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調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)性能與應(yīng)用

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)中一個十分重要且不可或缺的組成部分，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。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。

一：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、有無害害等）、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。在流量大、壓差大、泄漏量要求不嚴格的場合，應(yīng)優(yōu)先考慮雙座調(diào)節(jié)閥；套筒調(diào)節(jié)閥較適宜用在介質(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、流較調(diào)節(jié)。

二：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)閥的流較按照等百分比增加。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非常大，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)非常大，隨著開度增加，流量很快達到非常大值。

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，我們選用較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。

三： 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非常大流量下調(diào)節(jié)閥流量系數(shù) C_max 值，然后在標準閥門額定 C_v 值表中選擇與 1.2C_max 相近的 C_v值，其對應(yīng)的閥徑即為所選擇調(diào)節(jié)閥的閥徑，較后進行噪聲和開度驗算，在非常大流較下一般調(diào)節(jié)閥的開度不超過 85%，較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 C_v 值，再進行驗算，直到得到滿意的結(jié)果。

四： 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。

 

 

選用注意事項

（1）調(diào)節(jié)閥直接按照接管管徑選取是不合理的。閥門的調(diào)節(jié)品質(zhì)與接管流速或管徑?jīng)]有關(guān)系，閥門的調(diào)節(jié)品質(zhì)僅與水的阻力及流量有關(guān)。亦即一旦系統(tǒng)設(shè)備確定之后，理論上適合該系統(tǒng)的閥門只有一種理想的口徑，而不會出現(xiàn)多種選擇。

（2）調(diào)節(jié)閥口徑不能過小。選擇的閥門口徑過小，一方面會增加系統(tǒng)的阻力，甚至?xí)�出現(xiàn)閥門口徑 高標準 開啟時，系統(tǒng)仍無法達到設(shè)定的容量要求，導(dǎo)致嚴重后果。另一方面閥門將需要通過系統(tǒng)提供非常大的壓差以維持足夠的流量，加重泵的負荷，閥門易受損害，對閥門的壽命影響很大。

（3）調(diào)節(jié)閥口徑不能過大。選擇的閥門口徑過大，不僅增加工程成本，而且還會引起閥門經(jīng)常運行在低百分比范圍內(nèi)，引起調(diào)節(jié)精度降低，使控制性能變差，而且易使系統(tǒng)受沖擊和振蕩。

（4）為了保證系統(tǒng)控制品質(zhì)，較好的方法是在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)選擇能獲得非常大壓力降的閥門口徑，使閥門在運轉(zhuǎn)過程中壓力降的變化值盡可能小。閥門全開狀態(tài)下的壓力降占全泵壓百分比越高，則閥門壓力降相對變化值越小，閥門的安裝特性就越接近其內(nèi)在特性。

（5）控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥應(yīng)盡可能工作于恒定的壓力降條件下，因為閥門是否匹配盤管依賴于它的內(nèi)在特性和流量因子，而這些閥門參數(shù)取決于恒定的閥門壓力降。

設(shè)計調(diào)節(jié)閥時，要求對調(diào)節(jié)閥的組成、分類和特性有一個清楚的認識，并在此基礎(chǔ)上掌握正確的選擇方法。而且，對于一個實際系統(tǒng)配置調(diào)節(jié)閥時，還需要對整個管系環(huán)路進行詳盡的分析，綜合考慮各種因素。只有這樣，才能正確地選擇調(diào)節(jié)閥，保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制質(zhì)量。

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