浅析控制阀如何选用.doc

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1、浅析控制阀如何选用.txt51自信是永不枯竭的源泉，自信是奔腾不息的波涛，自信是急流奋进的渠道，自信是真正的成功之母。如何正确选用控制阀概述（上海艾逊实业有限公司） 随着石化企业自动化程度的不断提高，控制阀的选择及使用显得尤为重要。在生产现场，控制阀直接控制着工艺介质，有些介质成分比较复杂，尤其是高温、高压、剧毒、低温、强腐蚀、易燃、易爆、易渗透、高粘度、易结晶等特殊情况，若选择不当，往往给生产控制带来困难，以致调节质量下降，甚至造成严重的生产事故。因此对控制阀的正确选用必须给予高度重视，特别是近阶段以来，一些控制阀生产厂家为了显示其雄厚的技术实力，在推销产品时，往往许诺只要提供一些必须的参数

2、即可满足用户要求。这的确给用户带来了很大的便利，用户因对产品的一些细节缺少了解，也不利于以后的维修。下面笔者根据自己的工作经验并结合相关资料，对控制阀选型过程中应该注意的几个方面给以阐述，希望能对同行们的控制阀选型工作有所帮助，更好的保证企业的正常稳定生产，同时也促进彼此之间的技术交流。根据工艺条件，选择合适的结构形式和材质1、如何选择控制阀的型式? 控制阀前后压差较小，要求泄漏量较小，一般可选用单座阀；? 调节低压差、大流量的气体，可选用蝶阀； 调节强腐蚀性流体，可选用隔膜阀；? ? 既要求调节又要求切断时，可选用偏心旋转阀； 噪音较大时可选用套筒阀。?2、如何选择控制阀的材质? 根据介质的

3、工作压力、温度、腐蚀性、气蚀冲刷是否严重等选材。 一般应选铸钢；? 使用要求不高时（+120、1.6MPa以下）也可选用铸铁；? 高温（450-600）或低温（-60-250）场合应选用1Cr18Ni9Ti；? 高压（22-32MPa）场合应选用锻钢，1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti；? 强腐蚀介质应选1Cr18Ni9Ti；根据工艺对象的特点，选择合适的流量特性 控制阀的流量特性是介质流过控制阀的相对流量与相对位移（控制阀的相对开度）间的关系，一般来说改变控制阀的阀芯与阀座的流通截面，便可控制流量。但实际上由于多种因素的影响，如在截流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压

4、差的变化又将引起流量的变化。 在阀前后压差保持不变时，控制阀的流量特性称为理想流量特性；控制阀的结构特性是指阀芯位移与流体流通截面积之间的关系，它纯粹由阀芯大小和几何形状决定，与控制阀几何形状有关外，还考虑了在压差不变的情况下流量系数的影响，因此，控制阀的理想流量特性与结构特性是不同的。 理性流量特性主要由线性、等百分比、抛物线及快开四种。在实际生产应用过程中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性，因为控制阀往往和工艺设备串联或并联使用，流量因阻力损失的变化而变化，在实际工作中因阀前后压差的变化而使理想流量特性畸变成工作特性。 控制阀的理想流量特性，在生产中常用的是直线、等

5、百分比、快开三种，抛物线流量特性介于直线与等百分比之间，一般可用等百分比来代替，而快开特性主要用于二位式调节及程序控制中。因此，控制阀的特性选择是指如何选择直线和等百分比流量特性。目前控制阀流量特性的选择多采用经验准则，可从下述几个方面考虑：1、从调节系统的质量分析 下图是一个热交换器的自动调节系统，它是由调节对象、变送器、调节仪表和控制阀等环节组成。 K1变送器的放大系数，K2调节仪表的放大系数，K3执行机构的放大系数，K4控制阀的放大系数，K5调节对象的放大系数。 很明显，系统的总放大系数K为：K=K1*K2*K3*K4*K5 K1、K2、K3、K4、K5分别为变送器、调节仪表、执行机构、

6、控制阀、调节对象的放大系数，在负荷变动的情况下，为使调节系统仍能保持预定的品质指标；则希望总的放大系数在调节系统的整个操作范围内保持不变。通常，变送器、调节器（已整定好）和执行机构的放大系数是一个常数，但调节对象的放大系数却总是随着操作条件变化而变化，所以对象的特性往往是非线性的。因此，适当选择控制阀的特性，以阀的放大系数的变化来补偿调节对象放大系数的变化，而使系统的总放大系数保持不变或近似不变，从而提高调节系统的质量。 因此，控制阀流量特性的选择应符合： K4*K5=常数 对于放大系数随负荷的加大而变小的现象，假如选用放大系数随负荷加大而变大的等百分比特性控制阀，便能使两者相互抵消，合成的结

7、果，使总放大系数保持不变，近似于线性。当调节对象的放大系数为线性时，则应采用直线流量特性，使总放大系数保持不变。2、从工艺配管情况考虑 控制阀总是与管道、设备等连在一起使用，由于系统配管情况的不同，配管阻力的存在引起控制阀上压降的变化，因此，阀的工作流量特性与阀的理想流量特性也有差异。必须根据系统特点来选择希望得到的工作特性，然后再考虑配管情况来选择相应的理想特性。 控制阀、全部工艺设备和管路系统上的压差，称为系统总压差。控制阀全开时阀前后压差Pmin与系统总压差P之比称为S值，即： S= Pmin/P 考虑工艺配管情况，可参照下表选择相应的理想特性。 表1 考虑工艺配管情况表 配管情况 S=

8、 1-0.6 S= 0.6-0.3 S 0.3阀的工作特性 直线 等百分比 直线 等百分比 不宜控制阀的理想特性 直线 等百分比 等百分比 等百分比 不宜控制从上表可以看出，当S=1-0.6之间时，所选理想特性与工作特性一致。当S=0.6-0.3时，若要求工作特性是线性的应选等百分比，这是因为理想特性为等百分比特性的阀，当S=0.6-0.3时，经畸变的工作特性已经接近线性了；当要求的工作特性为等百分比时，那么其理想曲线应比它更凹一些，此时可通过阀门定位器凸轮外廓曲线来补偿或采用双曲线特性来解决。当S0.3时，直线特性已严重畸变为快开特性而不利于调节，既使是等百分比理想特性，工作特性也已严重偏离

9、理想特性接近于直线特性，虽然仍能进行调节，但它的调节范围已大大减小，所以一般不希望S值小于0.3。确定阻力比S的大小，应从两个方面考虑：首先应保证调节性能，S值越大，工作特性畸变越小，对调节有利；但S越大说明调节的压差损失越大，造成不必要的动力消耗。一般设计时取S=0.3-0.5之间，对于高压系统考虑到节约动力，允许S=0.15。对于气体介质，因阻力损失较小，一般S值都大于0.5。3、从负荷变化情况分析 直线特性控制阀在小开度时流量相对变化值大，过于灵敏容易引起振荡，使阀芯、阀座极易受到破坏，在S值小，负荷变化大的场合不宜采用。等百分比控制阀的放大系数随控制阀行程增加而增加，流量相对变化值是恒

10、定不变的，因此它对负荷波动有较强的适应性，无论在满负荷或半负荷生产时，都能很好的调节；从制造角度来看也并不困难。在生产过程中等百分比是应用最广泛的一种。根据工艺操作参数，选择合理的控制阀尺寸 当我们选定了控制阀的类型和特性之后，就可进一步决定它的尺寸。流通能力是确定控制阀口径的重要依据，从工艺提供数据到算出流通能力，直到阀的口径确定，需经以下几个步骤：1、计算流量的确定 根据现有的生产能力、设备负荷及介质状况来计算最大流量Qmax和最小流量Qmin 。 在计算C值时应按最大流量来考虑，最大流量考虑过多的余量时，使控制阀口径偏大；这不但造成经济上的浪费，而且更不利的是使控制阀经常工作在小开度，可

11、调比减小，调节性能变坏，严重时甚至引起振荡，因而大大降低了阀的使用寿命。 在选择最大流量时，应根据对象负荷的变化及工艺设备的生产能力来合理确定。对于调节质量高的场合，更应以现有的工艺条件来选择最大流量，但也要注意不能片面强调调节质量，以致当负荷变化以及当现有生产设备经过技改或扩建，当生产能力稍有提高，控制阀就不能适应，即需更换。也就是说，应当兼顾当前与今后在一定的范围内扩大生产能力这两方面的因素，然后合理的确定最大计算流量。2、计算压差的决定 根据已选择控制阀的流量特性及系统特点选择S值，然后决定计算压差。 要使控制阀能起到调节作用，就必须在阀前后有一定的压差，阀上的压差占整个系统压差的比值越

12、大，则调节流量特性的畸变就越小，调节性能就能得到保证，但是阀前后压差越大，即阀上的压力损失越大，所消耗的动力越多。因此必须兼顾调节性能和动力消耗，合理地计算压差。系统总压差是指系统中包括控制阀在内的与流量有关的动能损失，如弯头、管件、节流装置、工艺装置、手动阀门等局部阻力上的压力损失。选择控制阀的计算压差主要是根据工艺管路、设备等组成系统的总压降大小及变化情况来选择，其步骤如下：? 选择系统的两个恒压点，把离控制阀前后最近且压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围。? 计算系统内各项局部阻力（除控制阀外）所引起的压力损失的总和PF ，按最大流量分别进行计算，并求出它们的总和。 ? 选取S值。S

13、值应为控制阀全开时阀上压差PV和系统中压力损失总和（在最大流量时）之比，即 S= PV /(PV+PF ) S值一般不希望小于0.3，通常选S=0.30.5。对于高压系统，考虑到节约动力消耗，允许降低到S=0.15。对于气体介质，由于阻力损失较小，控制阀上压差所占的分量较大，一般S值都大于0.5。但在低压及真空系统中，由于允许压力损失较小，所以仍在0.30.5之间为宜。? 求取控制阀压差PV，按求出的PF及选定的S值。由下式求出PV即 PV= S*PF/(1-S) 考虑到系统设备中静压经常波动影响阀上压差的变化，使S值进一步下降，如锅炉给水调节系统，锅炉压力波动就会影响控制阀上的压差变化。此时

14、计算压差还应增加系统设备中静压P的5-10%，即 PV= S*PF/(1-S) +（0.050.1）P这里必须注意，在确定计算压差时，要尽量避免气蚀和噪音。减小和防止气蚀，可以从以下几个方面考虑：? 压差。避免空化气蚀的最根本方法，是使控制阀的使用压差P低于不产生气蚀的最大压差PC。但要做到这一点比较困难。一般来说，当阀上压差P1.5MPa时，即使产生气蚀，但对材质的损坏并不严重，不需要采取什么措施。如果P较高，就要设法解决气蚀问题。如：增长节流通道（把阀芯加长、阀座加厚）；在阀座密封面上部增设阻力；减小压力恢复程度；削弱气蚀；也可在阀前、后加装限流孔板吸收一部分压降。? 材料。一般来说材料越强抗气蚀能力越强，由于气蚀往往发生在金属表面，可在阀芯、阀座、阀杆等处喷镀或堆焊一层硬质金属，这种方法叫表面硬化处理。采用的材料目前有司太莱合金（一种钴铬钨合金。有Stelite NO12、NO6）、6YC1合金（一种钴铬钨合金）、硬质工具钢、碳化钨等，其中以Stelite NO12应用最为广泛。经表面硬化处理后，以奥氏体不锈钢（SUS304、1Cr18Ni9Ti）为例，可提高耐气蚀10倍以上。 在气蚀严重的场合，也可采用整体硬质合金的控制阀。 ? 采用高压差防空化控制阀。主要有多级套筒式、多级阀芯式、多级叠板式，均根据多级降压原理制成，用于压