調節(jié)閥的正確選型

　　調節(jié)閥作為工業(yè)過程控制的終端執(zhí)行器件，它隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，已成為工業(yè)自動化控制的關鍵設備。調節(jié)閥選擇的是否合適直接關系到工業(yè)控制品質的好壞，甚至關系到工業(yè)生產系統(tǒng)的安全。因此在實際生產過程中，根據(jù)工藝條件選擇合適的調節(jié)閥是非常必要的。

1、簡介調節(jié)閥

　　調節(jié)閥由執(zhí)行機構和調節(jié)機構兩部分共同組成。它包括氣動、電動和液動執(zhí)行器三大類。在化工生產中常用氣動執(zhí)行器，其它兩種執(zhí)行器只在特殊要求下采用。執(zhí)行機構是調節(jié)閥的推動部分，調節(jié)機構是調節(jié)閥的調節(jié)部分，即閥門本身。調節(jié)機構與調節(jié)介質直接接觸，在執(zhí)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(jié)控制介質流量的目的。

　　1.1、調節(jié)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(jié)介質的工藝條件和流體特性。

　　1.2、調節(jié)閥氣開/氣關的選擇和調節(jié)器正反作用的確定

　　調節(jié)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(jié)閥失去信號壓力源時閥自動進入安全狀態(tài)。

　　選定調節(jié)閥氣開或氣關形式后，必須根據(jù)閥的這一形式確定調節(jié)器的正作用和反作用，使調節(jié)閥和調節(jié)器構成一個負反饋的控制系統(tǒng)。即對于氣開閥，如果被控參數(shù)大于給定參數(shù)時，要求閥關小，那么調節(jié)器選用反作用；對于氣關閥，如果被控參數(shù)大于給定參數(shù)時，要求閥關小，那么調節(jié)器就選用正作用。

　　1.3、調節(jié)閥的流量特性

　　調節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)閥相對開度し/L的函數(shù)。通過調節(jié)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。

　　理想特性完全取決于閥芯的形狀，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(jié)閥的可調比)

　　采用直線流量特性的閥芯時，調節(jié)閥的放大倍數(shù)是常數(shù)。它的特點是在小開度處流量相對變化較大，調節(jié)作用強，易產生振蕩；在打開度處流量相對變化較小，調節(jié)作用弱，調節(jié)緩慢。

　　(2)等百分比流量特性(對數(shù)流量特性)

　　Q/Qmax=e[(し/L)-1]lnR (R=Qmax/Qmin為調節(jié)閥的可調比)

　　采用等百分比流量特性的閥芯時，調節(jié)閥的放大倍數(shù)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(shù)小，調節(jié)作用緩和平穩(wěn)；它在大開度處放大倍數(shù)大，調節(jié)作用靈敏，為此常被采用。

　　(3)拋物線流量特性

(R=Qmax/Qmin為調節(jié)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(jié)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(shù)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，流量很快就達到最大值，適用于迅速啟閉的切斷閥或兩位式調節(jié)系統(tǒng)。

2、調節(jié)閥口徑的選取

　　對不可壓縮性流體，根據(jù)流體力學代入伯努力方程得：

　　根據(jù)連續(xù)方程Q=A∗V，上面公式聯(lián)解可得：

　　這就是調節(jié)閥的流量方程，其代號及單位為：

　　V1、V2——節(jié)流前后的流體速度；

　　V——是平均流速；

　　P1、P2——節(jié)流前后的壓力，100KPa；

　　A——節(jié)流面積，cm2；

　　Q——流量，cm3/s；

　　C——阻力系數(shù)；

　　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(jié)閥的流量方程可化為：

　　于是Kv定義為：當調節(jié)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(jié)閥的流量數(shù)，以m3/h或t/h計。但國外流量數(shù)常用Cv表示，其定義為：當調節(jié)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(jié)閥的美加侖數(shù)，以加侖/分計。Kv與Cv之間換算關系為：

　　根據(jù)計算出的流量系數(shù)Kv或Cv值，然后在調節(jié)閥手冊中查找出Kv或Cv額定值，最終選取合適的調節(jié)閥口徑。

3、結語

　　上述闡述如何正確選擇調節(jié)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(jié)閥的選取與上述類同，請另行關注。