1 概述

    調(diào)節(jié)閥是控制電廠機組安全和經(jīng)濟運行的重要設備。主要用在生產(chǎn)系統(tǒng)中進行介質(zhì)的流量控制和壓力控制. 以及這兩種控制過程的組合。如過熱器減溫水調(diào)節(jié)閥，就是通過控制減溫水流量來調(diào)節(jié)過熱蒸汽的溫度。而給水泵再循環(huán)閥既能控制流量，又能降壓，起雙重作用。調(diào)節(jié)閥是在接收控制單元的模擬信號后（0~10mA或4~20mA），按模擬信號成比例地調(diào)節(jié)閥門的行程（閥位），進而調(diào)節(jié)流經(jīng)其中的介質(zhì)流量或壓力，以滿足系統(tǒng)的需要。對調(diào)節(jié)閥來說，流量特性是至關重要的，而流量特性是由通流面積來保證的。因此，調(diào)節(jié)閥通流面積的設計是調(diào)節(jié)閥設計的關鍵點。

    2 基礎理論的論述及推導

    對于自動調(diào)節(jié)技術來說，對數(shù)（等百分比）和線性特性（圖1）的調(diào)節(jié)閥能較好地滿足控制的需要。

    對于線性特性曲線，有公式

        （1）

    對于對數(shù)（等百分比）特性曲線，有公式

    式中    KV－－對應某一行程H時的流量系數(shù)
    KV₁₀₀－－在全開度（H₁₀₀）時的公稱流量系數(shù)
    kv－－對應某一KV值的比流量系數(shù)
    －－理論可調(diào)比
    H－－調(diào)節(jié)閥的實際行程，mm
    h－－全行程的百分數(shù)
    H₁₀₀－－額定行程（常數(shù)），mm

    在式（1）和式（2） 中，h是自變量，kv是因變量，其余為常數(shù)。

    對于線性特性曲線

    說明行程和流量成線性關系，給出每一行程，可求出對應的流量（KV）值。

    對于對數(shù)特性曲線

    由于n是常數(shù)，當dh=常數(shù)（即行程增幅相同）時，dkv/kv=常數(shù)，此式說明，每一等增量的行程，使對應于某點的kv值以相同的百分數(shù)增加，即閥塞行程的等量變化，相應行程的流量變化的比率也相同。其特點是開始時，原始流量小，流量增加的絕對值也小.接近全開時，流量增加的絕對值也大。

    對應每一行程，可求出相應的kv值。對于給定工況，可以很容易地選定其流量特性并計算其KV值，公式為

        （3）

    式中    Q－－流量，m³/h
    ρ－－特定流體的相對密度
    ΔP－－閥門進出口處的壓力差，MPa

    3 通流面積分析計算

    圖2是某一開度下的通流面積，圖3陰影部分是孔的*小通流面積。理論上通流面積計算公式為

    在給定條件下（l一定），解此方程，可求得交點x₁和x₂。此時一孔通流面積

    在一定行程下，分別計算各孔通流面積，將其相加，即得總通流面積。

    實際情況下，閥芯各孔位置不同，求每一對應行程的通流面積必須解很多方程。所以，在工程設計中，常采用一種近似的算法（圖4）。用直線上方的陰影面積代替原來的陰影面積，并轉(zhuǎn)化成便于求解的圖形�？扇〉脻M意的效果。如已知閥塞鉆孔直徑為2Rmm，傾角為，節(jié)流面距孔的低部距離為lmm，求孔的雖小通流面積S則

    這時求出的僅是對應某一行程的一個孔的通流面積。但由于一閥塞上通常有十幾個孔，且孔的高低位置不同，即l不同。為了求某一行程的總通流面積，就得將不同的l值代入上式，然后將其相加，過程十分繁鎖。另外，設計的通流面積應符臺理論通流面積，為此，要進行大量的試算，因此，必須借助計算機才能完成上述工作（圖5）。

    4 結論

    調(diào)節(jié)閥通流面積的設計，為調(diào)節(jié)閥的整體設計奠定了基礎，這項工作在我國才剛剛起步。要趕上水平，需要在理論及實踐上做艱苦的努力和探索。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司