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1、第四章 调节阀 4-1 气动调节阀结构 4-2 调节阀的流量系数 4-3 调节阀结构特性和流量特性 4-4 气动调节阀选型 4-1 气动调节阀结构 阀门定位器 气动薄膜调节阀实物图 执行机构 阀 自动调节阀 自动调节阀 执行机构 阀体 气动（能在易燃易爆环境中工作） 电动（能源取用方便，信号传递迅速） 液动（推力大） （直通单座阀、直通双座阀、角阀、隔膜阀、蝶阀等） 阀门定位器 气动薄膜调节阀结构简图 执行机构 阀 公称直径Dg 阀座直径dg 2）阀： 1）执行机构：将气压 1.各部分的作用 阀杆位移 阀杆位移 调节流量Q 3）阀门定位器： FiFf u = k1*pi b = k2*l l
2、= K*(u-b) (1+K)*l =K*k1*pi 由于K1 l k1*pi u = k1*pi b = k2*l l = K*(u-b)+F (1+K)*l =K*k1*pi +F 由于K1 l k1*pi 2）阀： 1）执行机构：将气压 1.各部分的作用 阀杆位移 阀杆位移 调节流量Q 3）阀门定位器：提高控制系统精度 u = k1*pi b = f(l) l = K*(u-b) l+K*f(l) =K*k1*pi 由于K1 f(l) k1*pi u = k1*pi b = k2*l l = K*(u-b) (1+K)*l =K*k1*pi 由于K1 l k1*pi 2.执行器及阀门配合
3、类型 4-2 调节阀的流量系数 流量系数是表示调节阀通流能力的参数。它根据流量 、阀两端的差压和流体的重度等确定。是选择阀门口 径的参数 1.流量系数C的定义及其物理意义 我国规定的调节阀流量系数C为：在给定行程下， 阀两端压差为0.1Mpa，水密度为1g/cm3时，流经调 节阀的水的流量，以m3/h表示。阀全开时的流量系数 为调节阀额定流量系数，以C100表示。它作为阀的基 本参数由制造厂家提供用户。 公称直径/mm19.152025 阀座直径/mm3456781012152025 额定流量系数单座阀0.080.120.200.320.500.081.22.03.25.08 双座阀10 公称
4、直径/mm3240506580100125150200250300 阀座直径/mm3240506580100125150200250300 额定流量系数单座阀1220325680120200280450 双座阀16254063100160250400630 10001600 不可压缩流体的流量系数 压力损失： Q p1p2 F:阀通流截面积 :阀阻力系数 ：流体密度 g:重力加速度 根据定义，当时 伯努利方程： 不可压缩流体 ： 设流体平均速度 ： 阻力系数 流量系数取决于流通 面积和阻力系数 已知压差、介质密度、和流量系数，可求得流量 已知压差、介质密度、和流量，可求得流量系数 同类结构的调
5、节阀在相同的开度下具有相近的 阻力系数，口径越大流量系数也随之增大。 而口径相同，类型不同的调节阀，阻力系数不 同，因而流量系数就各不一样 2.流量系数计算公式 当流体不满足约定条件时，调节阀的流量系数就 不能完全按照上述公式计算，可以考虑在原公式的 基础上进行修正。 1）阻塞流对流量系数计算的影响。 气体的阻塞流液体的阻塞流 液体 不阻塞 阻塞 气体 不阻塞 阻塞 蒸汽 不阻塞 阻塞 注：C用工程单单位。即：压压力为为kgf/cm2，Q为为体积积流量m3/h，W为质为质 量流量kg/h FK：比热热比系数； x：压压差比； xT：临临界压压差比；FL：压压力恢复系数;pv：饱饱和蒸 汽压压；
6、Z：气体压缩压缩 系数；Y：膨胀胀系数；k：气体绝热绝热 系数；Ws：蒸汽质质量流量； s：阀阀入口压压力温度下的密度； T1：阀阀入口温度； 2）低雷诺系数修正（液体） 流量系数是在湍流的状态下测得的，雷诺系数Re 是判断流动状态的一个无量纲数。 Re3500，流体处于湍流。 Re0.9, 因此除了在阻塞流情况下需要进行流量修正外，在非阻 塞流时，只有球阀和蝶阀在D/d1.5时，才需要修正。 3）气体流量系数修正（可压缩流体） 4）管件形状修正 膨胀系数 压缩系数 1.调节阀结构特性 快开阀直线阀抛物线阀等百分比阀 4-3 调节阀结构特性和流量特性 结构特性： *调节阀全关时，仍然有约5%的
7、流量，这是为了防 止卡瑟； 2 调节阀的流量特性 1）理想流量特性 在调节阀前后差压固定时，有 即理想流量特性就是阀门的结构特性 根据 Q p1p2 2）工作流量特性 （1） 串联管系调节阀工作流量特性 全开阀阻比： pe p p 流 量 特 性 畸 变 流量特性： Q p p p pe （2）并联管系调节阀工作流量特性 p Q Qe Q 阀全开流量比 ： 流量特性： 小结 *在理想情况下，阀门流量特性就是阀门结构特性。 *串联在管道中的阀门流量特性发发生畸变变，随S100减小 ，调节调节 范围围减小，调节调节 性能变变差。 *并联在管道中的阀门流量特性发发生畸变变，随S100 减小 ，调节调
8、节 范围围减小，调节调节 性能变变差。 *在设计设计 管段时时，管道中其他部件引起的差压应压应 尽量小 ，这样这样 可使流量特性发发生畸变较变较 少。 4-4 气动调节阀选型 1 .调节阀结构形式的选择 2 .调节阀气开、气关形式的选择 选用原则：断气后，调节阀所处的位置应保证系统安全 3 .调节阀流量特性的选择 1）从改善控制系统控制质量考虑 2）从配管状况（S100值大小）考虑 4.调节阀口径的确定 1）确定主要计算数据 2）求调节阀应具有的流量系数CMAX 3）流量系数的圆整 4）选定调节阀口径 5）调节阀相对开度的验算 6）调节阀可调比验算 线性 PID *实际应用中常采用等百分比阀，
9、因为对象特性往 往是非线性的，即： K(Q) 电/气转换器 I p 电/气阀门定位器 I 电动调节阀 伺服放大器电动机减速器阀 位置发生器 输入信号 010mA 阀行程 安全栅（防止危险电能从控制信号进入现场仪表的安全保 护器） 电阻式 中继放大式 齐纳式 光电式 变压器式 电源单元 工业交流电 调节器安全栅安全栅 执行器 变送器 级别最小引爆电流爆炸气体混合物种类 Ai120乙烷、丙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙醇、氨、一氧化碳 B70i120乙烯、乙醚、丙稀腈 Ci=70氢、乙炔、二硫化碳、水煤气、焦炉煤气 齐纳式安全栅 限流电阻（通过信号正常时，阻值为0；电 流一旦超出安全范围，阻值骤） 电路没有进入保护状态时，接地不起作用 （避免信号通过大地短接或者形成干扰） R Ii Fu Vi 安 全 场 所 危 险 场 所 R Vi 安 全 场 所 危 险 场 所 隔离式安全栅 检测端安全栅 利用变压器隔离器件，分别将输入、输出和电源电路进行隔离，以防 止危险能量信号窜入现场（检测端安全栅和执行端安全栅） 420mA 24V 整流滤波 整流滤波 调制器 解调放大 限压 限流 接控制仪表 接变送器 420mA 直流电源 安全场所 危险场所 执行端安全栅 420mA 24V 整流滤波 整流滤波 解调放大 调制器 限压 限流 控制仪表 执行器 420mA 直流电源 安全场所 危险场所
