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)出的控制信號的大小和方向，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)來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)過程的白動化。調(diào)節(jié)閥是自動化控制系統(tǒng)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(diào)節(jié)閥，直接關(guān)系到整個自動控制系統(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化控制技術(shù)人員的高度重視。調(diào)節(jié)閥所反應(yīng)出來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：通過閥門的體積流量 Q_v 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(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。一般來講，在流量小、壓差小、要求泄漏量小的場合，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、振動大的場合；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閥門的相對流量和閥門的相對開度之間的關(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(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數(shù)特性，是指閥門的開度增加同樣的值時，通過的調(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，流量小時流量的變化也小，調(diào)節(jié)作用緩和平穩(wěn)；流量大時．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)的控制精度時不變的。

（2）直線特性

直線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量和相對開度的比值為常數(shù)。調(diào)節(jié)閥在同樣開度變化值下，流量小時流量的變化值相對較大，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，流量的變化值相對較小，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(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)閥的流量特性對選用調(diào)節(jié)閥有非常重要的意義，直接影響到自動控制系統(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，對于壓差變化小、可調(diào)范圍小、開度變化小的場合，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 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

調(diào)節(jié)閥的選擇是否合理關(guān)系到整個自動控制系統(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)閥時一定謹(jǐn)慎。