在化工自动控制系统，调节阀是最后一个控制环节，也是自动控制的“体力”。从凋节阀本身来讲，所经受的工作条件如腐蚀、污染等，比其他任何部件都更为苛刻；而从工艺方面来讲，要求阀性能可靠，维护量小，能保证生产过程的连续运行。因此，调节阀的选型十分重要。概括起来，目前国内生产的耐腐调节阀有以下几种形式：
1. 阀座材质为2Cr13衬F46，阀体为ZG25衬F46或哈氏合金，阀芯为2Cr13衬F46或哈氏合金、蒙乃尔，动密封采用聚四氟乙烯波纹管。该产品设计寿命为两年，实际使用中，半年或更短时间即损坏的情况时有发生。
2. 阀座内衬陶瓷，阀芯、阀体外包F46塑料层，动密封采用聚四氟乙烯填料。这种阀应用于70℃以下的稀硫酸场合，耐腐蚀性能尚好，但内衬陶瓷挠性差，易因受力不均而开裂，从而导致阀座腐蚀，经受振荡时陶瓷也易开裂。由于在小开度或关闭时阀芯与阀座之间的撞击，加上酸中颗粒状杂质的磨蚀，阀芯包塑层极易磨损，导致调节阀无法关严并影响使用寿命。此外，阀的动密封材料必须定期检查，更换。
3. 阀体采用普通铸铁，阀座、阀芯采用聚四氟乙烯材料制作，动密封采用聚四氟乙烯波纹管。这种阀基本上杜绝了渗漏问题，但聚四氟乙烯材料强度比金属材料要差，在自动调节过程中，由于阀座与阀芯反复接触，经常出现芯、阀座变形且波纹管断裂现象，不能满足正常生产需要。
国外的耐腐调节阀性能较好，使用寿命较长，如美国Honeywell公司、德国盖米公司、日本横河公司等产品。其阀体、阀芯和阀座采用性能优良的耐腐蚀、而寸磨损材料，如航空台金、特种陶瓷等；以波纹管实现动密封，也有采用更为可靠的双填料密封方式的。这类阀价格昂贵，易损件备件技术要求高，对于国内经济和技术都较落后的众多小硫酸厂而言，大量引进尚有一定的困难。
近年来，随着防腐技术的发展和新型复台材料的开发，我院在调节阀的结构和关键部件选材上做了大量的调查和试验工作，研制成功ZAZP（N ）F型电动耐腐调节阀。两年的试验室和现场运行表明，该阀的性能和指标均能满足硫酸生产工艺控制的要求。
一、ZAZP（N）F型耐腐调节阀结构
ZAZP（N）F型耐腐调节阀采用了FS系列不锈钢、新型氟橡胶波纹管动密封和电气能耗制动等新材料和新技术。
1、机械部分
调节阀的机械部分由阀体、阀芯、阀座、波纹管、上阀盖、下阀盖、短接及阀杆等组成，其中阀芯、阀座、波纹管是核心部件。阀门可动部件采用波纹管密封，由于浓硫酸被隔绝于波纹管外部，阀杆不直接与腐蚀性介质接触，避免了阀杆腐蚀，并有效地解决了被测介质从阀杆与盘根间隙处泄漏的难题。
A、阀的固有流量特性
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度（即阀杆的相对位移量）之间的关系：
（1）
式中：Qm、Qmax--控制阀为某一开度及全开时的流量：
l、L--控制阀为某一开度及全开时阀杆的位移量。
通常，改变阀芯与阀座之间的节流面积便可以实现对流量的控制，但在改变节流面积的同时，控制阀前后的压力之差也会发生变化，此变化又将引起流量的变化，因此，阀的固有流量特性是假设流体流经阀后压力不变的理想流量特性。由于阀的理想流量特性取决于阀芯的形状，因此需推算出阀芯投影曲线的理论公式。
对数流量特性是指单位行程变化引起的相对流量变化，与该点的相对流量成正比，其数学表达式为：
（2）
式中：K--常数，特性曲线的斜率。
对上式积分并代入边界条件，定出常数项后可求得对数流量特性方程：
（3）
式中R为控制阀的可控比，为阀门的最小流量与最大流量相比：
（4）
由上式可以间接求得不同口径阀芯的几何尺寸。
相对开度与相对流量是对数关系，特性曲线的斜率即控制阀的放大系数K是随开度增加而增大的--在小开度时流量小，流量的变化量也小，使控制作用平稳缓和；在大开度时流量大，流量的变化量也大，使控制作用灵敏有效--这对控制系统的工作是十分有利的。
B、密封方式
本设计采用波纹管动态密封，当执行机构带动阀杆作轴向运动时，带动波纹管的一端使波纹管管壁产生轴向压缩或拉伸。波纹管最基本的使用条件为：每一波节的拉伸量Δh1或压缩量Δh2均不得大于波节内曲率半径r，即Δh1≤r，Δh2≤r。
故每个波节在使用过程中可供拉伸与压缩的总位移量Δh不得大于波节内曲率半径的2倍，即Δh =Δh1+Δh2≤2r。
只有满足上述条件，才能保证波纹管具有一定的使用寿命，波纹管总长度取决于波节数的多少以及波节外曲率半径r’的大小，r’通常为阀芯最大外径D的1/10至1/5。
通常波纹管最大外径与阀芯最大外径D近似相等，因此，当阀流量系数基本确定时，波纹管长度主要由波节数多少或阀芯最大行程即阀门最大开度决定。阀流通能力愈大，阀芯行程也愈大，所需波纹管可供拉伸与压缩的总位移量也愈大，所需波节数也就越多，其关系式如下：
（5）
式中：n--渡节数；
h--波纹管长度；
δ--波纹管壁厚。
在ZAZP（N）F型耐腐调节阀内，波纹管与阀芯紧密配合安装，其上端为一法兰盘，夹持于阀体与上阀盖之间。当阀门开度处于全关位置时波纹管呈自然状态，当阀门由全关到全开变化时波纹管作压缩变形，因此式（5）中的Δh应取Δh2。由于波纹管的变形在允许弹性范围内，故而可保证使用寿命在1年以上。
2、电气部分（CFD-I操作器）
常用的操作器和伺服放大器是独立的，它们之间的连接比较繁琐，给维修带来很大的不便它的量值显示采用动圈式指针丧，其分辨率低且误差大，采用CFD-I操作器解决了上述不足之处。CFD-I操作器的工作原理图1。
CFD-I操作器采用LED高精度光柱显示，其分辨率为1%，与动圈式仪表相比，显示精度高，动态效果好。CFD-I操作器工作时。给定信号和反馈信号流经标准电阻，产生的两个电压分别送入运算放大器的同相端和反相端，经差动放大后分离出正转信号或反转信号去驱动电机正反转控制电路，以达到调节阀门开度的目的。如采用手动状态操作，则由手动开关信号直接驱动正反转控制电路。
执行机械的惯性直接影响着阀门开度，而且如果制动效果不好还会缩短阀门的使用寿命，并引起自调系统的不稳定。目前国内外许多牌号的电动调节阀都是采用电磁式机械制动，其制动效果差，精度低。因此我们决定改传统机械制动为电气能耗制动。
电气能耗制动的机理是：上述电机正反转动作时，能耗电路处于静态，但在电机停运的瞬间，会在电机正反转控制电路中产生个逆转信号，该信号经控制电路处理，使电机在极短时内产生反向旋转磁场，从而达到制动的目的。即当阀门开或关到所达需要位置时，瞬间产生旋转力矩，使电机制动。实践证明，这种制动效果远远优于机械制动。
二、技术特点
ZAZP（N）F型耐腐调节阀具有如下优点：
a.阀芯、阀座材料采用FS系列不锈钢，在80℃、w（H2SO4）98%的硫酸中，平均腐蚀率不大于0.001mm/a，解决了腐蚀泄漏问题。
b.动密封采用波纹管隔离方式，波纹管材质为新型氟橡胶，耐腐和抗疲劳性能优良，提高了阀的动密封可靠性。
c.电气部分把传统的分离模式的操作器和伺眼放大器电路台二为一，简化了系统接线，高精度光柱显示分辨率为1%，并且分别显控制信号和阀位信号量，提高了控制精度和显示效果。
d.操作器改传统的机械式惯性制动为非接触式电气能耗制动，无需维护、性能更佳，杜绝了阀的超调和振荡。
三、现场运行情况
ZAZP（N）F型耐腐调节阀于1997年4月至1998年11月在陕西双菱化工集团有限责任公司宝鸡磷肥分公司硫酸厂，1995年12月1998年11月在南化集团研究院硫酸中试车间进行现场考核。考核结果表明，该调节阀具有如下特点：
a. 针对阀体各种部件合理配用高性能材料和普通材料，可满足耐蚀腐要求。
b. 安装方法与普通调节阀相似，使用稳定可靠且维护量甚小。
c. 波纹管经长期使用外形及韧、弹性均无明显变化。
d. 显示直观，操作方便，采用电气能耗制动电路使调节品质大大提高，相对提高了产品质量。
在这两个现场的使用中发现，阀芯周围流体处于节流状态时，沿阀杆轴线和与闷杆轴线垂直方向易产生力，这两种力构成侧向力，产生弯矩和振动，为此我们采取了一定的措施，克服了因侧向力拉、压而损坏波纹管的现象，延长了波纹管使用寿命。改进后的电动调节阀先后又应用于广东云浮硫铁矿、新疆石河子化工厂、常州钛白粉厂，应用于w（H2SO4）98%、93%硫酸间的串酸，以及产品酸[w（H2SO4）93%（或98%）]的液位控制在两年多的使用过程中，阀门的关键部件--波纹管、阀芯、阀座均无损坏，其性能和技术指标均未变化，为正常生产创造了有利条件。实践证明，ZAZP（N）F型电动耐腐调节阀是较为理想的新一代调节阀。
