超越Globe控制阀

        Globe阀是一个多世纪前开发并投入使用的。它们不仅是原始的，而且在很长一段时间内，它们是唯一可用的控制阀类型。然而，在过去的 20 到 50 年间，控制阀领域取得了一些实质性的进步。这些进步导致了更现代的旋转控制阀的设计，这些控制阀比其祖先的Globe控制阀具有许多优势。

        这并不是说Globe阀已经完全过时了。他们在过程工业中仍有一席之地。最值得注意的是，当过程中阀门两端的压降非常高时，截止阀仍然是最合适的。然而，由于价格较高（除其他缺点外），对于某些应用是否需要球形控制阀，当然应该考虑很多。或者，更便宜的旋转阀可能是更合适的解决方案。

        固有的设计限制

        使Globe阀不太适用于许多不同应用的特点之一是它的上升杆设计。虽然可以有效地控制堵塞，但这种上升的阀杆不可避免地存在将工艺流体通过阀杆填料拖入环境中的风险。相反，这种设计也会将环境中的污染物带回系统。阀杆通过填料的来回移动会快速磨损填料并导致频繁的填料泄漏。

        另一方面，旋转阀的设计使阀杆或轴在阀杆密封件内旋转。这导致填料上的应力更小，密封寿命更长。这也意味着，如果操作员正在处理有毒或会造成污染的东西，旋转阀将使其在加工过程中更好、更长时间地保持密封。

        另一个限制是流量，以 CV 为单位。通过Globe阀阀体的长而曲折的流动路径以及阀塞和阀座处的限制限制了可以通过它的流量。大多数旋转阀，尤其是蝶阀、球阀和部分球 (V-Ball) 类型，其流量是相同尺寸的Globe阀的 2 或 3 倍。

        物理尺寸

        ANSI/ASME 标准的Globe阀面对面长度比旋转阀（如球阀、部分球阀，尤其是相同管路尺寸的蝶阀）更长。相同管线尺寸和材料的Globe阀通常比旋转阀门更重、成本更高。

        驱动包也是如此。在观察Globe阀上的执行器时，可以看到它通常很高并且在阀门上方伸出很多。这在需要紧密填料以将工艺设备安装到可用空间中的位置可能会出现问题。

        导致这个问题的原因是，随着不平衡Globe阀两端的压差增加，所需的推力——以及执行器的尺寸——将随之以线性方式增加。如果工艺特性允许，这可以通过使用更昂贵的平衡式Globe阀在一定程度上抵消。

        然而，对于旋转阀，随着阀两端压差的增加，执行器尺寸的增加要小得多。特别是在高压应用中，如果旋转阀是合适的，执行器包的价格会便宜很多，而且体积更小、重量更轻。

        此外，如前所述，旋转阀的CV值往往高于相同公称尺寸的截止阀。这意味着可以在相同的压降下通过旋转阀获得更多流量。最终，这导致在相同应用中能够使用较小的旋转阀而不是较大的截止阀。这减小了控制阀组件的尺寸、重量和成本。

        固有的和安装的特性

    
        在某些应用中，Globe阀肯定比旋转阀具有优势。例如，Globe阀具有可互换的阀内件，这提供了两个潜在的好处。首先，不同尺寸的阀芯可以允许为最初较小的容量建立一个过程，然后随着容量需求的增加而用更大的阀芯替换。或者，如果在原始设计过程中出现错误，则可以安装不同的阀内件尺寸来纠正错误，而无需更换整个阀门。第二个好处是允许操作员在等百分比或线性固有特性之间进行选择。这种线性调整选项对于高压降应用来说是一个优势。

        然而，绝大多数控制阀应用需要等百分比特性，这恰好是大多数旋转阀的固有特性。这一事实使它们通常成为大量控制应用程序的最合适选择。

        计算流体动力学

        计算流体动力学使工程师能够预测阀门中的气穴现象和噪音的产生。任何有使用任何类型阀门经验的人都了解气蚀在过程中可能产生的负面影响。如果不加以解决，气穴现象或高噪音水平可能会导致设备故障，在某些情况下，还会导致操作完全停止。借助计算流体动力学，工程师可以在制造阀门之前针对特定应用对其进行分析。这让业主确信选择成本较低的旋转阀不会影响其过程的性能或安全性。

        Globe阀相对于大多数旋转阀的优点之一是其高回收率，这有助于防止发生气蚀。出于这个原因，过程工业中的一些人对选择更便宜的旋转阀犹豫不决，而是坚持使用传统的Globe阀设计。通过计算流体动力学，工程师可以分析回路以验证旋转阀是否可以工作，或者被警告实际上需要一个Globe阀或经过特殊修改的旋转阀。

        如上所述，在某些情况下，更昂贵的Globe阀仍然是应用的可行解决方案。这些情况通常发生在阀门两端存在高压降以及很可能发生气穴的情况下。但是，在大多数其他情况下，指定旋转阀具有相当大的优势。它通常尺寸更小，装备精良，可以处理等百分比的特性要求，也许最重要的是，价格便宜得多。

        Peter Jessee，PE，是华菱公司的过程控制应用工程师，华菱公司是技术、能源、生命科学、自然资源和运输行业的领先技术解决方案提供商。华菱利用自动化、流体管理、精密测量、过程加热和过滤产品提供个性化订单管理、现场现场支持、综合培训和应用专家工程服务。

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