调节阀流量特性分析及应用选型

    1 概述

    对于自动控制体系来讲，调节阀是使用频率非常多的一项执行元件。要想得知其控制步骤是不是稳定的，关键要分析该阀门的运行是不是精准，确保过程控制体现为物料能量和流量的精确变化。因此，要切实的结合规定来选取不一样的阀。选取有效的阀是当前管线设计中的关键内容，同时还是确保体系稳定运作的重要要素。

    它是自控体系中非常关键的组成要素。它的选取是不是合理的，关乎到总的体系的控制品质，关乎到生产产品品质。不过，当前的自控体系很多时候无法有效的运作，关键是因为其选择不合理而导致的。所以，只有积极的选取有效的阀，才能够保证运作有效，相关工作者要高度的关注该项内容。它体现的内容一般是表现在它的的活动特性以及构造的指数中。在这些数值中，流通的水平是最为关键的要素，其大小会关乎到阀门的荣觉，其是设计选型里非常关键的指数。所以，在选取的时候要综合的分析如上的一些干扰要素。笔者结合自身长久的活动知识，分析了其在选取的时候要关注的内容。

    2 关于其组成要素

    2.1 执行机构

    结合驱动的形式，可以分成三类，分别是气动的以及电动，液动三类。对于第一种来讲，它的结构非常的简单，而且活动稳定，性能很好，价位也不高，便于维护，具有防火等的优势，在很多的控制体系之中都有使用。对于第二类来讲，虽说它对于防火以及防爆等没有优势，不过它的好处在于驱动电源能有效的获取，同时信号的传递速率非常快，能在较远的距离之中传递，规模不大，活动稳定性高，维护简便，价位不是很高。对于第三类来讲，它的推力非常高，而且调节的精度也很好，方便在较远的距离之中传递，规模不大，动作稳定，不过因为它的规模很大，工艺也很繁琐，所以很少会使用。

    对于执行部件来讲，不管是何种种类的，它的输出力均是用阿里应对有效力的。所以，为了确保阀门的活动有序，要保证使用的执行机构具有非常好的输出性能来应对面对的力，进而确保封闭性好。当明确了执行机构的力之后，要切实结合相关的使用环境的规定，选取有效的执行机构。比如，在对场地有防爆规定的时候，最好是使用气动形式，而且要保证线盒是能够有效的防爆的。假如不具有防爆的规定的话，那么气动亦或是电动的都可以使用，不过分析到节能要素的话，最好是使用电动的。针对那些调节的精确性好的，活动速率快的，运作稳定的，要使用液动的。

    2.2 调节机构

    调节阀门是调节阀的调节机构，它根据控制信号的要求而改变阀门开度的大小来调节流量，是一个局部阻力可以变化的节流元件。调节阀门主要由上下阀盖、阀体、阀瓣、阀座、填料及压板等部件组成。在自动控制系统中，阀门主要的调节介质为水和蒸汽等。在压力比较低，使用情况单一的情况下，常用的调节阀有直通调节阀、三通调节阀和蝶阀等。

    3 调节阀的工作原理

    在有流体流动的管道中，调节阀是一节流件，假设流体是不可压缩且充满管道，根据伯努利方程式和流体的连续性定律可知：通过阀门的体积流量Qv与阀门的有效流通截面积A和通过阀门前后的压降ΔP（ΔP=P1-P2）的平方根成正比，与流体的密度ρ和阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，即：

    根据调节阀的流量方程式可得出如下结论：

    （1）在流体的密度ρ和阀门上的压降ΔP一定的情况下，调节阀的流量系数C与流量Qv，C值的大小反映了阀能通过的流量的大小。

    （2）流量系数C与流通面积A成正比，流通能力随流通截面的增减而增减。

    （3）流量系数C与阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，增大阀门的阻力系数ζ就是阀门的流通能力减小，如果阀门的口径相同，则不同结构的阀门的阻力系数ζ就不相同，流通系数C也就不同。

    4 关于其结构形式

    在进行该项选择的时候，要切实的结合具体活动中的工艺内容以及介质的特征和体系的规定等等的一些要素来分析。一般在使用的时候，用到最多的是普通单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、蝶阀等。通常来讲，在流量不大，压力差值不高，规定泄露数不能太大的区域，选取单座模式的就可以合乎生产活动的规定，同时还能够节省资金。对于那些流量非常高，而且压力差值大的区域，就要使用双座的；套筒调节阀最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、流最调节。

    5 关于其流量特征的分析

    它的流量特征目前使用最多的有如下的四类：

    5.1 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，通过的调节阀的流最按照等百分比增加。调节阀在同样开度变化值下，当流量小的时候，其变动性也相应的要小很多，调节活动就会非常的平缓。而相反的流量非常高的话，其变动也就要高，此时的调节性就非常灵便。

    5.2 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较大，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。

    5.3 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。

    5.4 快开特性

    快开特性是指调节阀在开度很小时流量就已经较大，随着开度增加，流量很快达到最大值。

    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，我们选用最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。

    6 关于阀口径

    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最大流量下调节阀流量系数Cmax值，然后在标准阀门额定Cv值表中选择与1.2Cmax相近的Cv值，其对应的阀径即为所选择调节阀的阀径，最后进行噪声和开度验算，在最大流最下一般调节阀的开度不超过85%，最小流量下开度不小于20%，假如验算信息合理的话，此时就可以定下来其其尺寸。假如不合理的话，就要再次的分析，然后对其验算，一直到信息合理。

    7 合理的选取其材质

    在选取材质的时候，要切实的关注如下的两个要素。第一是阀体以及盖子的材料的质地。第二是其中的组成部件的材料的品质。对于阀体等来讲，它们就相当于是压力设备，所以规定它要能够承担介质的气温等，对于其中的组件来讲，它的关键意义是节流，对其规定是要保证可以抗腐蚀，而且要有效的应对冲刷。其是选取的时候要高度关注的内容。在选取材质的时候要了解两项内容。第一是要确保安全稳定，即要切实的结合工艺规定，选取那些能够抵抗高温以及高压和方式等的材料。第二，要在合乎使用性的规定之下，分析它的性能和使用时间以及经济性指标。