自力式微壓調(diào)節(jié)閥的流量特性

                           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)流過閥門的相對流量與相對位移(閥門的相對開度)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。但實際上，由于多種因素的影響，如在節(jié)流面積變化的同時，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，然后再引伸到真實情況進行研究。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。可用于公稱壓力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)電機組密封油系統(tǒng)，控制密封油與氫氣間壓力差，以確保可靠密封。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。可用于公稱壓力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,氮氣減壓閥,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、氣動閥門、電動閥門、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)電機組密封油系統(tǒng)，控制密封油與氫氣間壓力差，以確保可靠密封。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)品特點調(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數(shù)曲線。這種特性在行程的每一點上，行程變化百分之多少和流量變化百分之多少是相等的。 特點是開度小時，流量變化小，開度大時，則流量變化大。相對于調(diào)節(jié)來說，就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。

線性特性的相對行程和相對流量成直線關(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，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。

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)即可進行設(shè)定值的調(diào)整；
·無填料，閥桿上、下活動時不存在磨擦，上密封可靠；
·執(zhí)行機構(gòu)敏感元件極為靈敏，極微小的壓力變化會被感測出來；
·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)機構(gòu)，它的作用就是按照調(diào)節(jié)器發(fā)出的控制信號的大小和方向，通過執(zhí)行機構(gòu)來改變閥門的開度以實現(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)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的白動化。調(diào)節(jié)閥是自動化控制系統(tǒng)中一個十分重要且*的組成部分，正確的選擇和使用調(diào)節(jié)閥，直接關(guān)系到整個自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，直接影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。然而，自動控制系統(tǒng)不能正常投人運行的，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因素進行考慮。本人根據(jù)工作中調(diào)節(jié)閥的選型經(jīng)驗簡單介紹一下調(diào)節(jié)閥的選型原則及注意事項。

2 調(diào)節(jié)閥的工作原理
在有流體流動的管道中，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、要求泄漏量小的場合，選擇單座調(diào)節(jié)閥即可滿足生產(chǎn)需要，而且經(jīng)濟實惠；在流量大、壓差大、泄漏量要求不嚴(yán)格的場合，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、振動大的場合；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流量和閥門的相對開度之間的關(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流量的比；L/L100——閥門在某一開度下的行程與全開時行程的比。
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數(shù)特性，是指閥門的開度增加同樣的值時，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，流量小時流量的變化也小，調(diào)節(jié)作用緩和平穩(wěn)；流量大時．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)的控制精度時不變的。
（2）直線特性
直線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量和相對開度的比值為常數(shù)。調(diào)節(jié)閥在同樣開度變化值下，流量小時流量的變化值相對較大，凋節(jié)作用較強，容易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩；流量大時，流量的變化值相對較小，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)閥的相對流量與相對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調(diào)節(jié)性能差的缺點。
（4）快開特性
快開特性是指調(diào)節(jié)閥在開度很小時流量就已經(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)閥的流量特性對選用調(diào)節(jié)閥有非常重要的意義，直接影響到自動控制系統(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，對于壓差變化小、可調(diào)范圍小、開度變化小的場合，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 的計算方法和計算公式，然后把各項數(shù)值帶人計算公式計算出大流量下調(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，其對應(yīng)的閥徑即為所選擇調(diào)節(jié)閥的閥徑，后進行噪聲和開度驗算，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%，若驗算結(jié)果滿意，閥門口徑就選定了，若驗算結(jié)果不滿意，則應(yīng)從新選擇額定 Cv 值，再進行驗算，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。選擇調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)必須把握兩個大的原則：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)濟性。

理想流量特性主要有直線、等百分比(對數(shù))、拋物線及快開等四種。
(1)直線流量特性
(2)等百分比(對數(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。選擇閥門時應(yīng)該注意各種閥門的流量特性。對隔膜閥和蝶閥，由于它的結(jié)構(gòu)特點，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現(xiàn)。與本文相關(guān)的論文有：五陽煤礦應(yīng)用閥門案例