減壓閥流量曲線

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之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹選擇調壓閥的方法是查看調壓閥的流量曲線,制造商通常會提供這種流量曲線. 圖1  制造商通常為同一個調壓閥提供不同進口壓力下的多條流量曲線，以說明調壓閥的工作能力范圍這個圖表示調壓閥的出口壓力隨流量不同呈現的變化不同的曲線表示在減壓閥沒有流量的時候的設定點不同，設定點就是指出口端關閉，調節減壓閥調到某個壓力值，在圖上就是曲線和縱坐標的交點如果從縱坐標上某一點畫出不同的幾條曲線那么就是入口壓力不同

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選擇調壓閥的方法是查看調壓閥的流量曲線，制造商通常會提供這種流量曲線。“流量曲線”是一個具有誤導性的名稱，調壓閥控制的是壓力而不是流量，因此，可以更直接把流量曲線叫做“壓力曲線”。這條曲線描述了在給定流量下調壓閥能夠保持的系統壓力范圍。
調壓閥的選擇不僅需要選擇合適的規格，而且需要了解調節閥的設計。因為，調壓閥所具有的能力取決于調壓閥的設計。流量曲線可以直觀表征調壓閥的能力范圍，理解流量曲線，就能夠很快地閱讀流量曲線。
比較常見的調壓閥選擇方法是查看調壓閥的流量系數（Cv）。有些人可能認為，當系統流量處于Cv的范圍內時，調壓閥的“規格”就正確。但實際情況不一定是這樣，Cv代表的是調壓閥能夠提供的大流量。在大流量下，調壓閥不能控制壓力。如果預計流量會達到調壓閥的Cv，那么這種調壓閥很可能達不到系統的要求。

基本知識
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥調壓閥的主要用途是在調壓閥的一側保持恒定壓力，即使調壓閥的另一側出現壓力變化或波動。減壓型調壓閥控制的是下游壓力，背壓型調壓閥控制的是上游壓力。
以減壓型調壓閥為例，流量曲線說明了調壓閥在出口壓力（Y 軸）和流量（X 軸）方面的性能。調壓閥不控制流量，流量是在下游由閥門或流量計來控制，從這條曲線上可以看出當系統內的流量變化時調壓閥如何響應。
圖1上部的曲線初始設定的表壓為2.75Mpa。該曲線顯示了在不調整調壓閥的情況下壓力的變化。
當流量變化時，調壓閥通過調整來保持初始設定壓力。但是，這種調整并不能達到的工作狀態，因為隨著系統流量的升高，調壓閥的下游壓力下降，下游壓力下降多少無法確定。
在閱讀流量曲線時，首先要確定系統內可預見的流量范圍，并在圖上標出流量范圍。然后，查看出口壓力的相應變化。判斷這個壓力范圍是否可以接受，如果不能接受，則應尋找另一種調壓閥。
 
圖2  這條典型的減壓型調壓閥流量曲線說明了理想工作區、衰減、節流、閥座負載下降或鎖定、流量系數 （Cv） 等多個現象
理想情況下，應在曲線平坦的部分使用調壓閥。在這一范圍內，即使流量發生顯著變化，調壓閥也將保持比較恒定的壓力。曲線的遠端快速下降，在這一范圍內，即使微小的流量變化也會導致壓力的劇烈變化。用戶不會希望在這種位置使用調壓閥。
任何給定調壓閥都能產生無限條曲線，因此需要確保查看的是正確的曲線。對于每個設定壓力，都會用一條不同的曲線表示。圖1中主要有兩組曲線：一組的設定壓力為400 psig（27.54bar），另一組的設定壓力為200 psig（13.7bar）。制造商提供多組曲線來表達特定調壓閥的可能設定壓力范圍是有益的。如果您的設定壓力位于兩組曲線之間，可以采用內插值法。但這兩組曲線趨于相同形狀，但位于圖上的不同位置。
還有一個影響曲線形狀的因素——進口壓力（即在上游進入減壓調壓閥內的壓力）。圖1中的兩組曲線各使用三條曲線表達進口壓力范圍。
總之，為系統找到正確曲線的方法：（1）找到正確的設定壓力；（2）找到正確的進口壓力；（3）找到正確的流量范圍。
后，確保使用的是正確的單位。壓力讀數常使用的單位是psig 或 bar。流量單位隨系統介質而異，因此，必須確認調壓閥用于液體還是氣體。液體流量通常用加侖每分鐘（gal/min）或升每分鐘 （L/min）表示，而氣體流量則用標準立方英尺每分鐘（std ft3/min）或標準升每分鐘（std L/min）表示。

這些曲線通常是使用空氣或氮氣（用于氣體用調壓閥）或者水（用于液體用調壓閥）測定的。如果用戶的系統介質是氣體，那么，用戶可能需要對制造商的曲線進行調整。氣體的壓縮比各不相同，因此可能需要在流量曲線的體積單位上乘以一個氣體修正系數。例如，氫氣的修正系數是 3.8；這就是說，3.8氣分子的體積與一個空氣分子的體積相同。因此，流量曲線上空氣體積流量為100 std ft3/min （2831 std L/min） 的點對應的可比氫氣流量為 380 std ft3/min （10760stdL/min）。曲線保持不變，但是流量刻度改變。（修正系數如何獲得？）
在標準壓力為1Mpa，溫度在20℃時，壓縮比Z=1.0，均為理想氣體狀態，無需修正系數。（個人批注）
對于液體，由于液體是不可壓縮的，因此水與另一種介質之間的差異不顯著。
衰減、節流和其它復雜因素
調壓閥在流量曲線平坦的范圍內工作，或者說接近水平線的部分。實際上，理想的流量曲線應該是一條水平線。但是，由于調壓閥的內部元件的限制，任何調壓閥都不能在整個壓力范圍內提供理想的水平線。對于彈簧加載調壓閥，較長的彈簧產生水平段較寬的流量曲線。氣室加載調壓閥使用一定體積的截留氣體而不是彈簧，能夠產生更寬的水平段。電控氣動加載調壓閥和使用外部反饋的氣室加載調壓閥產生的水平段寬。
 
圖3   滯后現象說明，在同樣流量下，與流量增大時相比，流量減少時的出口壓力較高。所示滯后大于實際值，以便于演示
一般，流量曲線由三部分組成：（1）中間相對平坦的部分；（2）左側的陡峭下降部分；（3）右側的陡峭下降部分。中間的平坦部分不*水平，通常這段曲線是向下傾斜的，稱為衰減。隨著流量增加，壓力將出現一定程度的下降，下降多少取決于調壓閥的設計。在曲線的平坦部分衰減相對較小，而在曲線的末端，壓力衰減非常劇烈。
節流出現在曲線的右側。圖2所示為節流區，在這里，從 140 std ft3/min（3964 std L/min）開始，壓力出現劇烈下降。后，在接近 150 std ft3/min（4247std L/min） 的地方，壓力下降到零。這時，流量需求已經超過調壓閥的壓力控制能力。在這里，調壓閥大開，不再調整壓力。調壓閥基本上已經從一種壓力控制裝置轉變成一個開放通孔。把下游流量增加到或超過該點會導致調壓閥失效。節流區的壓力下降劇烈，因此不建議在這里使用調壓閥。

Cv是在調壓閥的*節流點測定的，不能很好地反映調壓閥的總體性能。閥座負載下降出現在調壓閥曲線（圖 2）的左側，從這里開始出現陡峭的壓力下降。從左到右看該曲線時，想象系統處于無流量狀態。調壓閥設定為某個壓力，但是沒有流量。然后，想象操作員慢慢打開下游閥門來啟動流量。
此時調壓閥無法保持壓力恒定，因此將立刻出現劇烈的壓力下降。如果調壓閥在這段陡峭曲線范圍內工作，調壓閥在有流量和無流量之間來回轉換時，您可能會聽到振動或脈動的聲音。
現在，我們從右往左看這條曲線。想象系統在曲線的平坦范圍內工作。然后，想象操作員慢慢關閉下游的閥門，流量下降到接近零。我們將沿曲線向上。在接近無流量狀態時，調壓閥將難以保持設定壓力。在這里，我們可能也會聽到振動的聲音。后，調壓閥猛然關閉，截斷流動。這個狀態叫做鎖定。
閥座負載下降和鎖定這兩個術語基本上可互換。有時，人們使用鎖定描述這兩種狀態。不建議讓調壓閥在這個區域范圍內工作。
 
圖4  背壓型調壓閥的流量曲線顯示出累積現象，這是一種與衰減相反的現象
從左到右看和從右到左看流量曲線是有所不同的。從左到右看曲線時，流量逐漸增加。從右到左看時則正相反。對于流量增加和流量減少這兩種條件，曲線可能會略有不同。出口壓力不會在同一條“衰減線”上，也不會正好停在初始設定壓力上。這個現象（如圖3所示）叫做滯后。
上面的線是流量減少的情況，而下面的線是流量增加的情況。
滯后會在調壓閥內產生動態摩擦力，通常不會影響調壓閥性能的評估。但是，在系統運行中可能會令人迷惑。試想操作員把系統設置為在110 ft3/min（3115 L/min） 的流量下提供50 psig （0.34 MPa） 的出口壓力。第二天，他注意到壓力變成了50.5 psig（0.348 MPa），但流量仍然是110 ft3/min （3115 L/min）。這個現象的原因就是滯后。可能是系統內的某些組件臨時產生了較大下游流量需求。臨時流量增加導致出口壓力略微下降，即在曲線上從左向右移動。然后，當流量需求恢復到110ft3/min（3115L/min）時，滯后導致出口壓力回到一個略高于初始設定點的位置。

這種情況說明，操作員需要定期檢查系統來確保調壓閥設定在恰當的出口壓力上。建議從較低壓力開始調整到設定壓力。另一種做法是使用系統內的壓力表幫助微調調壓閥設置來獲得需要的工作壓力。
背壓型調壓閥和累積
背壓型調壓閥的流量曲線存在一種稱為累積的現象（見圖4），是一種與衰減相反的現象。由于背壓型調壓閥控制進口壓力，因此隨著流量增大壓力將上升，而不是像減壓型調壓閥那樣下降。出現這種現象的原因是背壓型調壓閥起到限流作用，基本上是限制進口的流量。

結論
在選擇調壓閥時，應查看流量曲線而不是Cv。確保查看的是正確的曲線。該曲線反映的是將要使用的調壓閥設定壓力（您的“設定壓力”）嗎？該曲線是否反映正確的進口壓力范圍？實際使用的單位正確嗎？如果系統介質是氣體，需要進行計算調整嗎？
解決了這些問題之后，就可以開始閱讀曲線。在曲線上找出預計的系統流量范圍。給定范圍后，在曲線上將能夠知道調壓閥將保持在多高的壓力。理想情況下，應在曲線相對平坦的部分使用調壓閥。在這個區域調壓閥的性能穩定，應避免在曲線的遠端使用調壓閥，在這些區域存在鎖定和節流等不利條件。與本產品相關論文：200X先導隔膜式水用減壓閥安裝要求