调节阀的结构性能与应用

调节阀是工业生产过程中一种常用的调节机构，它的作用就是按照调节器发出的控制信号的大小和方向，通过执行机构来改变阀门的开度以实现调节流体流量的功能，从而把生产过程中被调参数控制在工艺所要求的范围内，从而实现生产过程的白动化。调节阀是自动化控制系统中一个十分重要且不可或缺的组成部分，正确的选择和使用调节阀，直接关系到整个自动控制系统的控制质量，直接影响生产产品的质量。然而，自动控制系统不能正常投人运行的，有许多是由于调节阀的选型不当造成的，因此，如何正确选择合适的调节阀，必须引起我们每一位自动化控制技术人员的高度重视。调节阀所反应出来的问题大多集中在调节阀的工作特性和结构参数上，如流通能力、公称通径及流量特性等。在这些参数中，流通能力更重要，它的大小直接反映调节阀的容觉，它是设计选型中的主要参数。因此，调节阀的选择主要从以上几个因素进行考虑。根据工作中调节阀的选型经验简单介绍一下调节阀的选型原则及注意事项。

一：调节阀结构形式的选择

调节阀结构形式的选择，应根据实际生产中工艺条件（温度、压力、流量等）、工艺介质的性质（如粘度、腐蚀性、有无害害等）、调节系统的要求（调节范围、泄漏量、噪音）以及防止调节阀产生汽蚀现象等因素综合加以考虑。 在流量大、压差大、泄漏量要求不严格的场合，应优先考虑双座调节阀；套筒调节阀较适宜用在介质压差大、振动大的场合；蝶阀适宜用于低压状态的空气或其它气体的压力、流较调节。

二：调节阀流量特性的选择

控制阀的流量特性是指流体流过阀门的相对流量和阀门的相对开度之间的关系，即：

Q/Q₁₀₀=f（L/L₁₀₀）

式中，Q/Q₁₀₀——阀门在某一开度下的流量与全开时流量的比；L/L₁₀₀——阀门在某一开度下的行程与全开时行程的比。

调节阀的流量特性一般常用的有如下四种：

（l）等百分比特性

等百分比特性也称为对数特性，是指阀门的开度增加同样的值时，通过的调节阀的流较按照等百分比增加。调节阀在同样开度变化值下，流量小时流量的变化也小，调节作用缓和平稳；流量大时．流量的变化也大，调节作用灵敏而有效。等百分比特性的阀门在全行程阀门内的控制精度时不变的。

（2）直线特性

直线特性是指调节阀的相对流量和相对开度的比值为常数。调节阀在同样开度变化值下，流量小时流量的变化值相对非常大，凋节作用较强，容易产生超调和引起振荡；流量大时，流量的变化值相对较小，调节作用不够灵敏。

（3）抛物线特性

抛物线特性是指调节阀的相对流量与相对开度的二次方根成正比。抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，改善了直线特性在小开度时调节性能差的缺点。

（4）快开特性

快开特性是指调节阀在开度很小时流量就已经非常大，随着开度增加，流量很快达到非常大值。

从调节阀的流量特性可以看出，调节阀的流量特性对选用调节阀有非常重要的意义，直接影响到自动控制系统的质量和稳定性，因此必须正确合理选择调节阀的流量特性。在工程应用中，我们选用较多的是等百分比特性，对于压差变化小、可调范围小、开度变化小的场合，也可以选用直线特性的调节阀，V 型球阀一般选用抛物线特性。

三： 调节阀口径的选定

计算选定调节阀口径的方法在工程中常用 C 值法，即流通能力法。首先根据工艺条件和调节要求选定阀门的结构型式和流量特性，并且确定流量系数 C 的计算方法和计算公式，然后把各项数值带人计算公式计算出非常大流量下调节阀流量系数 C_max 值，然后在标准阀门额定 C_v 值表中选择与 1.2C_max 相近的 C_v值，其对应的阀径即为所选择调节阀的阀径，较后进行噪声和开度验算，在非常大流较下一般调节阀的开度不超过 85%，较小流量下开度不小于 20%，若验算结果满意，阀门口径就选定了，若验算结果不满意，则应从新选择额定 C_v 值，再进行验算，直到得到满意的结果。

四： 调节阀材质的选择

调节阀材质的选择主要是指两个方面：一是阀体、阀盖材质的选择，二是阀内组件（阀杆、阀芯、阀座）材质的选择。阀体、阀盖相当于压力容器，因此要求其必须能承受介质的温度、压力和腐蚀，而阀内组件主要起节流作用，对它的基本耍求是耐腐蚀、耐冲刷，这是调节阀材质选择的出发点。选择调节阀的材质必须把握两个大的原则：一是要保证安全可靠，也就是根据工艺特性，选择诸如耐高温、耐低温、耐高压、耐汽蚀以及耐腐蚀的材质；二是在满足使用要求的前提下，还要考虑其性能、使用寿命和经济性。

选用注意事项

（1）调节阀直接按照接管管径选取是不合理的。阀门的调节品质与接管流速或管径没有关系，阀门的调节品质仅与水的阻力及流量有关。亦即一旦系统设备确定之后，理论上适合该系统的阀门只有一种理想的口径，而不会出现多种选择。

（2）调节阀口径不能过小。选择的阀门口径过小，一方面会增加系统的阻力，甚至会出现阀门口径 高标准 开启时，系统仍无法达到设定的容量要求，导致严重后果。另一方面阀门将需要通过系统提供非常大的压差以维持足够的流量，加重泵的负荷，阀门易受损害，对阀门的寿命影响很大。

（3）调节阀口径不能过大。选择的阀门口径过大，不仅增加工程成本，而且还会引起阀门经常运行在低百分比范围内，引起调节精度降低，使控制性能变差，而且易使系统受冲击和振荡。

（4）为了保证系统控制品质，较好的方法是在系统允许的范围内选择能获得非常大压力降的阀门口径，使阀门在运转过程中压力降的变化值尽可能小。阀门全开状态下的压力降占全泵压百分比越高，则阀门压力降相对变化值越小，阀门的安装特性就越接近其内在特性。

（5）控制系统中调节阀应尽可能工作于恒定的压力降条件下，因为阀门是否匹配盘管依赖于它的内在特性和流量因子，而这些阀门参数取决于恒定的阀门压力降。

设计调节阀时，要求对调节阀的组成、分类和特性有一个清楚的认识，并在此基础上掌握正确的选择方法。而且，对于一个实际系统配置调节阀时，还需要对整个管系环路进行详尽的分析，综合考虑各种因素。只有这样，才能正确地选择调节阀，保证调节系统的控制质量。

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