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淺析正確的調節閥選型方法
點擊次數：2669 更新時間：2014-09-03
引言
調節閥作為工業過程控制的終端執行器件，它隨著工業自動化水平的不斷提高，已成為工業自動化控制的關鍵設備。調節閥選擇的是否合適直接關系到工業控制品質的好壞，甚至關系到工業生產系統的安全。因此在實際生產過程中，根據工藝條件選擇合適的調節閥是非常必要的。
1簡介調節閥
調節閥由執行機構和調節機構兩部分共同組成。它包括氣動、電動和液動執行器三大類。在化工生產中常用氣動執行器，其它兩種執行器只在特殊要求下采用。執行機構是調節閥的推動部分，調節機構是調節閥的調節部分，即閥門本身。調節機構與調節介質直接接觸，在執行機構的推動下，改變閥芯與閥座之間或阻流件的流通面積，從而達到調節控制介質流量的目的。
1.1調節閥的結構形式的選擇
一般在振動大或噪聲大的場合應選用套筒閥較為合適，如在介質中帶有粘性或有微小顆粒時，選擇偏心旋轉閥較為合適。通常應用較廣泛的閥有直通單座閥、直通雙座閥、角型閥、蝶閥、球閥、隔膜閥等。在選擇閥的結構形式時，還需考慮調節介質的工藝條件和流體特性。
1.2調節閥氣開/氣關的選擇和調節器正反作用的確定
調節閥氣開/氣關的選擇必須從工藝生產需要和安全要求方面考慮確定。原則是當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全，即保證調節閥失去信號壓力源時閥自動進入安全狀態。
選定調節閥氣開或氣關形式后，必須根據閥的這一形式確定調節器的正作用和反作用，使調節閥和調節器構成一個負反饋的控制系統。即對于氣開閥，如果被控參數大于給定參數時，要求閥關小，那么調節器選用反作用；對于氣關閥，如果被控參數大于給定參數時，要求閥關小，那么調節器就選用正作用。
1.3調節閥的流量特性
調節閥相對開度和通過閥的相對流量之間的關系稱為閥的流量特性，即Q/Qmax=f（し/L）。
Q/Qmax相對流量——調節閥在某一開度下的流量Q與全開度流量Qmax之比；
し/L相對開度——調節閥的某一開度下的行程し與全行程L之比。
由上式看出：通過閥的相對流量Q/Qmax是調節閥相對開度し/L的函數。通過調節閥的流量不僅與閥門的開度有關，還與閥門兩端的壓差有關，閥門前后壓差一定時的流量特性為閥門的理想特性，閥門前后壓差隨時變化的流量特性為閥門的工作特性。
♂
理想特性*取決于閥芯的形狀，典型的四種理想流量特性：
（1）直線流量特性
Q/Qmax=R[（し/L）-1]（R=Qmax/Qmin為調節閥的可調比）
采用直線流量特性的閥芯時，調節閥的放大倍數是常數。它的特點是在小開度處流量相對變化較大，調節作用強，易產生振蕩；在打開度處流量相對變化較小，調節作用弱，調節緩慢。
（2）等百分比流量特性（對數流量特性）
Q/Qmax=e[（し/L）-1]lnR（R=Qmax/Qmin為調節閥的可調比）
采用等百分比流量特性的閥芯時，調節閥的放大倍數隨流量增大而增大，但流量的相對變化值是相等的。它在小開度處放大倍數小，調節作用緩和平穩；它在大開度處放大倍數大，調節作用靈敏，為此常被采用。
（3）拋物線流量特性
（R=Qmax/Qmin為調節閥的可調比）
采用拋物線流量特性的閥芯時，在小開度時調節性能好，它的特性曲線介于直線與等百分比特性曲線之間。
（4）快開流量特性
快開流量特性沒有一定的數學表達式。采用具有快開流量特性的閥芯時，在開度較小時有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達到zui大值，適用于迅速啟閉的切斷閥或兩位式調節系統。
2調節閥口徑的選取
對不可壓縮性流體，根據流體力學代入伯努力方程得：
根據連續方程Q=A∗V，上面公式聯解可得：
♂
這就是調節閥的流量方程，其代號及單位為：
V1、V2——節流前后的流體速度；
V——是平均流速；
P1、P2——節流前后的壓力，100KPa；
A——節流面積，cm2；
Q——流量，cm3/s；
C——阻力系數；
r——重度，Kgf/cm3；
g——重力加速度，981cm/s2；
如果上述公式采用工程單位，Q—m3/h；P1、P2—100KPa；r—gf/cm3，那么調節閥的流量方程可化為：
于是Kv定義為：當調節閥全開，閥兩端壓差ΔP為100KPa，流體重度r為1gf/cm3（常溫水）時，每小時流經調節閥的流量數，以m3/h或t/h計。但國外流量數常用Cv表示，其定義為：當調節閥全開，閥兩端壓差ΔP為1磅/英寸2（0.07Kgf/cm2），介質為600F（15.6℃）清水時，每分鐘流經調節閥的美加侖數，以加侖/分計。Kv與Cv之間換算關系為：
根據計算出的流量系數Kv或Cv值，然后在調節閥手冊中查找出Kv或Cv額定值，zui終選取合適的調節閥口徑。
3結語
上述闡述如何正確選擇調節閥，只是針對不可壓縮流體流相為紊流而言的，對于其它層流或可壓縮的流體，如氣體或水蒸汽等，有專門的理論加以推導其流體的Kv或Cv的計算方法，其調節閥的選取與上述類同，請另行關注。
調節閥作為工業過程控制的終端執行器件，它隨著工業自動化水平的不斷提高，已成為工業自動化控制的關鍵設備。調節閥選擇的是否合適直接關系到工業控制品質的好壞，甚至關系到工業生產系統的安全。因此在實際生產過程中，根據工藝條件選擇合適的調節閥是非常必要的。
1簡介調節閥
調節閥由執行機構和調節機構兩部分共同組成。它包括氣動、電動和液動執行器三大類。在化工生產中常用氣動執行器，其它兩種執行器只在特殊要求下采用。執行機構是調節閥的推動部分，調節機構是調節閥的調節部分，即閥門本身。調節機構與調節介質直接接觸，在執行機構的推動下，改變閥芯與閥座之間或阻流件的流通面積，從而達到調節控制介質流量的目的。
1.1調節閥的結構形式的選擇
一般在振動大或噪聲大的場合應選用套筒閥較為合適，如在介質中帶有粘性或有微小顆粒時，選擇偏心旋轉閥較為合適。通常應用較廣泛的閥有直通單座閥、直通雙座閥、角型閥、蝶閥、球閥、隔膜閥等。在選擇閥的結構形式時，還需考慮調節介質的工藝條件和流體特性。
1.2調節閥氣開/氣關的選擇和調節器正反作用的確定
調節閥氣開/氣關的選擇必須從工藝生產需要和安全要求方面考慮確定。原則是當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全，即保證調節閥失去信號壓力源時閥自動進入安全狀態。
選定調節閥氣開或氣關形式后，必須根據閥的這一形式確定調節器的正作用和反作用，使調節閥和調節器構成一個負反饋的控制系統。即對于氣開閥，如果被控參數大于給定參數時，要求閥關小，那么調節器選用反作用；對于氣關閥，如果被控參數大于給定參數時，要求閥關小，那么調節器就選用正作用。
1.3調節閥的流量特性
調節閥相對開度和通過閥的相對流量之間的關系稱為閥的流量特性，即Q/Qmax=f（し/L）。
Q/Qmax相對流量——調節閥在某一開度下的流量Q與全開度流量Qmax之比；
し/L相對開度——調節閥的某一開度下的行程し與全行程L之比。
由上式看出：通過閥的相對流量Q/Qmax是調節閥相對開度し/L的函數。通過調節閥的流量不僅與閥門的開度有關，還與閥門兩端的壓差有關，閥門前后壓差一定時的流量特性為閥門的理想特性，閥門前后壓差隨時變化的流量特性為閥門的工作特性。
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理想特性*取決于閥芯的形狀，典型的四種理想流量特性：
（1）直線流量特性
Q/Qmax=R[（し/L）-1]（R=Qmax/Qmin為調節閥的可調比）
采用直線流量特性的閥芯時，調節閥的放大倍數是常數。它的特點是在小開度處流量相對變化較大，調節作用強，易產生振蕩；在打開度處流量相對變化較小，調節作用弱，調節緩慢。
（2）等百分比流量特性（對數流量特性）
Q/Qmax=e[（し/L）-1]lnR（R=Qmax/Qmin為調節閥的可調比）
采用等百分比流量特性的閥芯時，調節閥的放大倍數隨流量增大而增大，但流量的相對變化值是相等的。它在小開度處放大倍數小，調節作用緩和平穩；它在大開度處放大倍數大，調節作用靈敏，為此常被采用。
（3）拋物線流量特性
（R=Qmax/Qmin為調節閥的可調比）
采用拋物線流量特性的閥芯時，在小開度時調節性能好，它的特性曲線介于直線與等百分比特性曲線之間。
（4）快開流量特性
快開流量特性沒有一定的數學表達式。采用具有快開流量特性的閥芯時，在開度較小時有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達到zui大值，適用于迅速啟閉的切斷閥或兩位式調節系統。
2調節閥口徑的選取
對不可壓縮性流體，根據流體力學代入伯努力方程得：
根據連續方程Q=A∗V，上面公式聯解可得：
♂
這就是調節閥的流量方程，其代號及單位為：
V1、V2——節流前后的流體速度；
V——是平均流速；
P1、P2——節流前后的壓力，100KPa；
A——節流面積，cm2；
Q——流量，cm3/s；
C——阻力系數；
r——重度，Kgf/cm3；
g——重力加速度，981cm/s2；
如果上述公式采用工程單位，Q—m3/h；P1、P2—100KPa；r—gf/cm3，那么調節閥的流量方程可化為：
于是Kv定義為：當調節閥全開，閥兩端壓差ΔP為100KPa，流體重度r為1gf/cm3（常溫水）時，每小時流經調節閥的流量數，以m3/h或t/h計。但國外流量數常用Cv表示，其定義為：當調節閥全開，閥兩端壓差ΔP為1磅/英寸2（0.07Kgf/cm2），介質為600F（15.6℃）清水時，每分鐘流經調節閥的美加侖數，以加侖/分計。Kv與Cv之間換算關系為：
根據計算出的流量系數Kv或Cv值，然后在調節閥手冊中查找出Kv或Cv額定值，zui終選取合適的調節閥口徑。
3結語
上述闡述如何正確選擇調節閥，只是針對不可壓縮流體流相為紊流而言的，對于其它層流或可壓縮的流體，如氣體或水蒸汽等，有專門的理論加以推導其流體的Kv或Cv的計算方法，其調節閥的選取與上述類同，請另行關注。
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