调节阀实用技术 (第2版）

 

本书是《调节阀实用技术》2006版的修订，力图适应新标准、新产品的应用，更为全面地介绍调节阀的分类、术语、参数、特性、结构、材料选用、设计计算、试验检验、阀门选用、安装调试、使用维护、特性改善的途径等内容。本书共分10章，包括概述，在不同的自动化系统中调节阀的工作特性，调节阀的结构和元件，调节阀材料，用于特殊目的的调节阀，执行机构的计算和附件，流体通过调节阀时的特殊流动状态，调节阀的选择，调节阀的试验与检验，节阀的安装、故障分析和维护。本书中附有计算实例，还提供了大量的图、表及数据资料，便于读者查阅使用。  

第2版前言

第1版前言

第1章概述1

1.1调节阀的分类2

1.1.1按驱动方式分类3

1.1.2按主要技术参数分类3

1.1.3按用途和作用分类4

1.1.4按结构型式分类4

1.2调节阀的名词术语5

1.2.1调节阀分类术语5

1.2.2调节阀结构与零部件术语5

1.2.3调节阀性能及其他术语7

1.3调节阀的型号编制方法8

1.3.1型号编制方法8

1.3.2调节阀型号示例10

1.3.3调压器型号编制方法10

1.4调节阀参数11

1.4.1公称尺寸11

1.4.2公称压力12

1.4.3压力-温度额定值12

1.4.4阀门的结构长度19

1.4.5连接法兰标准77

1.4.6对接焊端79

1.5调节阀的流体特性86

1.5.1流体运动的阻力86

1.5.2通过调节阀的介质94

1.5.3调节阀的固有特性95

1.5.4调节阀的流量系数及其计算101

1.5.5调节阀的静态工作特性124

1.6调节阀的动态特性131

1.6.1气动信号传送管线的动态特性131

1.6.2阀门-执行机构的动态特性134

第2章在不同的自动化系统中调节阀的工作特性136

2.1流量自动调节阀136

2.1.1在升压设备-管路-调节阀系统中调节阀上的压力变化138

2.1.2流量自动调节系统功能图139

2.1.3选择调节阀的最佳特性曲线140

2.2液面自动调节145

2.2.1液面调节对象的特性145

2.2.2液面自动调节系统146

2.2.3管路系统中调节阀上的压力变化147

2.2.4液面自动调节系统的功能图147

2.2.5选择调节阀的最佳特性148

2.3压力自动调节150

2.3.1在液动或气动系统中调节阀上的压力变化150

2.3.2压力调节对象的特性151

2.3.3选择调节阀的最佳特性153

2.4温度自动调节154

2.4.1产品不传热的调节对象154

2.4.2产品传热的调节对象157

第3章调节阀的结构和元件160

3.1调节阀的构成及分类160

3.2调节阀的分类162

3.2.1直通单座调节阀162

3.2.2直通双座调节阀163

3.2.3轴流式调节阀164

3.2.4CVS-C型减温减压阀165

3.2.5三通调节阀166

3.2.6角式调节阀167

3.2.7高压阀168

3.2.8隔膜阀169

3.2.9套筒调节阀171

3.2.10球阀172

3.2.11偏心旋转阀173

3.2.12蝶阀174

3.2.13闸阀175

3.2.14数字调节阀176

3.2.15自力式调节阀176

3.2.16智能调节阀178

3.2.17其他特殊用途调节阀179

3.3调节阀的执行机构191

3.3.1气动薄膜执行机构191

3.3.2气动活塞执行机构192

3.3.3电动执行机构194

3.3.4伺服型电动执行机构198

3.3.5电液执行机构199

3.3.6气液联动执行机构201

3.3.7气动装置202

3.3.8手动执行机构205

3.4调节阀的调节机构206

3.5调节阀阀部零件的计算217

3.5.1阀体壁厚及其计算217

3.5.2中法兰的设计与计算241

3.5.3自紧密封式阀盖的设计与计算263

3.6阀盖及支架的设计与计算271

3.6.1阀盖及支架的结构271

3.6.2阀盖的计算273

3.6.3支架的计算275

3.7密封副的设计与计算280

3.7.1调节阀阀瓣的流量特性曲线280

3.7.2阀瓣形面的计算和绘制286

3.7.3节流阀310

3.7.4混合阀313

3.7.5截止阀316

3.7.6球阀321

3.7.7蝶阀334

第4章调节阀材料343

4.1概述343

4.2阀体、阀盖和阀瓣的材料343

4.2.1碳素钢344

4.2.2不锈钢345

4.2.3高温调节阀用钢366

4.2.4低温调节阀用钢369

4.2.5铸铁376

4.3内件材料390

4.3.1密封面材料390

4.3.2阀杆材料393

4.4焊接材料397

4.4.1对焊工的要求397

4.4.2对焊条的保管要求397

4.4.3用于铸件补焊和结构焊接的焊条397

4.4.4承压铸件补焊用焊条398

4.4.5铸件的补焊399

4.4.6焊后的消除应力处理399

4.4.7焊接工艺评定399

4.5垫片399

4.5.1非金属垫片使用条件400

4.5.2半金属垫片使用条件400

4.5.3金属环垫401

4.5.4其他金属垫片401

4.5.5ASMEB16.20—2012《用于管法兰的金属垫片环垫、缠绕式垫片和包覆垫片》401

4.5.6注意事项403

4.6填料403

4.6.1对填料的要求404

4.6.2常用填料的品种404

4.6.3应注意的问题404

4.7紧固件404

4.7.1紧固件的选用原则404

4.7.2常用紧固件材料405

4.7.3调节阀中法兰紧固件选材说明406

4.7.4ASTMA193/A193M—2014《高温用合金钢和不锈钢栓接材料》简介407

4.7.5ASTMA194/A194M—2016《高温高压螺栓用碳钢及合金钢螺母》413

4.7.6ASTMA320/A320M—2015《低温用合金钢栓接材料》418

4.7.7ASMEB16.34—2013《法兰、螺纹和焊接端的阀门》阀体、阀盖及内件和螺栓的材料组合422

4.8耐蚀合金424

4.9主要金属的耐蚀性428

第5章用于特殊目的的调节阀434

5.1用于中心核电站的调节阀434

5.1.1管式加热器调节阀434

5.1.2给水循环泵调节阀436

5.1.3汽轮机旁路调节阀439

5.1.4核反应堆用调节阀440

5.2蒸汽热力站用调节阀441

5.3热裂化过程用调节阀444

5.4自力式调节阀445

5.4.1自力式温度调节阀445

5.4.2自力式压力调节阀446

第6章执行机构的计算和附件448

6.1执行机构的分类448

6.2气动执行机构448

6.2.1气动薄膜执行机构448

6.2.2气动活塞传动装置力的计算468

6.3电动执行机构力的计算474

6.4阀门定位器478

6.4.1阀门定位器的分类及用途478

6.4.2气动阀门定位器482

6.4.3电-气阀门定位器485

6.4.4智能电-气阀门定位器487

6.4.5几种阀门定位器简介489

6.5手轮机构494

6.5.1用途及结构494

6.5.2使用手轮机构的注意事项496

6.6电-气转换器496

6.7阀位传送器496

6.7.1气动阀位传送器496

6.7.2电动阀位传送器497

6.8空气过滤减压器498

6.9空气安全阀498

6.10气动锁定装置499

6.11气动保位阀501

6.12气动继动器502

6.13阀位控制器503

6.14其他附件504

第7章流体通过调节阀时的特殊流动状态506

7.1不可压缩介质调节阀的计算507

7.1.1美国仪表学会(ISA)计算式507

7.1.2其他计算式512

7.2可压缩介质调节阀的计算517

7.3调节阀的特殊问题521

7.3.1黏性气体的调节阀的选择521

7.3.2两相流522

7.3.3热和冷凝现象523

7.3.4生成固体粒子524

7.4调节阀的噪声524

7.4.1声音和噪声的基本知识524

7.4.2调节阀产生噪声的原因527

7.4.3空气动力流经调节阀产生的噪声预测方法528

7.4.4液动流流经调节阀产生的噪声的预测方法545

7.4.5调节阀噪声的治理549

7.4.6调节阀噪声的测量552

第8章调节阀的选择560

8.1调节阀类型的选择560

8.2调节阀的密封性能561

8.2.1泄漏标准561

8.2.2调节阀的密封面564

8.2.3垫片566

8.2.4阀杆密封566

8.3调节阀的固有流量特性567

8.3.1直线流量特性568

8.3.2等百分比(对数)流量特性569

8.3.3抛物线流量特性570

8.3.4快开流量特性571

8.3.5理想流量特性571

8.4调节阀公称尺寸的确定572

8.4.1计算流量系数所需的数据572

8.4.2计算流量系数的确定572

8.4.3调节阀额定流量系数的确定573

8.5调节阀材质选择576

8.6调节阀端部的连接577

8.7调节阀公称压力的选择577

8.8调节阀作用方式的选择578

8.8.1气动调节阀的作用方式578

8.8.2作用方式的选择578

8.9调节阀执行机构的选择579

8.9.1输出力的考虑579

8.9.2选用执行机构的参考583

第9章调节阀的试验与检验585

9.1调节阀的检验和试验项目585

9.2调节阀的检查586

9.3调节阀的压力试验594

9.4调节阀的性能试验608

9.4.1总则608

9.4.2调节阀额定行程试验608

9.4.3死区试验609

9.4.4基本误差610

9.4.5回差611

9.4.6始终点偏差611

9.4.7流通能力试验程序611

9.5减压阀的性能试验623

9.6城镇燃气调压器的性能试验628

9.7调节阀的寿命试验638

第10章调节阀的安装、故障分析和维修643

10.1调节阀的安装643

10.1.1调节阀的安装准则643

10.1.2安装施工的准备643

10.1.3调节阀安装施工的规定644

10.1.4调节阀安装前的检验646

10.2调节阀的故障分析和维修648

10.2.1调节阀常见故障的分析及消除648

10.2.2调节阀的维护651

10.2.3调节阀的维修653

10.2.4调节阀的重点维修举例656

附录665

附录A调节阀标准665

附录B非金属材料工作温度极限674

附录C材料匹配抗磨损擦伤能力674

附录D典型回转阀力矩675

附录E单通道球阀阀体典型尺寸常数675

附录F回转阀典型尺寸常数676

附录G典型阀门内件温度极限677

参考文献678

 

《调节阀实用技术》自２００６ 年出版以来， 受到广大读者的欢迎， 已发行了近７０００ 册，对调节阀的制造与应用起到了促进作用。但由于近几年调节阀制造和应用的国内、外标准大部分都进行了修订， 因此有必要按新的国内、外标准的要求， 对该书进行全面的修订。修订的部分大约占全书的５０％。    本书在编写过程中， 注重了现行标准的应用。本书全篇贯彻了ＧＢ／ Ｔ １７２１３.. １—２０１５～ＧＢ／ Ｔ １７２１３.. １８—２０１５、ＧＢ／ Ｔ ４２１３—２００８、ＩＥＣ ６０５３４.１—２００５～ＩＥＣ ６０５３４.９—２００８、ＢＳ ＥＮ６０５３４.１—２００５～ＢＳ ＥＮ ６０５３４.８.１—２００６、ＢＳ ＥＮ ６０５３４.８.２—２０１２、ＢＳ ＥＮ ６０５３４.８.３—２０１１、ＢＳ ＥＮ ６０５３４.８.４—２００７、ＡＳＭＥ Ｂ１６ ３４—２０１３、ＡＰＩ ６Ｄ—２０１４、ＡＰＩ ６２２—２０１１、ＡＰＩ ６２３—２０１５、ＡＰＩ ６２４—２０１４、ＩＳＯ １５８４８.２： ２００６、ＧＢ ２６６４０—２０１１、ＧＢ／ Ｔ ２６４８１—２０１１ 等标准。    调节阀在国民经济的各个部门中广泛的应用着。在石油、天然气的开采、提炼加工和管道输送系统中， 在化工产品、煤化工产品的生产系统中， 在水电、火电和核电的电力生产系统中， 在冶金行业生产系统中， 在医药和食品生产系统中， 在城市和工业企业的给排水、供热和供气系统中， 在船舶、车辆、飞机及各种运动机械的流体系统中， 在农田的排灌系统中， 都大量地使用着各种类型的调节阀。此外， 在国防和航天等新技术领域里， 也使用着各种性能特殊的调节阀。因此， 调节阀是我国实现工农业现代化、进行科技创新不可缺少的产品， 它与生产建设和人民生活都有着密切的关系。    调节阀安装在各种管路和装置系统中， 用于控制流体的压力、流量、温度和流向。由于流体的压力、流量、温度和物理化学性质的不同， 对流体系统的控制要求和使用要求也不同， 所以调节阀的种类和品种规格非常多。因此， 如何认真地制造和正确地选用调节阀， 是实现调节阀的调节性能、密封性能、动作性能和流通能力的关键所在。对于大多数调节阀来说， 调节阀的性能（基本误差、回差、死区、始终点偏差、额定行程偏差、固有流量特性、泄漏量） 是首要问题。由于密封性能差或密封寿命低而造成流体的外漏或内漏， 会产生环境污染和经济损失； 有毒有害的流体、腐蚀性流体、放射性流体和易燃易爆流体的泄漏有可能产生重大的经济损失， 甚至造成人身伤亡， 对于高中压气体的调节阀， 阀门的安全可靠是非常重要的， 因此必须十分重视调节阀的制造和正确选用问题。    本书在内容上尽量考虑调节阀的制造者和选用者的需求， 把可能用到的各种数据资料提供清楚， 且力求全面。    本书在编写过程中， 得到许多单位的领导和专业人士的指导和帮助。提供技术资料和协助出版工作的有： 天津贝特尔流体控制阀门有限公司的副总经理李东明高级工程师； 中国石油西部管道公司的杜华东高级工程师； 四川固特阀门制造有限公司的袁剑； 沃福控制科技（杭州）有限公司的朱冠生； 超达阀门集团股份有限公司的叶建中高级工程师； 中国石油西气东输管道公司的王红彬高级工程师， 关兴林高级工程师； 浙江唯高标准件有限公司的罗奔高级工程师；兰州理工大学张希恒教授、高级工程师； 中国寰球工程公司（ＨＱＣ） 管道室宋亮高级工程师；温州职业技术学院阀门设计与制造教研室主任、温州市机械工程学会泵阀分会会长高级工程师董金新； 北京同创阀门研究中心的徐广斌等。在此一并表示衷心的感谢。    由于作者水平所限， 错误和不妥之处在所难免， 敬请广大读者批评指正。    编　者
    第１ 版前言    在自动化技术中， 调节阀是最常用的执行元件之一。使用一个自动化元件， 必然有许多特性问题， 如机械特性、水力特性、工艺和自动化特性等。所以在实践中， 正确地选择调节阀总要遇到许多问题。    从实际出发， 本书介绍了调节阀的分类和名词术语。因为调节阀既是自动化系统的元件， 又是管路系统的阀门， 故又分析了它在不同流动状态时的静态特性和工作特性。在不同温度、压力、液面和流量条件下， 确定调节阀的最佳特性。书中也介绍了调节阀的结构和元件计算， 调节阀的材料， 用于特殊目的调节阀， 调节阀的执行机构和附件， 调节阀的选择，调节阀的试验、维护和修理。书中还提供了大量的图、表和数据资料， 便于读者查阅应用。    在选择调节阀时， 书中带有许多计算实例。这些计算实例中， 优先选用国产调节阀。为此， 本书附有国产调节阀的主要特性数据表， 同时也把国外主要生产调节阀厂家的数据作概括的介绍。    本书对下列人员的工作会有帮助： 工业自动化系统的设计技术人员； 使用工业自动化系统的技术人员； 设计与管理工艺过程的技术人员； 从事调节阀设计与制造的技术人员； 自动化专业的大学师生。    本书在编写过程中， 有关单位和专家提供了许多宝贵资料和意见， 为本书的编写创造了条件。提供技术资料和协助出版的有浙江方正阀门制造有限公司郝文明、刘德银、张文权高级工程师； 成都华西化工研究所杨炯良高级工程师； 浙江上正阀门集团陈蜀光高级工程师；长春高压阀门股份有限公司张清双工程师； 上海科科阀门有限公司彭建宏、陈晓丽工程师；浙江标一阀门集团李国华工程师； 北京阀门研究所宋燕琳翻译等。在此一并表示衷心的感谢。    由于作者水平所限， 错误和不妥之处在所难免， 敬请广大读者批评指正。    编　者