双座阀、套筒阀下降70～80％；因功能全可使调节阀品种规格大大减少，带来了选型、备品备件、工厂管理等方面的极大简化；可靠性大大提高。正因为它有如此优点，所以它成为了调节阀的首选产品；成为了单、双座阀、套筒阀、蝶阀、老式球阀、偏心旋转阀等的最佳替代产品，尤其是大口径阀，其优点更加突出。值得一提的是，本阀配上高可靠、高性能、超轻超小的电子式执行机构，其应用越来越广泛，将会成为下世纪调节阀的主流。本阀在小口径时特点不如大口径显著。 7 特殊阀
特殊阀是相对普通阀而言的。当阀的工作条件超出了普通阀的工作条件，或者某一条件、某一需要作特殊要求时，如高温、高压、强腐蚀、严重冲蚀、严重堵塞、严密切断、超小流量、紧急动作、保温夹套、微压力自力式、高可调比等，这就形成了本节所指的特殊阀。 7.1 高压调节阀
通常高压调节阀是指刚PN≥16MPa的阀，该阀使用中主要存在的问题不是压力大，而是压差特别大时，便对阀芯、阀座产生严重的汽蚀和冲蚀，导致整阀的寿命极短，一般的阀仅能用上1～2个月。为了解决高压阀的寿命短的问题，国内外的厂家均作了很多工作，分别在材质和结构上作了大量探索，形成了形形色色的产品。从结构上划分，主要分为多级式高压阀、迷宫式高压阀、单座套筒负荷式高压阀等。阀体结构型式有直通式、笼式（套筒式）、角型式，但归根结底，目的都只一个：提高高压阀的使用寿命。这里，笔者不去一一介绍这些产品，现仅从提高可靠性和使用寿命上，介绍一种结构最简单、安装方便、尺寸小且寿命长的一种产品，从而达到解决高压阀寿命短的这一根本目的。 1）高压阀寿命短的原因
高庄阀的使用寿命短是众所周知的，概括起来，引起高压阀寿命短的主要原因有两个。 （1）冲蚀
在节流口，介质高速流动，具有强大动能，它可以很快将阀芯、阀座表面冲出流线形的细槽，这就是所谓的冲蚀。尤其在小开度工作，节流间隙小，节流速度达到最大值，冲刷破坏也相应达到最大值，巨大的冲刷将使阀的寿命成倍下降，这就是高压阀为什么要避免小开度工作的原因。 （2）汽蚀
在节流口介质的高速流动，其速度能急剧增加，根据能量守恒原理，压力能必将急剧下降，当压力低于饱和蒸汽压（Pv）后，液体就会分裂出气体来，形成气液双相流动，这就是所谓的闪蒸；当介质流经节流口后，节流速度开始逐渐下降，压力开始逐步恢复，当压力恢复到大于饱和蒸气压时，汽泡破裂回到液态，就在破裂的瞬间，产生强大的压力冲击波，使作用的阀芯、阀座表面的材料冲击成蜂窝状的小孔，并引起振动和噪音，这就是所谓的汽蚀。引起闪蒸的压差条件是：△P＝FL（P1－PV），其中FL为压力恢复系数，P1为阀前压力，Pv外为人口温度下饱和蒸汽压。 汽蚀的产生过程见4－28图：
（3）汽蚀与冲蚀的主次关系
小开度工作时，冲蚀是主要矛盾；大开度工作时，汽蚀是主要矛盾。所以，用户使用时要尽量避免小开度工作；生产厂家制造的高压阀必须有较好的反汽蚀措施，否则，阀很快造成汽蚀破坏。
图4-28 汽蚀产生过程
2）反汽蚀高压阀及反汽蚀措施 （1）反汽蚀高压阀结构
通过以上措施形成的新型高压阀结构见4－29图，该阀的主要特点是多次节流分摊压差。
●一次节流―G接管缩径（A处，相当于孔板节流，约占总压降的10％）。
●二次节流―F单座节流（主节流、B处单座阀的结构，约占总压降的30％）。
●三次节流―E套筒节流（C处，套筒结构，约占总压降的60％）。 ●本高压阀结构相当于：孔板＋单座阀＋套筒阀。
4－29图
（2）反汽蚀措施
①过去用硬质合金是不可取的，因为太硬反而脆，代之的是硬度和韧性综合性能更好的耐汽蚀、抗冲刷材料；
②七十年代，在阀后设置孔板，降低阀上压降，借用此思想，我们在阀内设置阻力，达到较好的效果；
③多级高压阀是通过多级阀芯分担压差来提高寿命，借用此思想，我们按多级原理进行反汽蚀改进；
④挠流会产生局部严重冲蚀，我们用分散节流的办法来克服它； ⑤彻底根治了导向衬套偶尔有松落的问题； ⑥增大刚度，防止阀杆断裂；
⑦大口径、大压差时，选配强力活塞执行机构。 3）正确使用的注意事项
（1）防止小开度工作是应用的关键，小开度工作会成倍地缩短寿命，遇此应立即缩小DN或dg； （2）对大口径阀，必须仔细计算不平衡力，选好执行机构和工作弹簧范围，防止阀关不到位； （3）对口径小、压差又特别大的阀，最好备有节流件，以便需要时及时换上；
（4）1995年化工部通报某化工厂因阀芯断裂造成的事故，阀为流闭型（侧出底出），阀芯头自动关闭，压力高，导致其它设备爆炸，造成了严重死亡事故。因此，从完全第一的角度考虑，还是选用流开型（底进侧出）好。 4）使用效果
该结构于1992年获得国家专利，通过这七八年的使用，证明该结构是非常成功的，其寿命可达2～3年（若阀计算有误，处于小开度工作除外），使高压阀寿命短的老大难已成为历史，在国内的合成氨装置的液位调节中、尿素装置中的P4阀中有数十家使用（如宜化、郴化集团、洞氮、鲁西化肥厂、黑龙江浩良河化肥厂??）。
7.2 耐腐蚀阀
耐腐蚀问题和高压、高压差问题一样，一直是自控仪表中的老大难。腐蚀的危害十分严重，有的自动化系统还因腐蚀问题得不到解决而无法实现自动化控制，不得不改用手动，并且频繁地更换被腐蚀的仪表及设备。故此，努力地寻找新的结构和材质的耐腐蚀阀，一直是国内外厂家及设计院关注的问题。 1）耐腐蚀调节阀的发展历程
解决调节阀耐蚀问题，首先是材料问题；其次是调节阀的结构。早在二三十年代，国外便有耐腐蚀合金，如哈氏合金、蒙乃尔合金，而国内五六十年代才起步，而把耐腐蚀合金用在调节阀领域是从八十年代开始的，但因耐腐蚀合金价格太贵而无法广泛推广使用，只能在不计成本的个别场合被选用。迄今为止，所发现最耐腐蚀、被称为“耐腐蚀王”的是聚四氟乙烯，但在五十年代初它的价格接近黄金的价格，也无法用在产品上。
橡胶具有一定的耐腐蚀性，价格便宜。因此在温度不高的情况被广泛地用在耐腐蚀设备的调节阀上。五六十年代便产生衬橡胶的隔膜阀。为调节大流量的腐蚀介质，进而又产生了衬胶的蝶阀。但橡胶并不完全耐腐蚀，且使用温度，耐压条件受到一定的限制。所以，耐腐蚀阀一直是老大难。
到八十年代，聚四氟乙烯价格便宜了，尤其解决了塑料的喷涂问题（气孔与金属间易脱落），于是便产生了衬氟塑料的隔膜阀，由此代替了衬胶的隔膜阀和蝶阀。由于一时找不到更优替换产品，所以在很长一段时间，衬氟塑料的隔膜阀被许多厂家使用。实际上，据现场使用反馈表明，该阀具有两个明显的缺陷。一是可靠性差、寿命短。氟塑料制成薄的膜片，在工作时被强迫作上下折叠运动，由于氟塑料无弹性，这就大大降低了阀的使用寿命。故此，这种氟塑料膜片的不可靠性导制整阀的可靠性极差，是隔膜阀最大的缺陷；二是笨重，在调节阀逐渐向小型化、轻型化、仪表化方向发展的同时，隔膜阀始终无法减轻重量。这时因为隔膜受到所有介质压力作用，其不平衡推力十分大，相应的执行机构推力也必须十分大，故笨重问题无法解决；
从以上的发展历程看，耐腐蚀问题仍是“老大难”，得需寻找新的结构的耐腐蚀阀从根本上予以解决。 2）系列耐腐蚀阀的开发 （1）全四氟耐蚀单座阀
聚四氟乙烯是当今最好的耐腐蚀材料，被称为“耐腐蚀王”，它具有非常优良的耐蚀和耐热性能，除金属锂、钾、钠、高温下的三氟化氧、高流速的液氟外，它几乎可以抵抗所有化学介质（包括浓硝酸和王水）而不受其腐蚀，而由它制造的耐腐蚀阀无疑是最好的。
全四氟耐腐蚀单座阀采用金属外壳与聚四氟乙烯镶嵌的结构型式。金属外壳一般用碳钢或不锈钢，里面与介质接触的部分（容腔、通道、节流件）全是聚四氟乙烯。这样，腐蚀问题得到了较彻底的解决，尤其是在硫酸、盐酸、湿氯气等介质中使用效果尤为突出。该产品1992年获得专利。
用氟塑料制造的耐腐蚀阀可用于温度180℃以内，公称压力≤4.0MPa条件下的各类强腐蚀介质。除个别介质外，它几乎是万能的耐腐蚀阀，不存在腐蚀问题，只是转变成温度、压力受到限制的机械强度问题，但它已经解决了95％以上的腐蚀问题。 （2）衬氟0型球阀
衬氟球阀称水处理专用球阀，它用于强酸、强碱、水处理（脱盐水）的两位控制装置中。在耐腐蚀上，它仍采用衬氟塑料，各种强腐蚀介质、脱盐水站介质对它没有任何腐蚀；在结构上，由于球阀的球芯是一个刚度、强度好的可靠性好的零件，从根本上解决了过去隔膜阀的隔膜片不可靠的缺陷，从而提高了阀的可靠性并延长了使用寿命。另外，其执行机构的运动是克服转动摩擦力，所需的力矩较小，执行机构的笨重问题也得到解决。故此，在两位切断和控制的强腐蚀场合，衬氟球阀是替代隔膜阀的最佳产品。该产品于1992年获国家专利。 （3）衬氟V型球阀
衬氟O型球阀是用于两位调节切断，但如在不干净的强腐蚀介质的调节场合，宜用衬氟V型球阀，它的结构、安装尺寸和衬氟O型球阀基本一样，只是球芯开了一个具有调节特性的V型槽，这样，它不仅防堵性能好，而且在小开度工作时调节性能好。故此，在含有颗粒、粘稠、悬浮液等介质场合，建议选用该类腐蚀阀。 （4）衬氟蝶阀
该阀主要选择在大口径、大流量的强腐蚀调节场合。它由氟塑料来接触介质和抵抗介质腐蚀。它不仅腐蚀性能好，且具有极好的防堵性能。该产品于1992年获国家专利。 （5）耐腐蚀合金阀
前四类腐蚀阀已经基本上解决了耐腐蚀问题，但如果压力过大（PN>2.5MPa），温度过高或过低（t>180℃、t﹤－40℃）的个别场合，仍不得不采用耐蚀合金阀，该阀显著的特点是价格贵，仅用于不得已的场合，但这种场合已越来越少，因为绝大部分场合已被四氟阀所解决。 3）耐腐蚀阀的应用效果
以上系列耐腐蚀阀被全国上百家厂家使用，验证表明耐腐蚀性能好、可靠性提高、使用寿命大大延长，如贵州赤天化使用的水处理专用球阀，已连续四次对原有的隔膜阀进行更换改造；内蒙古吉兰泰、开封化
肥厂、四川红光化肥厂、扬州农药厂、云南氮肥厂、成都化工厂等厂家使用的耐腐蚀阀使用效果均良好，有的使用寿命长达7～8年（原用阀腐蚀严重的地方仅能用半年左右）。
7.3 耐冲蚀阀
冲蚀厉害的场合，使阀的寿命大大缩短。然而，迄今为止，没有专门的耐冲蚀阀门，还是在十大类产品上通过改进结构工艺、材料来预防或者减小冲蚀，从而变为了较特殊的阀。 1）冲蚀的原因
（1）在大压差、含颗粒介质的场合冲蚀十分厉害； （2）在小开度工作、节流面积小时，存在严重冲蚀；
（3）流向为流开时，往往在很大程度上造成阀被冲蚀，很快破坏密封面； 2）防冲蚀的措施
（1）从材料上：对冲蚀厉害的场合，考虑在节流面堆焊耐磨合金，若冲蚀特别严重时，导向面还应堆焊，以提高对节流面或导向面可靠性的保护措施。
（2）从节流面积上：如果节流面积小，对节流面冲蚀厉害，为减轻或消除冲蚀状况，应尽量考虑圆整的节流面，使节流面集中，缓解对节流面的冲蚀。节流面圆整的阀通常有“V”型球阀、全功能超轻型阀。因此，它们的防冲蚀效果最好；另外，冲蚀厉害场合大多是不干净介质，往往伴随着堵塞。这样，同时又要考虑防堵问题，恰恰“V”型球阀、全功能超轻型阀均具有这两种功能。
（3）从流向：若从消除冲蚀的主要矛盾出发，宜选流闭型，这样，介质仅冲刷流经节流口后的部位上，有利于保护密封面。
（4）在选阀：建议宜选用全功能超轻型阀（带V型口的阀芯）。再堆焊耐磨合金并辅以流闭型，将较好地解决介质对阀的冲蚀问题。
7.4 高温蝶阀
通常的产品的耐温范围在450℃，这里所指的高温阀是指温度大于450℃的阀；可划分为450～600℃、600～750℃、750℃以上。
高温阀通常涉及两个问题：①对热膨胀、冷收缩的影响，如导向的间隙、阀板的转动间隙，若稍不慎，便会被卡住；②高温材料的蠕变并造成材质的机械性能下降，即涉及材料的耐温性能。
对450～600℃的阀可选用常规的阀。另外再注意两个问题：①选高温填料；②上下盖的密封；对600℃以上的阀，目前，国内主要采用蝶阀结构，阀体内衬耐热材料，这种结构非常笨重。较好的方法应该是直接选用高强度合金，这种合金可直接用在900~1000℃内，如发动机燃烧室就选用这种材质，它们不只耐温性能好，而且还有较好的强度性能；选用这种材料，大口径可用蝶阀，中小口径可用球阀，如全功能超轻型调节阀。它与其它产品的不同在于上面已提到的三点：①材料用高温、高强度合金；②上下盖的密封问题；③高温填料问题。
7.5 防堵调节阀
阀门的堵塞也是最常见的故障，除介质的不干净外，还有管道内的焊渣，铁屑等，所以要求调节阀必须有较好的防堵功能，到目前为止，还没有专门的、不堵的调节阀，只是什么样的阀防堵功能更好而已。 （1）从结构上看：凡流路复杂的阀，防堵功能差，这类阀就是直行程类的调节阀。以套筒阀为例，见图4-30、31，
图4-30
介质从水平方向流进阀后，经垂直节流，又再水平流出。可以看出，这种转弯倒拐的复杂流路，产生不少的漩涡死区，给介质提供了可沉淀的空间，所以极易堵卡；从套筒与阀塞的配合上看，两者阀的间隙小，稍有不干净的东西就会造成卡堵。再看单、双座阀，其下阀盖的导向处就是一个提供介质沉淀的死区，沉淀的东西不断堆积起来，导制阀芯往下运动十分困难。使阀关不到位，见图4－32。
图4－32 图4-31
角行程的阀易克服为直行程阀流路复杂和上下导向易堵卡的问题，介质流经角行程类的阀，似乎是直接流进流出，最典型的就为O型球阀，就象直管道一样，其防堵性能最好，见图4－33（a ）；其次就是全功能超轻型阀、蝶阀，它们的节流形式见图4－33（b）、（c）。
“O”形球阀流路示意图
全功能阀流路示意图 图4－33
（2）从节流间隙上看：介质流经节流口时，在同样的节流面积条件下，如果节流间隙小，不干净介质不易通过，则容易堵塞；反之，不容易堵塞。对柱塞型阀芯，见图4－34，它的节流面积分布在圆周上，所以，其间隙大，颗粒很容易通过窗口。由此看出，节流面积越集中（不是圆分布），节流间隙越大，防堵性能就越好。这样的阀有“V”型球阀、全功能超轻型调节阀等。
蝶阀流路示意图
单座阀节流示意图
图4－34
V形球阀节流示意图
图4－35
(3)结论：①角行程类的阀远远好于直行程类的阀；②开V型口的阀节流间隙最大、最圆整、防堵性能最好，而圆柱形的阀防堵性最差；③将上述两个问题结合起来看调节阀，防堵性能最好的是O型球阀、全功能超轻型调节阀、V型球阀；其次是偏心阀、蝶阀。
调节阀教程
