調(diào)節(jié)閥被廣泛的應(yīng)用于電站行業(yè)，尤其是在鍋爐系統(tǒng)中更為常見，例如：鍋爐主給水系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)等。并且調(diào)節(jié)閥性能的好壞直接影響著整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，因此，合理的設(shè)計及選取調(diào)節(jié)閥對于整個系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和可靠性有著十分重要的作用。隨著電站行業(yè)的迅速發(fā)展，對調(diào)節(jié)閥的要求也越來越高，調(diào)節(jié)閥往往要在一個較大的流量范圍內(nèi)高度精確地調(diào)節(jié)或控制流體的流動，并且能根據(jù)閥桿的規(guī)定運動方式預(yù)計流量。因此，流量調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)范圍及調(diào)節(jié)特性是設(shè)計及選取調(diào)節(jié)閥時所必須考慮的因素。

    1 流量調(diào)節(jié)

    流量即單位時間內(nèi)通過閥門的流體質(zhì)量或體積；調(diào)節(jié)的流量即按照某一規(guī)定的規(guī)律隨時間變化的流量，即使進口端有適當(dāng)?shù)膲毫ψ兓�，也可以要求流量在有限的范圍�?nèi)變化。例如：在鍋爐主給水及旁路系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)鍋爐的給水量，在鍋爐噴水減溫器的噴水管道上調(diào)節(jié)噴水量以達到調(diào)節(jié)鍋爐介質(zhì)溫度的目的。

    為了在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)流量，①在設(shè)計或選型調(diào)節(jié)閥時，流量系數(shù)應(yīng)該留有一定的裕量，以便在流量發(fā)生波動或比預(yù)期的流量大時，流量仍有可調(diào)性。一般具有直線調(diào)節(jié)特性的閥門推薦取計算流量系數(shù)的1.15～1.66倍，具有等百分比調(diào)節(jié)特性的閥門推薦取計算流量系數(shù)的1.22～2倍。②考慮調(diào)節(jié)閥必需的或規(guī)定的壓降值，系統(tǒng)壓降的分配需要根據(jù)具體情況而定。③選定閥門閥瓣的調(diào)節(jié)特性以滿足工況的需要。最后應(yīng)該考慮流量范圍，閥門必須在整個流量范圍內(nèi)保持有效調(diào)節(jié)。

    2 調(diào)節(jié)范圍

    調(diào)節(jié)范圍是用來描述閥門在整個流量范圍保持必要調(diào)節(jié)的能力的一個參數(shù)，調(diào)節(jié)范圍的大小也可用可調(diào)比來表示，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比就是調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量之比。若以R來表示，則R=Qmax/Qmin，最小流量Qmin是指可調(diào)流量的下限值，它與泄漏量是不同的。

    閥門的可調(diào)比取決于閥門類別、閥門增益和閥門調(diào)節(jié)元件的特性。例如：單座閥、雙座閥、蝶閥、或球閥，最小可調(diào)流量系數(shù)被認為是，在此系數(shù)下，閥門的增益顯著地大于由閥瓣特性決定的值。因此，調(diào)節(jié)范圍取決于閥門的增益（增益即為流量的變化除以閥瓣升程的變化）。一般認為具有良好調(diào)節(jié)作用的閥門可調(diào)比應(yīng)該大于50，但由于閥瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工方面的限制，最小可調(diào)流量Qmin不能太小，因此，理想可調(diào)比一般均小于50。目前我國統(tǒng)一設(shè)計是時取R=30。

    選擇合適的調(diào)節(jié)閥，以便產(chǎn)生需要的調(diào)節(jié)范圍。首先，計算出工況所需要的調(diào)節(jié)范圍。其次，選取需要的閥門，查看閥瓣升程90%的流量系數(shù)與閥瓣升程10%的流量系數(shù)之比，是否等于或大于需要的調(diào)節(jié)范圍，如果小于所需要的調(diào)節(jié)范圍可重新選擇另外的閥門，需要的話也可選擇兩臺閥門并聯(lián)。

    但是，在多數(shù)生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥不是與管路串聯(lián)就是與旁路閥并聯(lián)，隨管路系統(tǒng)的阻力變化或旁路閥開啟程度的不同，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這時的可調(diào)比就成為實際可調(diào)比R’。

圖1 調(diào)節(jié)閥與管道串聯(lián)

圖2 調(diào)節(jié)閥與管道并聯(lián)

    當(dāng)調(diào)節(jié)閥與管道串聯(lián)時如圖1，由于流量的增加，管道的阻力損失也增加。若系統(tǒng)的總壓差△PS不變，則分配到調(diào)節(jié)閥的壓差△P就相應(yīng)的減小，這就使調(diào)節(jié)閥所能通過的最大流量減小，這時實際可調(diào)比，s=△P/△Ps。由此式可以看出，串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比會降低。當(dāng)調(diào)節(jié)閥與管道并聯(lián)時如圖2，實際可調(diào)比R’=Qmax/Q2，可以看出并聯(lián)實際可調(diào)比與調(diào)節(jié)閥固有的可調(diào)比無關(guān)，調(diào)節(jié)閥的最小流量一般比旁路流量小得多，故其可調(diào)比實際是總管最大流量與旁路流量的比值。由此得出，串聯(lián)或并聯(lián)管道都使實際可調(diào)比下降，所以在選擇調(diào)節(jié)閥和組成系統(tǒng)時不應(yīng)使S值太小，并且盡量避免打開并聯(lián)管路的旁路閥，以保證調(diào)節(jié)閥有足夠的可調(diào)比。

    3 流量特性

    調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的流量與閥瓣升程值之間的關(guān)系。通常用流量與閥桿位置或升程的關(guān)系曲線表示。在實際工況中，由于多種因素的影響，通過閥門的流量可能隨壓降而變化。為了便于分析，我們先假定閥門的壓降不變，然后再引申到真實情況進行分析，前者稱為閥門固有流量特性，后者稱為閥門工作流量特性。

    3.1 固有流量特性

    我們經(jīng)常用到的固有流量特性主要有直線、等百分比（對數(shù)）、拋物線及快開特性。圖3為這4種流量特性的關(guān)系曲線圖，圖4為不同流量特性的閥瓣形狀。

圖3 理想的固有流量特性

圖4 不同流量特性的閥瓣形狀

    直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與閥桿相對位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。具有此特性的閥門在開度小時流量相對變化大，靈敏度高，不易控制，甚至發(fā)生振蕩；而在開度大時，流量相對變化值小，調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時。

    等百分比流量特性也稱為對數(shù)流量特性，它是指閥桿單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系。在小開度時，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；在大開度時，調(diào)節(jié)靈敏有效，從圖3可看出，等百分比特性在直線特性下方，因此，在同一位移時，直線閥通過的流量要比等百分比大。

    拋物線流量特性是指閥桿單位位移的變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量值的平方根成正比關(guān)系，它介于直線特性與等百分比特性之間，相對來說此特性應(yīng)用較少。

    快開特性在開度較小時就有較大的流量，隨開度的增大，流量很快達到最大；此后再增加開度，流量變化很小。它的閥瓣形式是平板型的，如圖4所示，它的有效位移一般為閥座直徑的1/4，當(dāng)位移在增大時，閥的流通面積不變，失去調(diào)節(jié)作用。

    為特定功用選擇閥門的一個主要問題是挑選適合于工況的特性。理論上，每一種情況都應(yīng)做透徹的分析，并相應(yīng)地挑選閥門調(diào)節(jié)元件。但是這樣既費時、代價又高。對于無需精密調(diào)節(jié)的場合，可根據(jù)經(jīng)驗按表1選擇。

表1 閥門特性的典型用途

    3.2 工作流量特性

    在實際生產(chǎn)過程中，閥門的壓差總是變化的，這時流量特性稱為工作流量特性，為了描述這一特性我們引進了壓降比k（壓降比被定義為通過閥門的壓降除以總的系統(tǒng)動壓降）。工作流量特性就是在恒定壓降比下，流量與閥桿升程之間的關(guān)系。圖5和圖6為直線特性和等百分比特性的工作流量特性，從圖可以看出當(dāng)K值越小時，工作流量特性與固有流量特性偏差越大，因此在設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)把系統(tǒng)壓降盡可能大的部分分配給調(diào)節(jié)閥。

圖5 具有線性固有流量特性的工作流量特性

圖6 具有等百分比流量特性的工作流量特性

    4 結(jié)束語

    與常規(guī)閥門相比，調(diào)節(jié)閥的選型及設(shè)計更為復(fù)雜。要使調(diào)節(jié)閥能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的目的，在設(shè)計及選型時不僅要考慮上述三方面的因素，工況對泄露量等級的要求、介質(zhì)對材料的腐蝕及汽蝕和閃蒸現(xiàn)象對材料的破壞等都是不可忽視的。