自力式温度调节阀培训手册

自力式温度调节阀培训手册

（工厂培训）

目录

一、前言 P3

二、自力式温度调节阀的分类及控制阀区别 P3（一）自力式温度调节阀的分类 P3（二）自力式温度调节阀与控制阀的区别 P3三、自力式温度调节阀的工作原理/结构/比较 P4（一）自力式温度调节阀的工作原理 P4 （二）K系列自力式温度调节阀的结构 P7（三）液体膨胀式与液体热蒸发压力式自力式温度阀的比较 P8

四、K系列自力式温度调节阀特点 P8

五、K系列自力式温度调节阀的安装 P9

六、操作说明 P10

七、维护和维修说明 P11（一）维修 P11（二）维修时的拆步骤装P12（三）日常维护P12

八、自力式温度调节阀的试验方法和检验规则P13

九、典型应用P13 （一）应用范围P14（二）热水槽的温度控制P14（三）热交换器的温度控制P14（四）蒸发器的浓度控制及主控制回路P15 附件1 F17型温控器传感器安装补充说明P17

附件2 F06型温控器传感器安装补充说明P18

一、前言

自力式调节阀是一种无需外来能源，依靠被测介质自身压力或温度或流量的变化，按预先设定值，进行自动调节的控制装置，是一种节能型仪表。它集检测、控制、执行诸多功能于一身，自成一个独立的仪表控制系统。

自力式调节阀由于产品结构简单，使用方便，维护工作量少等优点，特别适用于城市供热、供暖及没有供电、供气又需要控制的场合。据德国报道，城市供热、供暖系统采用该产品，热效率比以前提高30%-40%，节能效果显著。

二、自力式温度调节阀的分类及控制阀区别：

（一）自力式温度调节阀的分类

1、按阀门作用方式分类：

1）温闭型：

随温包温度升高，阀截流件趋于关闭的动作方式，属加热型自力式温度调节阀。

2）温开型：

随温包温度升高，阀截流件趋于开启的动作方式，属冷却型自力式温度调节阀。

2、按温控器工作原理分类：

1）“液体热膨胀压力型”自力式温度调节阀，或称热膨胀型。

2）“液体热蒸发压力型”自力式温度调节阀，或称热蒸发型。

（二）自力式温度调节阀与控制阀的区别：

该两类产品的区别，主要在于控制阀即需要外界能源（如电源或气源）做驱动能，又需要接受外来控制仪表信号才能改变阀内截流件相对位置，从而实现改变流体流量。而自力式温度调节阀则即不需要外来能源，又不需要接受外来控制仪表信号，仅靠被调介质的压力信号，便可实现压力调节。两者区别可见图1。

图1（a）控制阀

图1（b）自力式温度调节阀

三、自力式温度调节阀的工作原理、结构、比较

（一）自力式温度调节阀的工作原理

自力式温度调节阀按工作原理分为三大类：

液体热膨胀压力型；

气体热蒸发压力型；

理想气体式。

由于气体式应用较少，不再介绍，若有兴趣可参见附件4：自力式温度调节阀的原理和温包。

1、液体热膨胀压力型自力式温度调节阀的工作原理

1）加热型自力式温度调节阀

温度调节阀是根据液体的不可压缩和热胀冷缩

原理进行工作的。该阀由一个常开式控制阀和一个

带定点调节的温控器组成（见图2a）。

其数学关系式为：Vt=V o（1+at+bt2+ct3）：

式中：

V o——初始温度时，密封系统容积；

Vt——温度为t时，密封系统容积；

a 、b、c—充注液体积膨胀系数；

当被控对象温度低于设定温度时，温包内液体

收缩，作用在执行器推杆上的力减小，阀芯部件在

弹簧力的作用下使阀门打开，增加蒸汽或热油等加

热介质的流量，使被控对象温度上升，直到被控对

象温度达到了设定值时，阀关闭。阀关闭后，被控

对象温度下降，阀又打开，加热介质又进入交换器，图2a. 加热型工作原理图又使温度上升，这样使被控对象温度为恒定值。阀

门开度大小与被控对象实际温度和设定温度的差值

有关。

2）冷却型自力式温度调节阀

温度调节阀是根据液体的不可压缩和热胀冷缩

原理进行工作的。该阀由一个常闭式的控制阀和一

个带定点调节的温控器组成（见图2b）。

当被控对象温度高于设定温度时，温包内液体

膨胀，作用在温控器推杆上的力增加，阀芯部件在

推杆力的作用下使阀门打开，增加冷凝介质的流量，

使被控对象温度下降，直到被控对象温度达到了设

定值时，阀关闭。阀关闭后，被控对象温度上升，

阀又打开，又使温度下降，从而使被控对象温度为

恒定值。阀门开度大小与被控对象实际温度和设定

3）“液体膨胀式”对工作介质的要求：

液体的膨胀系数要大；液体对温包、毛细管、测量波纹管没腐蚀；液体具有小的粘性和比热高的导热率。

工作介质是根据温度测量范围的不同而选择。其测温下限不能低于工作介质的凝固点。

2、“液体热蒸发压力“型自力式温度调节阀

1）它是利用温包内感温介质的饱和蒸

气压与温度的变化的工作原理，按“克拉贝

龙—克劳修斯”定律发生变化的原理工作。

2）数学关系式为：log10p=A ×T+ B

式中：

p—充注液饱和蒸汽压；

T—温包所处温度；

A、B—充注液体系数。

以氯乙烷做感温介质的温包为例，其感温

介质氯乙烷温度—饱和蒸气压力曲线，如图3

所示。

由氯乙烷气液平衡蒸气压力曲线知，作为图3 氯乙烷气液平衡蒸汽压力曲线温包感温介质的氯乙烷的蒸气压力是随着温度

增加而成比例增加。自力式温度调节阀正是根据液体的蒸气压力与温度成正比关系进行工作的。

3）液体热蒸发压力式（蒸发压力式）温控阀工作原理及过载保护装置（见图4）温包1感受到温度低于这个

控制温度时，密闭系统内感温介

质18的蒸气压力下降，波纹管7

将蒸汽压力变换成的力也减小，

阀杆阀芯15在调节弹簧10作用

下通过推杆向上移动，阀开度增

大，使流过阀体16的加热介质增

当温度超过所要控制的温度时， 密闭系统内感温介质的蒸气压力增 大，波纹管7变换成的力也增大， 使阀杆阀芯15向下运动，阀开度 减小，流过阀体16而进入换热器 或其他装置中的加热介质减少，温度

下降至要求值。

所要控制的温度可通过调节盘19 来调节弹簧10实现。

当过载弹簧9在阀门已处于全关 位置，若温度继续上升（即过载时）， 它饱和蒸汽压的压缩使波纹管7只能 继续产生一定位移（限位），而不致于 使其过载而损坏。

4）液体热蒸发压力式对工作介质的要求

临界温度高：临界温度越高，测温上限就愈高； 沸点底：沸点愈低，测温下限越低； 没腐蚀；

液体的饱和蒸气压与温度的关系近似线性。

温度的测量下限不能低于某一温度值，以保证在这一温度以上使工作介质能产生 足够的饱和

蒸气压。测量上限也不能超过该工作介质的临界温度。

（二）K系列自力式温度调节阀和温控器的结构

1、K系列自力式温度调节阀的机构

自力式温度调节阀主要由阀体、阀座、阀芯部件、阀盖、温包、定点调整器等零部件所组成，其具体结构如图5。

图5a K23006（加热型）结构图图5b K24006（冷却型）结构图

2、温控器的结构

温控器定义：

它是温控阀的驱动装置，利用其温包内特殊液体对温度的敏感性，通过毛细管的传递，转换成输出轴的位移，并以此驱动阀门开度的装置。

1）K系列温控器

图6 K系列温控器结构图

2）液体热蒸发压力式的温控器

图7 液体热蒸发压力型的温控器结构图

（三）液体膨胀式与液体热蒸发压力式自力式温度阀的比较

四、K系列自力式温度调节阀特点

自力式温度调节阀结构特点，由于自力式温度调节阀没有外来驱动能源，所以该产品操作力较小，因此其具有下述特点：

1、该产品为吸收德国先进技术，关键部件采用进口产品，性能优越，质量可靠。属节能型控制系统；

2、该产品采用不锈钢波纹管压力平衡阀芯，用以在阀前和阀后压力变化时，减少对阀芯的作用力。并且采用“O”型圈密封形式阀杆，较同类产品采用的填料密封形式的摩擦力小，有利于提高控制精度；

3、加热型（温闭型）温控阀和冷却型（温开型）温控阀的温控器可以互换，通用性强；

4、温控器采用气囊式超温保护结构形式，允许超温温度为100℃，远远优于国内和国外大多采用的弹簧式超温保护（40℃）注。

气囊式超温保护装置工作原理：

当介质温度超过设定点温度时，若不采取超温保护，温控器内部压力超过规定值，容易造成事故而损坏温控器。采用保护后此时温控器内部压力开始挤压超压保护器气囊，将过高压力的硅油挤入超压保护器，从而起到超温保护作用。待温控器内部压力降低后，气囊将超压保护器内的硅油重新挤入温包内。

五、K系列自力式温度调节阀的安装

（一）温控阀的介质流动方向应按阀体上箭头所指的方向。

（二）自力式温度调节阀由温控器和调节机构两部分组成，分体供货和分体安装。

安装时应先将阀体安装到对应的管道上，然后再将温包固定在对应的测点位

置，并将毛细管按要求慢慢拉至阀体处，最后将温控器上的螺母旋到该阀体

上。

（三）当介质温度≤80℃时，阀体可正立或倒立安装。当介质温度>80℃时，则温控阀必须倒立安装，即执行器朝下安装。（见图8）

图8a倒立安装图8b正立安装

（四）温包安装位置见图9，但为减小控制误差，浸入被控介质部分不得小于温包总长的4/5。

温包与设备连接为法兰连接和螺纹连接（R1”）两种形式。法兰连接安装示意图见图10。

注：打“√”推荐安装

图10 法兰连接

（五）温包安装位置必须能真实反映被控介质实际温度变化，不能装在温度变化的死区，其温度计或热电偶之类的温度测量显示装置应尽量安装在温包附近。（六）T06型安装时应将温包部分的紧定螺钉松开，把套管拿下并固定在被控装置上密封住，然后再将温包插入套管，用紧定螺钉固定。

T17型安装时，将温包螺套固定在被控装置上密封住，然后将温包

上自身带的锁紧螺母锁紧螺套。并在其附近安装温度计或热电偶之类的

其他温度显示装置以便观察和调整。

（七）为保证温控阀检修及连续生产，最好设置旁路系统，对不洁净的介质应在阀前设置过滤器或过滤网，以免杂质堵塞阀门。

（八）安装毛细管时弯曲的曲率半径应大于50mm，并且应避免距毛细管两端50mm 处产生弯曲，不得经常随意弯曲毛细管以免断裂损坏。

（九）安装完毕后，应将毛细管避免靠近高温安装固定并加以保护在适当位置，避免毛细管损坏和减小环境温度造成的附加误差。

六、操作说明（自力式温度阀的调试）

（一）K23106自力式温度阀的调试

温控阀的调试，应根据所需控制的温度同方向调整温度设定旋钮。

当所需控制温度降低时，应顺时针右旋调节设定旋钮（使设定温度刻度盘指示值下降）。调节时，先调低设定旋钮示值3-5℃，停顿一段时间（滞后原因），观察温包处温度计指示值，待实际控制温度下降后，再调低设定旋钮示值3-5℃，如

上升），可先将设定旋钮示值调到所需控制温度附近，观察温包处温度计指示值。直到满足所需控制温度要求。如有偏差再按上述方法稍作调整。

（二）调温时操作方向的动作原理

温控器的温度设定旋钮左旋时（设定温度指示值升高），使温控器内活塞体的容积增大，从而使温控阀阀杆的推力减小，导致阀的开度增大，流至被控对象的热媒增多，因而使被控温度升高。

温控器的温度设定旋钮右旋时（设定温度指示值下降），使温度器内活塞体的容积减少，从而使温控阀阀杆的推力增加，导致阀的开度减小，流至被控对象的热媒减少，因而使被控温度降低。

七、维护和维修说明

正常运行条件下，自力式调节阀不需要进行维修，只需做每天的仪表运行中的维护保养工作。仅在试车中或仪表长期运行后，由于管道内杂质清除不干净或长期运行后，易损件和阀截流件的磨损及控制管线堵塞，导致故障发生，才需维修。

（一）维修

自力式调节阀发生故障时，须由相关专业技术人员进行维修。维修前必须获得该

工段工艺操作人员的允许！

维修工作应视故障现象，有针对性地按下述故障原因及排除方法进行。

自力式温度调节阀易出现的故障及排除方法（见表4）。

表4

（二）维修时的拆步骤装

温控阀的拆装步骤参见图8

图11 温控阀的拆装步骤

释放控制阀内的压力是首要问题，然后松开连接螺母，拆下温控器。再拆下阀盖及平衡器、检查是否有问题。检修后重新装配时，按上述相反顺序，但应更换新的阀体密封垫及橡胶密封件。温控器一般在正常使用条件下是不会轻易损坏的，但一旦损坏是不易修复的，如需更换可向制造商提出购买。

注：调节阀阀体一旦解体，所有相关部位的O型圈、垫片应更换。

（三）日常维护

自力式调节阀的日常维护工作，应按相关行业的仪表维护规程进行。

自力式调节阀的日常维护工作，大体为：

设定值稳定性或设定值失控判断（参考相同测点的温度表指示值）；

执行机构（尤其是毛细管）和调节机构及取压点的密封性；

法兰连接处有无渗漏；

检查异常噪声及振动等。

八、自力式温度调节阀的试验方法和检验规则

该类温度调节阀的试验方法和检验规则，按机械行业标准JB/T11048-2010和企业标准执行。

检验规则

检验规则同控制阀一样，按出厂检验和型式检验进行成品按出厂检验进行。

型式检验仅是在具有下列情况之一时，应进行：

1）新产品试制鉴时；

2）产品生产后如机构、材料和工艺有较大改变，可能影响产品性能时；

3）用户提出进行型式试验要求时；

4）国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。

该两类检验项目、技术要求、试验方法见下表5。

九、典型应用

（一）、应用范围

1、一般适用于温度变化相对缓慢的场合，不适用于温度急剧变化的场合。

这主要是自力式温度调节阀其检测、变送元件是温包，其时间常数较大。不加保护套的时间常数在70秒左右，加保护套后要延长到120秒。

2、自力式温度调节阀主要适用于没腐蚀性且粘度低的液体、气体、蒸气等介质的温控。如以蒸汽、热水、热煤为加热介质的各种热交换器、加热器、干燥器等场合。

3、只适用无外来能源和调节品质要求不高的单参数调节系统。因该产品的调

节精度低及流量特性为快开特性所致。

（二）热水槽的温度控制

1.自力式温度调节阀

2.温包

3.过滤器

4.温度计

本回路图用于水箱的温度自动控制，加热介质可以为热水、蒸汽

图12 热水槽中热水温度控制系统图

（三）热交换器的温度控制

（四）、蒸发器的浓度控制及主控制回路

1、蒸发器的浓度控制方法：

产品浓度一般用直接测量，或通过温度（温差）来反映，后者更为常用。 1）浓度控制

浓度控制是根据产品的浓度来控制蒸发过程，是一种最直接的测量控制。 折光片（用分析仪测量浓度） 比重片（用压差片测量浓度） ……

2）温度控制

在蒸发过程中，蒸发器物料的浓度是沸点温度与真空度（或压力）的函数。当真空度（或压力）基本恒定的情况下，产品浓度与沸点温度之间存在一一对应的关系，浓度增加，沸点温度上升，反之亦然，因此，可以用温度控制代替浓度控制。特别是有些物料的蒸发工艺过程，对产品的浓度与温度都有一定要求，更显得采用温度控制的必要。下图（加热蒸汽为操作变量）所示二段蒸发器出口温度控制方案就是一例。

图14 二段蒸发器出口温度控制图

TC

乳油液

蒸汽

冷凝液

硝铵溶液

3）降膜式蒸发器的控制

降膜蒸发器

图15 降膜式蒸发器的温度控制图

A 、 料液；

B 、二次蒸发；

C 、浓缩液；

D 、加热蒸汽；

E 、凝液；

F 、不凝气

1、加热室；

2、汽液分离室；

3、料液分离器

B

C

加扩大管温包安装示意图