根据流量特性选用阀门.doc

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1、根据流量特性选用阀门 根据流量特性选用阀门 阀门启闭件及阀门流道的形状使阀门具备一定的流量特性。在选择阀门时，必须考虑到这一点。 1.截断和接通介质用阀门通常选择流阻较小、流道为直通式的阀门。这类阀门有闸阀、截止阀、柱塞阀。向下闭合式阀门，由于流道曲折，流阻比其它阀门高，故较少选用。但是，在允许有较高流阻的场合，也可选用闭合式阀门。2.控制流量用的阀门通常选择易于调节流量的阀门。如调节阀、节流阀、柱塞阀，因为它的阀座尺寸与启闭件的行程之间成正比例关系。旋转式（如旋塞阀、球阀、蝶阀）和挠曲阀体式（夹管阀、隔膜阀）阀门也可用于节流控制，但通常仅在有限的阀门口径范围内适用。在多数情况下，人们通常采用

2、改变截止阀的阀瓣形状后作节流用。应该指出，用改变闸阀或截止阀的开启高度来实现节流作用是极不合理的。因为，管路中介质在节流状态下，流速很高，密封面容易被冲刷磨损，失去切断密封作用，同理，用节流阀作为切断装置也是不合理的。3.换向分流用阀门根据换向分流需要，这种阀可有三个或者更多的通道，适宜于选用旋塞阀和球阀。大部分换向分流用的阀门都选用这类阀门。在某些情况下，其它类型的阀门，用两只或更多只适当地相互连接起来，也可用作介质的换向分流。4.带有悬浮颗粒的介质用阀门如果介质带有悬浮颗粒，最适于采用其启闭件沿密封面的滑动带有擦拭作用的阀门。如平板闸阀。调节阀流量特性介绍调节阀用于调节介质的流量、压力和液

3、位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。本手册主要介绍电动调节阀和气动调节阀两种。 调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节并通常分为直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。 流通能力Cv是选择调节阀的主要参数之一，调节阀的流通能力的定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流径调节阀的流量数，称为流通能力，也称流量系数，以Cv表示，单位为t/h，液体的Cv值按下式计算。

4、 根据流通能力Cv值大小查表，就可以确定调节阀的公称通径DN。 调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种注量特性的意义如下： （1）等百分比特性（对数） 等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。 （2）线性特性（线性） 线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量

5、变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。 （3）抛物线特性 流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。 从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。 调节阀设计计算选型导则（一）全球阀门网整理2007-11-29来源:尤克强 【大 中 小】关闭直接进论坛 1 前言 调节阀是生产过程自动化系统中最常见的一种执行器，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。调节阀直接与流体接触，控制流

6、体的压力或流量。人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手脚”。自动控制系统一切先进的控制理论，巧秒的控制思想，复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力；正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程；对于自动控制系统的稳定性、经济合理性起着十分重要的作用。如果计算错误，选择不当，将直接影响控制系统的性能，甚至无法实现自动控制。控制系统中因为调节阀选取不当，使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。因此，在自动控制系统的设计过程中，调节阀的设计选型计算是必须认真考虑、将设计的重要环节。 正确

7、选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。 2 调节阀的结构型式及其选择 常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座阀、双座阀、角型阀、套筒阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜阀、波纹管阀、O型球阀、V型

8、球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。 如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如： （1）单座阀（VP，JP）：泄漏量小（额定Kv值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合

9、。 （2）双座阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K 值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。 （3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀内部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。 （4）角型阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。 （5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许压差大，适用于要求调节范围宽，流通能力大，稳定性好

10、的场合。 （6）V型球阀（VV）：流通能力大、可调比宽R=200300，流量特性近似等百分比，v型口与阀座有剪切作用，适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。 （7）O型球阀（VO）：结构紧凑，重量轻，流通能力大，密封性好，泄漏量近似零，调节范围宽R=100200，流量特性为快开，适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质，要求严密切断的场合。 （8）隔膜阀（VT）：流路简单，阻力小，采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能，流量特性近似为快开，适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。 （9）蝶阀（VW）：结构简单，体积小、重量轻，易于制成大口径，流路畅通，有自洁作用，流量特性近似

11、等百分比，适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。 3 调节阀的流量特性及其选择 调节阀流量特性分固有特性和工作特性两种。固有特性又称调节阀的结构特性，是由生产厂制造时决定的。调节阀在管路中工作，管路系统阻力分配情况随流量变化，调节阀的前后差压也发生变化，这样就产生了调节阀的工作特性。 3.1 结构特性 调节阀是通过行程的变化，改变阀芯与阀座间的节流面积，来达到控制流量的目的。因此阀芯与阀座的节流面积跟着行程怎样变化，对调节阀的工作特性能有很大影响。通常把阀门的相对节流面积与阀门的相对开度之间的关系称为调节阀的结构特性。所谓阀门的相对开度是指调节阀某一开度行程与全开行程之比（角行程与直行程道

12、理相同），用l=L/Lmax来表示。所谓阀门的相对节流面积是指调节阀某一开度下的节流面积与全开时的节流面积之比，用f=F/Fmax来表示。 调节阀结构特性的数学表达式为： f=（l） （3-1） 上式的函数关系取决于阀芯及相关阀门组件的形状和结构。不同的结构就形成了几种典型的结构特性。 3.1.1 直线结构特性 阀门的相对节流面积与相对开度成直线关系。即： df/dl=c （3-2） 式中：c为常数 设边界条件为：当L=0时，F=Fmax ；L=Lmax时，F=Fmax：解上述微分方程，并带入边界条件得出数学表达式为： （3-3） 式中：R=Fmax/Fmin为调节阀节流面积的变化范围。 3.

13、1.2 等百分比结构特性 阀门的相对节面积随行程的变化率与此点的节流成正比关系。即： df/dl=cf （3-4） 解上述微分方程，并代入前述相同边界条件，得出数学式为： f=R（l-1） （3-5） 式中：R=Fmax/Fmin 3.1.3 快开结构特性 阀门的节流面积随行程变化，很快达到最大（饱和），此阀适用于迅速开闭。 3.1.4 抛物线结构特性 阀门的相对节流面积与相对开度成抛物线关系。即： （3-6） 解上述微分方程，并代入前述相同的边界条件，得出数学式为： （3-7） 式中：R=Fmax/Fmin 3.2 工作流量特性 调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间

14、的关系相对流量用q=Q/Qmax来表示。 调节阀的流量特性的数学表示式为： q=（l） （3-8） 一般说来，改变调节阀的节流面积，便可控制流量；但实际上由于各种因素的影响，如节流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压差Pv的变化引起流量的变化。为了分析问题方便，先假定阀前后压差是固定的。调节阀设计计算选型导则（一）全球阀门网整理2007-11-29来源:尤克强 【大 中 小】关闭直接进论坛 3.2.1 理想流量特性 在调节阀前后压差一定的情况下（Pv=常数）得到的流量特性，称为理想流量特性。假设调节阀各开度下的流通能力与节流面积成线性关系，即： Ci=Cf （3-9） 式中：C：阀全开时的流通能力 Ci：阀在某一开度下的流通能力 f：相对节流面积 由流体力学得知，伯努利方程可以推导出调节阀流量方程为：（3