摘要：分析了第一代調節(jié)閥存在笨重、功能不全、可靠性差的三大問題，以此作為新型產品的突破方向，研制出了“全功能超輕型調節(jié)閥”。它一問世，立即受到使用單位和設計院的好評和高度重視，作為新型產品，它將逐步取代現行的主導產品，成為下世紀調節(jié)閥的主流。
關鍵詞：全功能；超輕型；調節(jié)閥
1、調節(jié)閥的歷史回顧
早在60 年代以前，單座閥、雙座閥、隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥、三通閥、套筒閥、偏心旋轉閥計九大類調節(jié)閥相繼問世，然而在這以后的三十多年時間里，產品沒有大的突破，更說不上更新?lián)Q代，人們只是在改進和完善上下功夫。一個成功的例子就是70 年代的CV3000 及80 年代國內的精小型單座閥、套筒閥。它們比老式產品的重量和高度下降了30 ％ ，但在功能和可靠性方面并沒有突破。所以，僅代表60～70 年代水平的單座閥、雙座閥、套筒閥至今仍然是調節(jié)閥的主導產品，這顯然與自動化技術的高速發(fā)展不相適應。故此，調節(jié)閥行業(yè)急需期待新一代產品的問世。
2、現行主導產品主要存在的問題
為了尋找調節(jié)閥的突破方向，必然首先全面了解調節(jié)閥存在的問題。我們在1997 年對調節(jié)閥作了專門調查， 共反映出9 個問題： 1) 太笨重占3313 ％；2) 品種繁多給使用帶來極大的麻煩占6711 ％；3) 泄漏大占4215 ％；4) 經常堵卡、動作遲鈍占2518 ％；5) 壽命短占1317 ％；6) 推力不夠，閥關不嚴占916 ％； 7) 流量系數小、調節(jié)范圍小占512 ％；8) 閥外泄占413 ％； 9) 振蕩、振動、嘯叫占117 ％。
產生這些問題無疑與閥的自身缺陷、生產質量、使用質量有關，但僅從閥自身缺陷上找原因有如下三大問題。
2.1、笨重
調節(jié)閥輕則幾十公斤，上百公斤，重則幾百公斤，甚至上千公斤。它給調節(jié)閥的運輸、起吊、安裝、維護帶來很大的麻煩。
2.2、功能不全
功能不全，必然形成多品種共存，以便功能互補。它給調節(jié)閥的計算、選型、維護、備品備件、工廠管理等帶來相當大的不便。
2.3、可靠性差
可靠性差必然出現如“漏、滴、堵、卡、動作差”等問題。它給系統(tǒng)的正常投運帶來很大的困難。
3、新型產品的突破方向
從本世紀初到現在，調節(jié)閥仍然處于老產品的水平上。根據老產品的上述問題，我們首先制定了新型產品的突破方向。
3.1、重量上的突破
至少應該比老產品中的主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥重量下降60 ％～80 ％ ，比精小型閥還要輕30 ％～50 ％ ，才能真正實現小型化、輕型化、儀表化。
3.2、功能上的突破
用一種多功能或全功能的產品去代替眾多功能不全的產品，以便大大減少調節(jié)閥的品種規(guī)格；以便給調節(jié)閥的應用———計算、選型、工廠管理、備品備件等帶來簡化。
3.3、可靠性上的突破
逐一突破第一代產品的不可靠因素，用以提高系統(tǒng)的運行質量。
4、新型調節(jié)閥———全功能超輕型閥誕生
找到調節(jié)閥的突破方向后，我們集中力量組織攻關，花了兩年多的心血，終于使老產品中存在的笨重、功能不全、可靠性差三大問題得以重大突破，使新產品得以誕生。它突出表現三大特點。
4.1、超輕型
1) 直觀比較
該產品體積小、重量輕，外觀即可一目了然。
為了直觀比較，我們把它與同口徑的單座閥、雙座閥、套筒閥連接在一起以便直觀比較，見下圖。
2) 重量比較
全功能超輕型閥與現行主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥的重量按規(guī)格逐一進行比較(比較表略) 。比較結果是： 氣動閥重量減輕了60 ％～70 ％；電動閥重量減輕了70 ％～80 ％。
4.2、全功能
1) 調節(jié)閥的功能研究及說明
為了從功能上突破，必須首先弄清楚調節(jié)閥的使用功能，見表1。
表一：調節(jié)閥的使用功能
序號 使用功能 功能說明
1 調 節(jié) 主要功能，其表現在五個方面：流量特性、可調比、小開度工作性能、Kv 值和動作速度
2 切 斷 反映閥的內在質量指標，閥的內漏應該是越小越好
3 克服壓差 保證閥動作自如和切斷，與切斷功能不可分割
4 防 堵 保證閥在不干凈介質場合正常運行；防止管道內的渣物堵卡閥
5 耐 蝕 抵抗介質的腐蝕(腐蝕介質) 、沖蝕(含顆粒和高壓差介質) 和汽蝕(閃蒸介質)
6 耐 壓 反映閥的強度和安全指標
7 耐 溫 滿足不同溫度條件下對閥的強度和性能的要求
8 外 觀 體現小型化、輕型化、儀表化和美觀
9 重 量 方便使用(起吊、運輸、安裝和維護等)
2) 全功能的實現
全功能超輕型閥實現的功能說明歸納在表2
表2 全功能超輕型閥的特點
序號 特點 解釋說明
1 調節(jié)性能好 可調范圍R = 100～200 是P ，N ，M的3～7 倍；小開度調節(jié)性能好； Kv 值是單座閥、雙座閥、套筒閥的2～3 倍
2 切斷性能好 閥芯與閥座成線接觸，接觸良好，硬密封泄漏率10 - 6～10 - 7 ，比單座、雙座和套筒的泄漏率(10 - 3～10 - 4) 減少了1 ‰
3 克服壓差最大 介質合力對中心轉動力矩小，故切斷壓差大，最大可達PN 值，是單座閥的5～20 倍
4 防堵性能好 介質直通，流路簡單，防堵性能遠遠優(yōu)于單座閥、雙座閥和套筒閥
5 耐蝕性能好 本閥采用了耐腐蝕和耐沖蝕措施，具有極好的抗腐蝕和抗沖蝕功能
6 耐壓性能好 采用鍛件式閥體， PN 可達32MPa
7 耐溫性能好 采用高溫填料，適用溫度范圍大： - 60 ℃～ + 600 ℃
8 尺寸小，重量輕 最佳的結構設計，使整機重量較單、雙座閥、套筒閥減輕60 ％～80 ％；高度下降50 ％～70 ％
9 外 觀 外觀優(yōu)化設計，使執(zhí)行機構和閥最佳組合，整機勻稱而美觀
3) 與其他閥的功能比較
全功能超輕型調節(jié)閥與其他九大類調節(jié)閥的功能比較見表3。
產品類型 調節(jié) 切斷 克服
壓差 防堵 耐蝕 耐壓 耐溫 重量 外觀 最佳功
能數量 功能分
直行程單座閥 √ 0 × × √ √ √ × × 4 13
直行程雙座閥 √ × √ × 0 √ √ × × 4 13
直行程套筒閥 √ × √ × 0 √ √ × × 4 13
直行程角形閥 √ 0 × 0 √ √ √ × × 4 14
直行程三通閥 √ 0 × × 0 √ √ × × 3 11
直行程隔膜閥 × √ × √ √ × × × × 2 9
角行程蝶閥 √ √ 0 √ 0 0 √ √ 0 5 19
角行程球閥 √ √ √ √ √ √ √ 0 × 7 22
角行程偏心旋轉閥 √ √ √ √ √ √ √ × × 7 21
角行程全功能超輕型調節(jié)閥 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 9 27
符號(計分) 說明:“√ ”表示最佳(3 分) ;“0”表示基本可以(1 分) ;“×”表示差(零分) 。
4.3、高可靠性
僅從重量、功能上突破還不夠，閥的可靠性還必須大大的提高，全功能超輕型閥主要解決了：
1) 閥桿密封的可靠性———大剛度閥桿和耐磨填料，壽命是四氟填料的2～3 倍；
2) 芯、座密封的可靠性———芯、座采用硬密封，且用堆焊耐磨合金作進一步保護，其壽命是四氟等軟閥座、不銹鋼閥座不可比擬的；
3) 電動閥配高可靠的電子式執(zhí)行機構———5～10 年免維修，較好地解決了電動執(zhí)行機構的可靠性差問題；
4) 氣動閥采用齒輪齒條式活塞執(zhí)行機構———與閥直連，簡化了結構；齒輪齒條轉動靈敏、回差小、動作可靠；
5) 足夠的執(zhí)行機構力矩———克服壓差、摩擦力矩，有充分余地，使之動作自如；
6) 介質直通、流線型設計———防止堵卡，提高動作的可靠性；
7) 減小閥芯閥座的摩擦———進一步提高閥芯、閥座壽命。
4.4、性能指標及主要參數
型號：氣動ZSRH、電動(電子式) ZDRH；公稱通徑： DN20～400 ；公稱壓力： PN116～32 ；流量特性：近似對數、近似直線；可調范圍： R = 100～200 ；泄漏率：1 ×10-6～1 ×10-7 ；允許壓差： [Δp ] ≤PN ；工作溫度： - 60 ℃～600 ℃。
4.5、使用效果及適用意義
1) 使用效果
全功能超輕型閥自投用一年來，到目前已生產上千臺，10 個廠家使用，使用效果非常明顯，由于它的超輕型、全功能、高可靠性的特點，已經受到了使用廠家和設計院的特別關注。
2) 適用意義
全功能超輕型閥(現已獲國家專利) 從根本上解決了老產品存在的主要問題，帶來了調節(jié)閥史上的四個重大突破—一是重量上的突破；二是功能上的突破；三是可靠性上的突破；四是電動閥應用上的突破(改變了過去因電動閥可靠性差應用受到極大限制的歷史) ，成為了真正意義上的新型產品。
它將逐漸取代現行老產品單座閥、雙座閥和套筒閥的主導地位，成為新世紀調節(jié)閥的主流。如果是這樣，這將是我們中國對調節(jié)閥發(fā)展史上的一大貢獻。