本書全面介紹了石油、化工等流程工業(yè)用控制閥的設計、制造、質(zhì)量控制、選用、維護檢修技術(shù)原理及方法。全書共17章,主要內(nèi)容包括:控制閥基礎知識,控制閥的基本原理、分類、名詞術(shù)語和參數(shù);控制閥相關標準、規(guī)范和認證;流體介質(zhì)物性基礎數(shù)據(jù);控制閥材料及耐蝕性;控制閥選型與計算;控制閥的設計;控制閥制造技術(shù)與執(zhí)行機構(gòu);控制閥各類附件,如定位器、電磁閥、空氣過濾減壓閥、行程開關以及其他常見控制閥配套附件;控制閥控制模式和質(zhì)量控制及檢驗試驗;控制閥的維護、維修與安裝以及控制閥智能制造。
本書提供了大量圖、表、數(shù)據(jù)資料,為廣大流程工業(yè)生產(chǎn)過程控制領域的工程技術(shù)人員、設計科研院所的技術(shù)人員及控制閥相關行業(yè)設計、應用和維護人員提供了參考依據(jù)和可查閱的數(shù)據(jù)資料。
前言
控制閥是一種能夠改變過程控制系統(tǒng)中流體流量的動力操作裝置。它包括閥門及其所連接的執(zhí)行機構(gòu),執(zhí)行機構(gòu)能夠根據(jù)來自控制系統(tǒng)的信號改變閥門中流量控制元件的位置。控制閥是工業(yè)自動化的關鍵基礎部件,它廣泛應用于石油天然氣、石化化工、冶金鋼鐵、電力、輕工等國民經(jīng)濟命脈產(chǎn)業(yè)和眾多基礎工業(yè),是在工業(yè)過程中精確控制介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的核心部件。作為流程工業(yè)控制系統(tǒng)的終端控制元件,控制閥是復雜的高科技產(chǎn)品, 它在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用, 不僅要求具有流通能力、泄漏量、材料適應性等靜態(tài)性能指標,還需具有調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的功能,同時,還決定了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精確度和自動化程度。隨著技術(shù)的進步,工業(yè)控制系統(tǒng)中超高壓、真空、超高溫、超低溫、酸性、腐蝕、易燃易爆、多相流等復雜極端工況日益增多,從而對控制閥的安全性、可靠性以及使用壽命等提出了更高更嚴格的要求,對生產(chǎn)制造的工藝裝備、設計水平、工藝水平及檢測試驗手段的要求進一步提高?刂崎y技術(shù)的發(fā)展水平體現(xiàn)了國家的基礎裝備制造能力和工業(yè)現(xiàn)代化水平,是流程工業(yè)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)自動化、智能化的必要條件。
雖然控制閥的結(jié)構(gòu)基本上都是由閥體組件、執(zhí)行機構(gòu)和控制器件(附件)組成,但是由于其主要零件與被控(流體)介質(zhì)直接接觸,因此在控制閥設計時,不僅要考慮機械強度、剛度、制造工藝和摩擦、磨損等問題,還要考慮流體的物理、化學作用和流體動力、熱力作用所產(chǎn)生的問題?刂崎y的設計、制造不僅涉及機械設計、機械制造、自動控制學科的知識,還需要材料學、腐蝕學、流體動力學、熱力學和傳熱學等學科的知識。
同時,由于控制閥的品種較多,使用數(shù)量較大,從業(yè)人員必須綜合應用各種知識,貫徹相關的標準,并通過試驗研究和實踐,才能最終完成控制閥的設計、制造、選擇、應用、安裝、維護等工作。
本書突出實用性,盡量以圖表的形式向讀者提供控制閥設計計算實際需要的公式、數(shù)據(jù)和程序方法,并匯集了大量的國內(nèi)外有關閥門設計的最新標準資料,包括基礎標準、結(jié)構(gòu)尺寸標準、材料標準、試驗方法標準等,有助于設計者根據(jù)不同需要按照不同的標準設計閥門。本書在引用國外標準、數(shù)據(jù)時,仍保留其原用計量單位,并在附錄A中給出了常用計量單位轉(zhuǎn)換與換算。
我們相信,本書的出版將會受到廣大控制閥工作者的關注,也會對我國控制閥水平的提高起到積極的推動作用。由于編者的學識與水平有限,書中難免有不妥或疏漏之處,真誠地希望廣大讀者對本書存在的缺點和不足進行指正,以利修正,讓更多的讀者獲益。
編者
前言
第1章控制閥基礎知識
11控制閥工作原理
12控制閥分類
121按結(jié)構(gòu)形式分類
122按技術(shù)參數(shù)分類
13控制閥組成及術(shù)語
131閥體組件
132執(zhí)行機構(gòu)
133控制閥附件
134控制閥術(shù)語
14控制閥主要參數(shù)
141公稱尺寸
142公稱壓力
143結(jié)構(gòu)長度
144額定流量系數(shù)和額定
容量
145流量特性
146可調(diào)比
147泄漏量
148推力及扭矩
149控制精度
1410響應時間
第2章控制閥相關標準、規(guī)范和
認證
21國家標準及行業(yè)標準
211國家標準
212行業(yè)標準
22控制閥國際標準
23控制閥相關控制部件標準
231定位器產(chǎn)品相關標準
232電磁閥產(chǎn)品相關標準
233電動執(zhí)行機構(gòu)相關標準
234空氣過濾減壓閥及其他
氣控元件產(chǎn)品相關
標準
24控制閥相關防爆標準
25其他相關標準及規(guī)范
26控制閥相關認證
第3章流體介質(zhì)物性基礎
數(shù)據(jù)
31常用液體性質(zhì)
32常用氣體性質(zhì)
33典型工業(yè)氣體的熱物理性質(zhì)
331空氣
332氮氣
333氧氣
334一氧化碳
335二氧化碳
336氫氣
337水
34常見有機、無機和單質(zhì)氣體
比熱容比
35純物質(zhì)物性數(shù)據(jù)
第4章控制閥材料及
耐蝕性
41承壓件材料
411承壓件材料的種類
412承壓件材料的力學
性能
413碳鋼
414普通低溫鋼
415高溫鋼
416不銹鋼
417鎳基合金
418鈦及鈦合金
419控制閥承壓件常用
材料
4110承壓件常用材料的標準
及牌號對照
4111材料的壓力溫度額
定值
4112承壓件常用材料的使用
溫度范圍
4113鈦及鈦合金的溫度
范圍
4114承壓件常用材料的化學
成分和力學性能
42控壓件材料
421控壓件材料特性
422一些特殊介質(zhì)的材料
禁忌
423軟密封材料
43緊固件材料
431緊固件材料的標準
432緊固件材料的選用
433常用緊固件的力學
性能
44密封材料
441常用密封材料
442常用的填料種類
443墊片
45控制閥表面硬化材料
451鈷基合金堆焊焊絲的
選用
452等離子弧堆焊用合金
粉末
453手工電弧焊堆焊用
焊條
454鎳基合金熔覆粉末
455非晶態(tài)合金堆焊材料
第5章控制閥選型與計算
51控制閥尺寸
52控制閥基本流量公式的
修正
521阻塞流修正與低雷諾數(shù)
修正
522可壓縮性流體修正
523配管集合形狀修正
524氣液兩相流計算
53閥座泄漏量計算及試驗
程序
54基本流量計算
541不可壓縮流體的計算
542可壓縮流體的計算
543不可壓縮流體與可壓縮流
體計算通用修正系數(shù)
544控制閥雷諾數(shù)Rev
545控制閥流量系數(shù)典型計算
實例
55流量特性及選擇
551控制閥固有流量特性
552工作流量特性
553流量特性的選擇
56控制閥選型計算
561控制閥的選型原則
562液體控制閥選型
563可壓縮流體閥門選型
計算
57力矩計算及執(zhí)行機構(gòu)選型
571直通閥
572旋轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)選型
58閃蒸和氣蝕
581阻塞流引起的閃蒸和
氣蝕
582閃蒸工況閥門選型
583氣蝕工況閥門選型
584氣液兩相流工況下控制閥
的計算與選型
59噪聲
591控制閥噪聲
592控制閥噪聲預估
593控制閥的噪聲
控制
第6章控制閥的設計
61控制閥常用設計計算
611閥體壁厚設計計算
612中法蘭的設計計算
613閥蓋和支架的結(jié)構(gòu)
614閥蓋的設計計算
615支架的設計計算
62調(diào)節(jié)閥設計計算
621調(diào)節(jié)閥閥芯的流量特性
曲線
622閥芯形面的計算和
繪制
623閥芯開啟流通面積的
計算
624流通面積計算實例
625柱塞式閥芯的形面計算
和繪制
626柱塞式閥芯形面計算
實例
627套筒調(diào)節(jié)窗口的設計
計算
628微小流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)形面
設計
629調(diào)節(jié)閥設計計算實例
63球閥設計計算
631球閥通道截面直徑的
選擇
632浮動式球閥的設計
計算
633固定式球閥的設計
計算
634球閥設計計算實例
64蝶閥設計計算
641蝶閥閥桿力矩的計算
642密封面摩擦力矩的
計算
643閥桿軸承處的摩擦
力矩
644閥桿與填料的摩擦
力矩
645蝶閥啟閉的總力矩
646閥桿強度計算
647蝶板強度驗算
648三偏心蝶閥設計計算
實例
第7章控制閥制造技術(shù)
71控制閥制造技術(shù)簡介
72控制閥典型加工方法
721控制閥的機加工工藝
722控制閥的裝配工藝
723控制閥的試驗與檢驗
73表面強化工藝
731堆焊技術(shù)
732熱噴涂技術(shù)
733熔覆加工技術(shù)
734表面熱處理
735滲碳/氮技術(shù)
736固體滲硼
74控制閥腐蝕與防護
741控制閥表面處理
742控制閥表面防護
75材料成型技術(shù)
751鑄造技術(shù)
752鍛造工藝
第8章執(zhí)行機構(gòu)
81氣動執(zhí)行機構(gòu)
811直行程氣動薄膜執(zhí)行
機構(gòu)
812直行程氣動活塞執(zhí)行
機構(gòu)
813角行