上海滬工閥門廠（集團(tuán)）有限公司

1 前言

調(diào)節(jié)閥是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一種常用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它的作用就是按照調(diào)節(jié)器發(fā)出的控制信號(hào)的大小和方向，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)改變閥門的開度以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流體流量的功能，從而把生產(chǎn)過(guò)程中被調(diào)參數(shù)控制在工藝所要求的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的白動(dòng)化。調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要且不可或缺的組成部分，正確的選擇和使用調(diào)節(jié)閥，直接關(guān)系到整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，直接影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。然而，自動(dòng)控制系統(tǒng)不能正常投人運(yùn)行的，有許多是由于調(diào)節(jié)閥的選型不當(dāng)造成的，因此，如何正確選擇合適的調(diào)節(jié)閥，必須引起我們每一位自動(dòng)化控制技術(shù)人員的高度重視。調(diào)節(jié)閥所反應(yīng)出來(lái)的問題大多集中在調(diào)節(jié)閥的工作特性和結(jié)構(gòu)參數(shù)上，如流通能力、公稱通徑及流量特性等。在這些參數(shù)中，流通能力更重要，它的大小直接反映調(diào)節(jié)閥的容覺，它是設(shè)計(jì)選型中的主要參數(shù)。因此，調(diào)節(jié)閥的選擇主要從以上幾個(gè)因素進(jìn)行考慮。本人根據(jù)工作中調(diào)節(jié)閥的選型經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單介紹一下調(diào)節(jié)閥的選型原則及注意事項(xiàng)。

2 調(diào)節(jié)閥的工作原理

在有流體流動(dòng)的管道中，調(diào)節(jié)閥是一節(jié)流件，假設(shè)流體是不可壓縮且充滿管道，根據(jù)伯努利方程式和流體的連續(xù)性定律可知：通過(guò)閥門的體積流量 Q_v 與閥門的有效流通截面積 A 和通過(guò)閥門前后的壓降 ΔP（ΔP=P₁-P₂）的平方根成正比，與流體的密度 ρ 和閥門的阻力系數(shù) ζ 的平方根成反比，即：

其中 n——為常數(shù)，C——調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，又叫流通能力。

根據(jù)調(diào)節(jié)閥的流量方程式可得出如下結(jié)論：

（l）在流體的密度 ρ 和閥門上的壓降 ΔP 一定的情況下，調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù) C 與流量 Q_v，C 值的大小反映了閥能通過(guò)的流量的大小。

（2）流量系數(shù) C 與流通面積 A 成正比，流通能力隨流通截面的增減而增減。

（3）流量系數(shù) C 與閥門的阻力系數(shù) ζ 的平方根成反比，增大閥門的阻力系數(shù) ζ 就是閥門的流通能力減小，如果閥門的口徑相同，則不同結(jié)構(gòu)的閥門閥門的阻力系數(shù) ζ 就不相同，流通系數(shù) C 也就不同。

3 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇

調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中工藝條件（溫度、壓力、流量等）、工藝介質(zhì)的性質(zhì)（如粘度、腐蝕性、有無(wú)毒害等）、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求（調(diào)節(jié)范圍、泄漏量、噪音）以及防止調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象等因素綜合加以考慮。平常在我們實(shí)際使用中，應(yīng)用最多的是普通單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥、套筒調(diào)節(jié)閥、蝶閥等。一般來(lái)講，在流量小、壓差小、要求泄漏量小的場(chǎng)合，選擇單座調(diào)節(jié)閥即可滿足生產(chǎn)需要，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；在流量大、壓差大、泄漏量要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先考慮雙座調(diào)節(jié)閥；套筒調(diào)節(jié)閥最適宜用在介質(zhì)壓差大、振動(dòng)大的場(chǎng)合；蝶閥適宜用于低壓狀態(tài)的空氣或其它氣體的壓力、流最調(diào)節(jié)。

4 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇

控制閥的流量特性是指流體流過(guò)閥門的相對(duì)流量和閥門的相對(duì)開度之間的關(guān)系，即：

Q/Q₁₀₀=f(L/L₁₀₀)

式中，Q/Q₁₀₀——閥門在某一開度下的流量與全開時(shí)流量的比；L/L₁₀₀——閥門在某一開度下的行程與全開時(shí)行程的比。

調(diào)節(jié)閥的流量特性一般常用的有如下四種：

（l）等百分比特性

等百分比特性也稱為對(duì)數(shù)特性，是指閥門的開度增加同樣的值時(shí)，通過(guò)的調(diào)節(jié)閥的流最按照等百分比增加。調(diào)節(jié)閥在同樣開度變化值下，流量小時(shí)流量的變化也小，調(diào)節(jié)作用緩和平穩(wěn)；流量大時(shí)．流量的變化也大，調(diào)節(jié)作用靈敏而有效。等百分比特性的閥門在全行程閥門內(nèi)的控制精度時(shí)不變的。

（2）直線特性

直線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量和相對(duì)開度的比值為常數(shù)。調(diào)節(jié)閥在同樣開度變化值下，流量小時(shí)流量的變化值相對(duì)較大，凋節(jié)作用較強(qiáng)，容易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩；流量大時(shí)，流量的變化值相對(duì)較小，調(diào)節(jié)作用不夠靈敏。

（3）拋物線特性

拋物線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度的二次方根成正比。拋物線特性介于直線特性和等百分比特性之間，改善了直線特性在小開度時(shí)調(diào)節(jié)性能差的缺點(diǎn)。

（4）快開特性

快開特性是指調(diào)節(jié)閥在開度很小時(shí)流量就已經(jīng)較大，隨著開度增加，流量很快達(dá)到最大值。

從調(diào)節(jié)閥的流量特性可以看出，調(diào)節(jié)閥的流量特性對(duì)選用調(diào)節(jié)閥有非常重要的意義，直接影響到自動(dòng)控制系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性，因此必須正確合理選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性。在工程應(yīng)用中，我們選用最多的是等百分比特性，對(duì)于壓差變化小、可調(diào)范圍小、開度變化小的場(chǎng)合，也可以選用直線特性的調(diào)節(jié)閥，V 型球閥一般選用拋物線特性。

5 調(diào)節(jié)閥口徑的選定

計(jì)算選定調(diào)節(jié)閥口徑的方法在工程中常用 C 值法，即流通能力法。首先根據(jù)工藝條件和調(diào)節(jié)要求選定閥門的結(jié)構(gòu)型式和流量特性，并且確定流量系數(shù) C 的計(jì)算方法和計(jì)算公式，然后把各項(xiàng)數(shù)值帶人計(jì)算公式計(jì)算出最大流量下調(diào)節(jié)閥流量系數(shù) C_max 值，然后在標(biāo)準(zhǔn)閥門額定 C_v 值表中選擇與 1.2C_max 相近的 C_v 值，其對(duì)應(yīng)的閥徑即為所選擇調(diào)節(jié)閥的閥徑，最后進(jìn)行噪聲和開度驗(yàn)算，在最大流最下一般調(diào)節(jié)閥的開度不超過(guò) 85%，最小流量下開度不小于 20%，若驗(yàn)算結(jié)果滿意，閥門口徑就選定了，若驗(yàn)算結(jié)果不滿意，則應(yīng)從新選擇額定 C_v 值，再進(jìn)行驗(yàn)算，直到得到滿意的結(jié)果。

6 調(diào)節(jié)閥材質(zhì)的選擇

調(diào)節(jié)閥材質(zhì)的選擇主要是指兩個(gè)方面：一是閥體、閥蓋材質(zhì)的選擇，二是閥內(nèi)組件（閥桿、閥芯、閥座）材質(zhì)的選擇。閥體、閥蓋相當(dāng)于壓力容器，因此要求其必須能承受介質(zhì)的溫度、壓力和腐蝕，而閥內(nèi)組件主要起節(jié)流作用，對(duì)它的基本耍求是耐腐蝕、耐沖刷，這是調(diào)節(jié)閥材質(zhì)選擇的出發(fā)點(diǎn)。選擇調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)必須把握兩個(gè)大的原則：一是要保證安全可靠，也就是根據(jù)工藝特性，選擇諸如耐高溫、耐低溫、耐高壓、耐汽蝕以及耐腐蝕的材質(zhì)；二是在滿足使用要求的前提下，還要考慮其性能、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性。

7 結(jié)束語(yǔ)

調(diào)節(jié)閥的選擇是否合理關(guān)系到整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的好壞，直接影響到被調(diào)參數(shù)的是否滿足工藝要求，決定能否生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)合格的工藝產(chǎn)品，因此我們選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)一定謹(jǐn)慎。