自力式微壓調(diào)節(jié)閥的流量特性

                        上海申弘閥門有限公司

    自力式微壓調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與相對(duì)位移(閥門的相對(duì)開度)間的關(guān)系。一般來說，改變自力式微壓調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的流通截面積，便可以控制流量。但實(shí)際上，由于多種因素的影響，如在節(jié)流面積變化的同時(shí)，還發(fā)生閥前、閥后壓差的變化，而壓差的變化又將引起流量的變化。為了便于分析，先假定閥前、閥后的壓差不變，然后再引伸到真實(shí)情況進(jìn)行研究。前者稱為理想流量特性，后者稱為工作流量特性。
理想流量特性又稱固有流量特性，它不同于閥的結(jié)構(gòu)特性。閥的結(jié)構(gòu)特性是指閥芯位移與流體通過的截面積之間的關(guān)系，不考慮壓差的影響，純粹由閥芯大小和幾何形狀所決定;而理想流量特性則是閥前、閥后壓差保持不變的特性。是一種不需要外加能源的執(zhí)行器產(chǎn)品?？捎糜诠Q壓力PN01，PN10。差(微)壓均可分段調(diào)節(jié)。從50mm.W.C至0.1MPa。其用途十分廣泛，可用于工業(yè)燃燒爐系統(tǒng)，控制兩種物料，如煤氣、空氣流量配比，以達(dá)理想燃燒。用于氫冷發(fā)電機(jī)組密封油系統(tǒng)，控制密封油與氫氣間壓力差，以確?？煽棵芊?。當(dāng)差壓閥的低壓端通大氣即為微壓閥(差壓閥負(fù)壓，端壓，力為零).
產(chǎn)品介紹是一種不需要外加能源的執(zhí)行器產(chǎn)品?？捎糜诠Q壓力PN01，PN10。差(微)壓均可分段調(diào)節(jié)。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。從50mm.W.C至0.1MPa。其用途十分廣泛，可用于工業(yè)燃燒爐系統(tǒng)，控制兩種物料，如煤氣、空氣流量配比，以達(dá)理想燃燒。用于氫冷發(fā)電機(jī)組密封油系統(tǒng)，控制密封油與氫氣間壓力差，以確?？煽棵芊狻．?dāng)差壓閥的低壓端通大氣即為微壓閥(差壓閥負(fù)壓，端壓，力為零)。
產(chǎn)品特點(diǎn)調(diào)節(jié)閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與它的開度之間關(guān)系。常見調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性、等百分比、拋物線三種。

等百分比特性，其流量與開度曲線呈對(duì)數(shù)曲線。這種特性在行程的每一點(diǎn)上，行程變化百分之多少和流量變化百分之多少是相等的。 特點(diǎn)是開度小時(shí)，流量變化小，開度大時(shí)，則流量變化大。相對(duì)于調(diào)節(jié)來說，就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。

線性特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時(shí)，流量相對(duì)值變化小，流量小時(shí)，則流量相對(duì)值變化大。

拋物線特性的流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。

僅就調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能講，以等百分比特性為*，其調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好。但是，被調(diào)節(jié)的工藝對(duì)象特性如果和調(diào)節(jié)閥的特性配合（疊加、抵消）后，可能有利或不利與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能，所以需要根據(jù)使用場(chǎng)合的要求不同，挑選調(diào)節(jié)閥的流量特性。   

一般情況下， 調(diào)節(jié)液位時(shí)使用線性特性閥，調(diào)節(jié)流量使用等百分比多一些
 
·無需停止生產(chǎn)即可進(jìn)行設(shè)定值的調(diào)整；
·無填料，閥桿上、下活動(dòng)時(shí)不存在磨擦，上密封可靠；
·執(zhí)行機(jī)構(gòu)敏感元件極為靈敏，極微小的壓力變化會(huì)被感測(cè)出來；
·閥體為四通形式，因而K、B型可通用一種閥體。
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(hào)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(dòng)化。調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要且*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(gè)自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(jiǎn)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(dòng)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 Qv 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 Qv，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(chǎng)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(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先考慮雙座調(diào)節(jié)閥；套筒調(diào)節(jié)閥適宜用在介質(zhì)壓差大、振動(dòng)大的場(chǎng)合；蝶閥適宜用于低壓狀態(tài)的空氣或其它氣體的壓力、流調(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(duì)流量和閥門的相對(duì)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(shí)流量的比；L/L100——閥門在某一開度下的行程與全開時(shí)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(duì)數(shù)特性，是指閥門的開度增加同樣的值時(shí)，通過的調(diào)節(jié)閥的流按照等百分比增加。調(diào)節(jié)閥在同樣開度變化值下，流量小時(shí)流量的變化也小，調(diào)節(jié)作用緩和平穩(wěn)；流量大時(shí)．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(shí)不變的。
（2）直線特性
直線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量和相對(duì)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(shí)流量的變化值相對(duì)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(shí)，流量的變化值相對(duì)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(duì)流量與相對(duì)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(shí)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(shí)流量就已經(jīng)較大，隨著開度增加，流量很快達(dá)到大值。
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(duì)選用調(diào)節(jié)閥有非常重要的意義，直接影響到自動(dòng)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，我們選用多的是等百分比特性，對(duì)于壓差變化小、可調(diào)范圍小、開度變化小的場(chǎng)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)算出大流量下調(diào)節(jié)閥流量系數(shù) Cmax 值，然后在標(biāo)準(zhǔn)閥門額定 Cv 值表中選擇與 1.2Cmax 相近的 Cv 值，其對(duì)應(yīng)的閥徑即為所選擇調(diào)節(jié)閥的閥徑，后進(jìn)行噪聲和開度驗(yàn)算，在大流下一般調(diào)節(jié)閥的開度不超過 85%，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 Cv 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(gè)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(duì)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(gè)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。

理想流量特性主要有直線、等百分比(對(duì)數(shù))、拋物線及快開等四種。
(1)直線流量特性
(2)等百分比(對(duì)數(shù))流量特性
(3)拋物線特性
(4)快開特性
除上述流量特性外，還有一種雙曲線流量特性，這種特性較為少用。
各種閥門都有自己特定的流量特性。如圖4-25所示，隔膜閥的流量特性接近于快開特性，所以它的工作段應(yīng)在位移的60%以下。蝶閥的流量特性接近于等百分比特性。選擇閥門時(shí)應(yīng)該注意各種閥門的流量特性。對(duì)隔膜閥和蝶閥，由于它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不可能用改變閥芯的曲面形狀來改變其特性，因此，要改善其流量特性，只能通過改變閥門定位器反饋凸輪的外形來實(shí)現(xiàn)。與本文相關(guān)的論文有：五陽煤礦應(yīng)用閥門案例