0 引言

      調(diào)節(jié)閥是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)實踐中控制系統(tǒng)的正常與否，常常涉及到調(diào)節(jié)閥的問題。調(diào)節(jié)閥所反應(yīng)出來的問題又多集中在調(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、閥芯引程及流量特性等。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)閥的容量，它是設(shè)計選型中的主要參數(shù)。因此，調(diào)節(jié)閥的選擇主要從以下幾個因素進(jìn)行考慮。

      1 選擇原則

      （1）滿足自控系統(tǒng)的要求；
      （2）滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。

      2 調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Cv及口徑的計算

      （1） 流量系數(shù)C_v（流通能力）的定義為：調(diào)節(jié)閥前后的壓差為1Kg/cm²，重度為1g/cm²流體，每小時通過閥門的體積流量（m³/h）。

      調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)C_v的計算方法很多，也比較繁瑣，以下列出幾種主要流通介質(zhì)的C_v值的計算方法。

      表1 液體

流體種類	非阻塞流ΔP〈Cf2ΔPs	阻塞流ΔP≥Cf2ΔPs
體積流量
重量流量

      阻塞流：當(dāng)閥前壓力P₁保持一定而閥后壓力P₂逐漸降低時，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體流量會增加到一個極限值，這時即使P₂再繼續(xù)降低，流量也不會再增加，此極限流量即為阻塞流。顯然，形成阻塞流之后，相當(dāng)于流量已達(dá)到飽和狀態(tài)（臨界狀態(tài)），這時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量不再隨調(diào)節(jié)閥前后的壓差△P的增加而增加。因此，流體在閥內(nèi)是否形成阻塞流，調(diào)節(jié)閥C值的計算公式將不一樣。判斷是否是屬于阻塞流的情況，就可以決定取用相應(yīng)的C值計算公式。（表2）情況相同。

      表2 氣體和蒸汽

流體種類	非阻塞流ΔP〈0.5Cf2ΔP1	阻塞流ΔP≥0.5Cf2ΔP1
氣體體積流量
氣體重量流量
蒸汽

      上表2中：
      C_v— 調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)
      C_f— 臨界流量系數(shù)
      G_f— 流體流動溫度下的比重（水G_f=1,15℃；空氣G_f=288G/T）
      G— 氣體比重（空氣G=1.0）
      P₁— 調(diào)節(jié)閥進(jìn)口壓力，100kPa（絕對）
      P₂— 調(diào)節(jié)閥出口壓力，100kPa（絕對）
      P_v— 液體流動溫度下的飽和蒸汽壓力，100kPa（絕對）
      P_c— 熱力學(xué)臨界壓力，100kPa（絕對）
      Δp— 壓降，100kPa（ΔP=P₁- P₂）
      Δp_s— 口徑計算用壓降，100kPa

      Δp_s=P₁-（0.96- 0.28P_v/P_c）P_v

      若P_v<0.5P₁,ΔP_s=P₁- P_v

      q— 液體流量，m³/h
      Q— 氣體流量，標(biāo)準(zhǔn)m³/h（15℃，絕對壓力為101.3kPa時）
      T— 絕對溫度，K（K=273+℃）
      T_sh— 蒸汽過熱溫度，℃（飽和蒸汽T_sh=0）
      W— 流量，t/h

      （2） 閥口徑的計算，根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷、以被控介質(zhì)的工況決定流通能力計算所需的數(shù)據(jù)，求得、*小流量時的C_vmax和C_vmin。筆者通過多年的實踐和理論探討，在確定凋節(jié)閥口徑時，按工況所需流量系數(shù)C_v值的1.2~1.4倍作為閥的流量系數(shù)值。調(diào)節(jié)閥開度大致范圍如下： 

      開度：70%~90%
      常用開度：40%~70%
      *小開度：10%

      根據(jù)計算得C_vmin和已采用的調(diào)節(jié)閥R值（可調(diào)比）驗證可調(diào)范圍，驗證合適，既可用C_v值決定調(diào)節(jié)閥的口徑。

      3 流量特性

      調(diào)節(jié)閥的流量特性常見的有，線性、等百分比、快開和拋物線四種。*佳工作流量特性應(yīng)使調(diào)節(jié)系統(tǒng)在受到干擾時仍能達(dá)到所希望的穩(wěn)定性、反應(yīng)速度和精度三項指標(biāo)。大致原則是：線性流量特性適用于壓差一定，壓差為壓力的2/3以上；直線閥比等百分比閥的閥芯曲面窄，流過調(diào)節(jié)閥的介質(zhì)含有固體懸浮物時，直線閥的閥芯曲面不易磨損；等百分比流量特性適用于調(diào)節(jié)負(fù)荷上升，壓差下降及流量調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度時，放大系數(shù)很大，不便于微調(diào)且易引起系統(tǒng)振蕩，加速閥芯和閥座之間的磨損。

      4 閥材料及結(jié)構(gòu)形式的選擇

      （1）閥材料的選擇

      合理選擇閥的材質(zhì)是一個非常重要的問題。選擇的一般原則：應(yīng)根據(jù)流體的溫度、壓力、腐蝕性以及流體在閥內(nèi)是否產(chǎn)生閃蒸、空化的可能性而定。同時還要考慮其經(jīng)濟(jì)的合理性。對于鑄鐵閥體，以下工況不宜使用：水蒸汽或含水量多的濕氣體，易燃易爆流體，環(huán)境溫度低于— 10℃的場合，以及閥內(nèi)流體在伴熱蒸汽中斷時會發(fā)生凍結(jié)的場合等。對于非腐蝕性流體，閥芯一般選用不銹鋼1Cr18Ni9Ti或其它不銹鋼，閥體選鑄鋼或鍛鋼。對腐蝕性流體和流動狀態(tài)復(fù)雜的流體，則要具體分析，慎重選用材質(zhì)。

      （2） 閥的結(jié)構(gòu)形式

      直通單座、雙座、角形、高壓、三通、蝶閥和隔膜閥等是閥的基本種類。主要根據(jù)生產(chǎn)過程的需要和控制系統(tǒng)的特點來選擇。直通單座適用于壓降較低，要求泄漏量比較小的場合；而壓降較大，對泄漏量要求不高的場合宜選用直通雙座閥；在高壓降、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物時，選用直角調(diào)節(jié)閥；介質(zhì)有懸浮物流體，大流量氣體，低壓差等場合適用蝶閥，但泄漏較大；隔膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，流路阻力小，閥體可襯橡膠、陶瓷等，適用于強(qiáng)腐蝕的場所。

      總之，根據(jù)控制對象的靜動態(tài)特性、設(shè)備負(fù)荷、介質(zhì)工況、工藝參數(shù)、壓力等級和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，合理的利用以上原則。便能在調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用環(huán)節(jié)中正確使用，使自控系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和高效。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司