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        上海滬工閥門廠(集團)有限公司

        English
        滬工閥門

        上海滬工閥門廠(集團)有限公司

        摘要:簡單介紹了調節閥的工作原理、調節閥結構型式及選擇、調節閥的流量特性及選擇、調節閥口徑的計算及選擇、調節閥材質的選擇。

        關鍵詞:調節閥;流量特性;流量系數

        1 前言

        調節閥是工業生產過程中一種常用的調節機構,它的作用就是按照調節器發出的控制信號的大小和方向,通過執行機構來改變閥門的開度以實現調節流體流量的功能,從而把生產過程中被調參數控制在工藝所要求的范圍內,從而實現生產過程的白動化。調節閥是自動化控制系統中一個十分重要且不可或缺的組成部分,正確的選擇和使用調節閥,直接關系到整個自動控制系統的控制質量,直接影響生產產品的質量。然而,自動控制系統不能正常投人運行的,有許多是由于調節閥的選型不當造成的,因此,如何正確選擇合適的調節閥,必須引起我們每一位自動化控制技術人員的高度重視。調節閥所反應出來的問題大多集中在調節閥的工作特性和結構參數上,如流通能力、公稱通徑及流量特性等。在這些參數中,流通能力更重要,它的大小直接反映調節閥的容覺,它是設計選型中的主要參數。因此,調節閥的選擇主要從以上幾個因素進行考慮。本人根據工作中調節閥的選型經驗簡單介紹一下調節閥的選型原則及注意事項。

        2 調節閥的工作原理

        在有流體流動的管道中,調節閥是一節流件,假設流體是不可壓縮且充滿管道,根據伯努利方程式和流體的連續性定律可知:通過閥門的體積流量 Qv 與閥門的有效流通截面積 A 和通過閥門前后的壓降 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 ζ 的平方根成反比,即:

        調節閥公式

        其中 n——為常數,C——調節閥的流量系數,又叫流通能力。

        根據調節閥的流量方程式可得出如下結論:

        (l)在流體的密度 ρ 和閥門上的壓降 ΔP 一定的情況下,調節閥的流量系數 C 與流量 Qv,C 值的大小反映了閥能通過的流量的大小。

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

        3 調節閥結構形式的選擇

        調節閥結構形式的選擇,應根據實際生產中工藝條件(溫度、壓力、流量等)、工藝介質的性質(如粘度、腐蝕性、有無毒害等)、調節系統的要求(調節范圍、泄漏量、噪音)以及防止調節閥產生汽蝕現象等因素綜合加以考慮。平常在我們實際使用中,應用最多的是普通單座調節閥、雙座調節閥、套筒調節閥、蝶閥等。一般來講,在流量小、壓差小、要求泄漏量小的場合,選擇單座調節閥即可滿足生產需要,而且經濟實惠;在流量大、壓差大、泄漏量要求不嚴格的場合,應優先考慮雙座調節閥;套筒調節閥最適宜用在介質壓差大、振動大的場合;蝶閥適宜用于低壓狀態的空氣或其它氣體的壓力、流最調節。

        4 調節閥流量特性的選擇

        控制閥的流量特性是指流體流過閥門的相對流量和閥門的相對開度之間的關系,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流量的比;L/L100——閥門在某一開度下的行程與全開時行程的比。

        調節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數特性,是指閥門的開度增加同樣的值時,通過的調節閥的流最按照等百分比增加。調節閥在同樣開度變化值下,流量小時流量的變化也小,調節作用緩和平穩;流量大時.流量的變化也大,調節作用靈敏而有效。等百分比特性的閥門在全行程閥門內的控制精度時不變的。

        (2)直線特性

        直線特性是指調節閥的相對流量和相對開度的比值為常數。調節閥在同樣開度變化值下,流量小時流量的變化值相對較大,凋節作用較強,容易產生超調和引起振蕩;流量大時,流量的變化值相對較小,調節作用不夠靈敏。

        (3)拋物線特性

        拋物線特性是指調節閥的相對流量與相對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調節性能差的缺點。

        (4)快開特性

        快開特性是指調節閥在開度很小時流量就已經較大,隨著開度增加,流量很快達到最大值。

        從調節閥的流量特性可以看出,調節閥的流量特性對選用調節閥有非常重要的意義,直接影響到自動控制系統的質量和穩定性,因此必須正確合理選擇調節閥的流量特性。在工程應用中,我們選用最多的是等百分比特性,對于壓差變化小、可調范圍小、開度變化小的場合,也可以選用直線特性的調節閥,V 型球閥一般選用拋物線特性。

        5 調節閥口徑的選定

        計算選定調節閥口徑的方法在工程中常用 C 值法,即流通能力法。首先根據工藝條件和調節要求選定閥門的結構型式和流量特性,并且確定流量系數 C 的計算方法和計算公式,然后把各項數值帶人計算公式計算出最大流量下調節閥流量系數 Cmax 值,然后在標準閥門額定 Cv 值表中選擇與 1.2Cmax 相近的 Cv 值,其對應的閥徑即為所選擇調節閥的閥徑,最后進行噪聲和開度驗算,在最大流最下一般調節閥的開度不超過 85%,最小流量下開度不小于 20%,若驗算結果滿意,閥門口徑就選定了,若驗算結果不滿意,則應從新選擇額定 Cv 值,再進行驗算,直到得到滿意的結果。

        6 調節閥材質的選擇

        調節閥材質的選擇主要是指兩個方面:一是閥體、閥蓋材質的選擇,二是閥內組件(閥桿、閥芯、閥座)材質的選擇。閥體、閥蓋相當于壓力容器,因此要求其必須能承受介質的溫度、壓力和腐蝕,而閥內組件主要起節流作用,對它的基本耍求是耐腐蝕、耐沖刷,這是調節閥材質選擇的出發點。選擇調節閥的材質必須把握兩個大的原則:一是要保證安全可靠,也就是根據工藝特性,選擇諸如耐高溫、耐低溫、耐高壓、耐汽蝕以及耐腐蝕的材質;二是在滿足使用要求的前提下,還要考慮其性能、使用壽命和經濟性。

        7 結束語

        調節閥的選擇是否合理關系到整個自動控制系統的好壞,直接影響到被調參數的是否滿足工藝要求,決定能否生產出優質合格的工藝產品,因此我們選擇調節閥時一定謹慎。


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