的远程控制器和伺服放大器是单独的，他们中间的联接较为繁杂，给检修产生非常大的不方便它数值表明选用动铁耳机式表针丧，其分辨率低且偏差大，选用CFD-I远程控制器解决了以上存在的不足。CFD-I远程控制器的工作原理图1。

CFD-I远程控制器选用LED高精密光束表明，其像素为1%，与动铁耳机式仪表盘对比，表明高精度，动画特效好。CFD-I远程控制器工作的时候。给出数据信号和反馈信号流过标准电阻，造成的2个工作电压各自送进运放电路的积分电路端和反向端，经差动保护变大后剥离出顺转数据信号或翻转数据信号去推动正反转电机控制回路，以做到调整阀门开度的目地。如选用手动式情况实际操作，则由手动开关数据信号立即推动正反转控制电源电路。

实行机械设备的惯性力直接关系着阀门开度，并且假如制动系统效果不好还会继续减少阀体的使用期限，并造成调节体系的不稳定。现阶段世界各国很多型号的电动蝶阀全是选用电感式机械设备制动系统，其制动系统实际效果差，精密度低。因而我们决定改传统式机械设备制动系统为电气设备能耗制动。

电气设备能耗制动的基本原理是：以上正反转电机姿势时，耗能电源电路处在静态数据，但电动机停止运营的一瞬间，会在正反转电机控制回路中造成个反转数据信号，该数据信号经控制回路解决，使电动机在极短时间内造成反方向电磁振荡，进而做到制动系统的目地。即当闸阀开或关在所达必须部位时，一瞬间造成转动扭矩，使电动机制动系统。实践经验证明，这类制动系统实际效果远远地好于机械设备制动系统。

3 技术特点

ZAZP（N）F型耐腐蚀调节阀门具备如下所示优势：

a.阀心、高压闸阀原材料选用FS系列产品不锈钢板，在80℃、w（H₂SO₄）98%的浓盐酸中，均值浸蚀率不得超过0.001mm/a，解决了浸蚀泄露难题。
b.动密封选用金属波纹管隔离方式，金属波纹管材料为新式氟胶，耐腐蚀和消除疲劳特性优质，提高了阀的动密封稳定性。
c.电气设备一部分把传统式的剥离方式的远程控制器和伺眼功率放大电路台二为一，优化了系统软件布线，高精密光束显示分辨率为1%，而且各自显控制信号和阀位信号量，提高了精度和显示效果。
d.远程控制器改传统的的脚踏式惯性力制动系统为非接触式电气设备能耗制动，不用维护保养、特性更好，避免了阀的超调合震荡。

4 当场运行情况

ZAZP（N）F型耐腐蚀调节阀门于1997年4月至1998年11月在陕西省双菱化工集团责任有限公司宝鸡市磷钾肥子公司硫酸厂，1995年12月1998年11月在南化集团公司研究所盐酸小试生产车间开展当场考评。考评结果显示，该调节阀门具备以下优点：

a.对于油路板各种各样构件有效适用性能卓越原材料和一般原材料，可达到耐腐蚀腐规定。
b. 安装方法与一般调节阀门类似，应用平稳靠谱且维护保养量甚小。
c. 金属波纹管经长期用外观设计及韧、弹力均无显著转变。
d. 表明形象化，实际操作方便，选用电气设备能耗制动电源电路使调整质量进一步提高，相对性提高了产品品质。

在这里2个现场的使用时发觉，阀心周边液体处在节流阀情况时，沿阀座中心线和与闷杆轴线垂直方向易造成力，这几种力组成侧向力，造成弯距和震动，因此人们采用了一定的方法，克服了因侧向力拉、压而毁坏金属波纹管的状况，增加了金属波纹管使用期限。改善前的电动蝶阀依次又用于广东省云浮硫铁矿、新疆石河子化工企业、常州市钛白粉厂，用于w（H₂SO₄）98%、93%盐酸间的串酸，及其商品酸[w（H₂SO₄）93%（或98%）]的液位控制在三年多的是应用情况下，闸阀的核心部件--金属波纹管、阀心、高压闸阀均无毁坏，其特性和性能指标均未转变，为正常的生产制造创造了资源优势。实践经验证明，ZAZP（N）F型电动式耐腐蚀调节阀门是较为理想的新一代调节阀门。